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 cómose fabrican 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 deun circuito 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 térmicode 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 seguir nuevamente otros procesos de dopado y/oformación 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 satisfactoriamente todos los tests, se encapsulan. De estamanera 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 crecido exponencialmente.
Generalmente se hace la siguienteclasificación 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.
13.2            Componentes pasivos en un Circuito Integrado
13.2.1                   Resistencias enun 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.
Si se considera una resistencia lineal, la conductancia de una lámina delgada de material tipo p y espesor x paralela ala superficie viene dada por

(13.1)
Según esta expresión podemos escribir la conductancia diferencial como

(13.2)
donde W es la anchura de la barra y L su longitud. La conductancia total de toda la región implantada se calcula como

(13.3)
 
Se define la resistencia laminar, :

(13.4)
que se mide en ohmios por cuadrado . Por lo tanto la resistencia de la barra se calcula como(13.5)
En consecuencia, el valor de la resistencia en un circuito integrado depende por un lado de los parámetros geométricos W y L, y por otro lado del valor de la resistencia laminar, , que depende a su vez del proceso de implantación. Una vez que  es conocida, el valor de la resistencia viene dada por la relación L/W, o por el número de cuadrados de dimensiones W×W que contiene el patrón de...