Fabricacion de circuitos integrados

Introducción

La mayoría de los sistemas electrónicos se implementan utilizando circuitos integrados. Un circuito integrado es un conjunto de dispositivos activos y pasivos construidos sobre un mismo substrato semiconductor e interconectados mediante diferentes capas de metalización. Los elementos más importantes de un circuito integrado son los transistores, por lo tanto, describiremos cómo sefabrican los transistores en las diferentes tecnologías existentes. La figura siguiente muestra los principales pasos a seguir en la fabricación de un circuito integrado.

Figura 13.1.1 Diagrama de flujo en el proceso de fabricación de circuitos integrados.
A la hora de diseñar un circuito integrado es necesario tener en cuenta las siguientes reglas que son diferentes de las de diseño de uncircuito discreto:
• El material de partida en la construcción de un circuito integrado
es una oblea semiconductora con una determinada resistividad y
orientación cristalográfica. El primer proceso consiste generalmente en la formación de capas delgadas de material sobre la oblea. Esta se puede realizar mediante procesos de
crecimiento epitaxial de películas semiconductoras,crecimiento
térmico de óxidos, y deposición de polisilicio de capas dieléctricas y metálicas.
• Tras la formación de las diferentes películas de material, el
siguiente paso suele ser el de litografía o el de introducción de
impurezas (bien por difusión o por implantación iónica).

•El proceso litográfico normalmente va seguido por un grabado (etching) al que pueden seguirnuevamente otros procesos de dopado y/o formación de películas delgadas.
Después de realizar la secuencia apropiada, cada oblea contiene cientos de chips rectangulares idénticos de 1 a 10mm de lado. Cada chip es comprobado eléctricamente y los defectuosos se marcan con una mancha de tinta negra. A continuación, los diferentes chips son cortados y separados. Aquellos que han superado satisfactoriamentetodos los tests, se encapsulan. De esta manera se consigue un buen aislamiento térmico y eléctrico y un entorno adecuado para la utilización del circuito integrado en diferentes aplicaciones electrónicas.
Un chip puede contener desde unos cuantos dispositivos (activos
o pasivos) hasta varios millones. Desde la invención del circuito integrado en 1958, el número de componentes ha crecidoexponencialmente.
Generalmente se hace la siguiente clasificación de los circuitos integrados:
-SSI (small scale of integration) hasta 102 componentes.
-MSI (medium scale of integration) hasta 103 componentes.
-LSI (large scale of integration) hasta 104 componentes.
-VLSI/ ULSI (very/ultra large scale of integration) más de 105
componentes.

Componentes pasivos en un Circuito IntegradoResistencias en un circuito integrado

Para construir una resistencia en un circuito integrado se define una ventana en una capa de óxido térmicamente crecido sobre un substrato de silicio. A continuación se implantan (o se difunden) impurezas del tipo contrario a las ya existentes en la oblea.

Capacidades integradas

Los primeros circuitos integrados se diseñaron pensando que losvalores prácticos de las capacidades eran imposibles de integrar debido al gran área que necesitarían y por tanto se hacía uso de capacidades externas. Todavía es cierto que las capacidades integradas con valores superiores a unas decenas de picofaradios son muy costosas en términos de área consumida, sin embargo los diseños han cambiado de tal manera que pequeñas capacidades puedenrealizar funciones que antes necesitaban valores muy elevados. Un buen ejemplo es la compensación en los amplificadores operacionales. Ahora se utiliza un gran número de capacidades integradas en casi todos los circuitos integrados. La fabricación de estos componentes es diferente dependiendo de si estamos trabajando en tecnología bipolar o MOS.
En tecnología bipolar encontramos dos...