Elaboracion capas activas

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TÉCNICAS

PARA LA

ELABORACIÓN

DE

CAPAS

ACTIVAS

Diego Martínez Palomo
Asignatura: Microelectrónica I
Ingeniería Informática

Técnicas para la elaboración de capas activas

1. INTRODUCCIÓN

Un circuito integrado (IC) es un dispositivo electrónico consistente en una laminilla de material semiconductor dispuesta en un encapsulado que aporta la conexión del IC con elmundo exterior. Esa laminilla puede estar hecha de Si, GaAs, Ge, InP, etc. Prácticamente el 90% son de Si. El 10% restante son mayormente de GaAs. El Ge no se suele usar, aunque Si + Ge se utiliza para aplicaciones especiales. Tiene entre 100 μm y 1 mm de grosor.

[pic]

El trozo de Si del dibujo ha de ser monocristalino: un único cristal “grande” con orientación cristalográficaperfectamente determinada. Esto le da las cualidades importantes para poder obtener a partir de él un IC que funcione.

El encapsulado es otra parte importante: es el soporte mecánico en el cual se introduce el Si (parte activa), y también tiene los pines y demás conexiones con el exterior (alimentaciones, E/, S/, etc.). Lo normal es que sea de plástico (negro como los típicos de los laboratorios),pero también puede ser metálico o cerámico. Lo bueno sería que el encapsulado sólo fuese la caja que lo cubre, pero en realidad esto no es así. Es una parte esencial, sobre todo cuando aumentan las prestaciones para aplicaciones “exigentes” (telefonía, frecuencias del orden de 1 GHz), llegando a ser un cuello de botella actualmente y origen de muchas investigaciones. Aunque no hay tendencias muymarcadas, en la actualidad hay estrategias que tienden a usar el IC desnudo (sin encapsulado), es decir, directamente sobre la placa del circuito impreso.

El trozo de Si puede contener un único componente electrónico: componente electrónico discreto. De este tipo es cualquier transistor BJT de los laboratorios. En el caso de que la laminilla contenga varios elementos activos(transistores, diodos), elementos pasivos (C, R, L) y las interconexiones entre ellos, entonces hablamos de un circuito integrado monolítico. La complejidad del IC puede ser del orden de 107 transistores, R, C y todas sus interconexiones; en este caso, el producto será caro (tecnológica y económicamente).

Las ventajas que aporta un IC son:

1. Crecimiento enorme de la fiabilidad del circuito. Se puedehacer una estadística y averiguar cuál es la probabilidad de que funcione mal. Normalmente se fabrican con una fiabilidad mayor del 90%.

2. Mejores prestaciones en velocidad (alta frecuencia) y en consumo (bajas tensiones). Las velocidades del orden de 1 GHz son imposibles de obtener con componentes discretos. Además, se exige que el consumo sea cada vez menor (baterías de teléfonos móviles,ordenadores portátiles), y se calcula que para 2006 consumirán entre 0 y 1 V.

3. Diseño modular. Se diseñan los bloques por módulos en vez de realizar el sistema al completo directamente. Se ha buscado que toda aplicación estuviera dentro de 1 único IC, pero aún no se ha logrado (en aplicaciones “exigentes”); por ejemplo, un receptor de radio ya tiene varios IC.

4. Coste reducido. Seproduce en grandes tiradas, y a la larga esto es una gran ventaja (una de las más importantes) porque reduce el coste. En cambio, los IC específicos son muy caros.

Por el contrario, también existen desventajas, ya que la elaboración del IC requiere de alta tecnología y de un proceso de diseño, todo ello en una serie de etapas jerárquicas (diseño top-down):

1. Elegir la arquitectura delsistema. Definir los bloques funcionales y sus interconexiones, pero vistos simplemente como una función de transferencia (E/S + ecuación matemática).

2. Concretar los bloques funcionales a nivel de circuito electrónico: transistores con configuraciones EC, BC, CC, inversor o no, amplificador, filtro, etc. Luego habrá que verificar que los bloques funcionales dan lugar a la función de...
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