TECNICAS DE FABRICACION DE
SEMICONDUCTORES
Ing. Christian Aldaco
Ariana Ortiz
Dario Lopez
Sergio Avalos
Felipe Cedillo
Rebeca De la Rosa
Instituto Tecnológico
de Saltillo
Instituto Tecnológico de Saltillo
Proceso
mediante el cual
se crea un
dispositivo
semiconductor.
FABRICACION DE
SEMICONDUCTORES
Generalmente
Silicio
Mediante el
uso de material
semiconductor
intrínseco.
Instituto Tecnológico de Saltillo
El proceso
completo de
fabricación toma
de 6 a 8
semanas.
Se realiza en
instalaciones
sumamente
Especializadas
Son llamadas
‘Fabs’
CONTROL DE
CONTAMINACION EN ‘FABS’
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Estatica.
Partículas:
Objetos que se
adhieren a la
superficie de
las obleas.
TIPOS
CONTAMINACION
Contaminantes
Organicos:
Lubricantes o
Bacterias.
Impurezas
Metalicas.
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Uso de Robots
para el
transporte de
Obleas
Habitación
Sin Estática
Control de
Contaminación
Uso de
Ropa
Antiestática
Filtros de
Aire
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Categorías de Procesos
Deposición
* Proceso que
crezca o genere
capas.
Retiro
* Proceso en que
se quita el
material de la
oblea en forma de
granel.
Modelar
* Procesos que
alteran la forma
existente de los
materiales
depositados.
Modificación
Características
Eléctricas
* Dopado del
semiconductor
PREPARACION DE OBLEAS
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Agregar
Cristales de
Si en
horno.
Se rebana
el lingote
A la
rebanada
se le
conoce
como
oblea
Se
mezclan y
se funden.
Se retira
la
molienda
Se da un
acabado a
los bordes
y son
refinadas
Sirve como
base para la
fabricación del
semiconductor
Mediante
Rotación
Se enfría
Se
obtiene un
lingote
Se aplica
Polish
Se
inspecciona
la Oblea
METODO DE CZOCHRALSKI
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Procedimiento
para la
obtención de
lingotes
monocristalinos
Obtención de
obleas
destinadas a
la fabricación
de transistores
y circuitos
integrados.
Uso de
materiales
tipo N
(Fosforo,
Arsénico o
Antimonio)
Mediante un
Cristal
Semilla
Uso de
materiales
tipo P (Boro,
Indio o
Galio)
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Coloca el Si
puro y se
calienta hasta
fundirlo
Se obtiene
lingote puro
Se gira,
mediante los
giros comienza
a formarse
Se añaden
impurezas tipo
PoN
Se introduce la
semilla
MECANICA QUIMICA DE
PLANARIZACION
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Proceso de
Acondicionamie
nto de la
Superficie
Uso de mezcla
de químicos
para pulir la
superficie de la
oblea
Puede ser
considerado
como un hibrido
de ataque
químico y pulido
PREPARACION DE OBLEAS
OXIDACION TERMICA
• Seca
• Húmeda
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Obleas de
Si
Puede ser
Vertical /
Horizontal
Entre
850°C y
1100°C
Sometidas
a una
Limpieza
Rigurosa
Se sitúa
dentro de
un Horno
Se
calienta el
Horno por
Resistenci
a
Obtención
de la
Oblea con
Oxido
Montan en
Carrete de
Cuarzo
Carrete se
introduce
en un tubo
de Cuarzo
Se aplica 2
o 2
según tipo
de
Oxidación
Tiempo
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Oxigeno
Puro
Oxido de
Mayor
Calidad
1200°C
OXIDACION
SECA
Menos
Defectos
Mas
Lento
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Vapor
de
Agua
900°C
a
1000°C
OXIDACION
HUMEDA
Mayores
Defectos
Mas
Rápido
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USOS
Separar dos
Capas de
materiales
Conductores
Como
Mascara en
otros
Procesos
La capa
de
Oxidación
Usa como
Aislante
para separar
dos
dispositivos
DEPOSICION
• Química
• Física
Deposición
Química
de vapor
(CVD)
Deposición
Física de
vapor
(PVD)
• Presión atmosférica
• Baja presión
• Pulverización catódica
• Crecimiento epitaxial por
haces moleculares
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En el recipiente
se introduce la
fuente gaseosa,
típicamente
tetracloruro de
silicio SiCl4 y se
calienta a una
temperatura de
1200 ºC.
TRES
Las obleas
de silicio se
introducen
en
un
recipiente
sobre
un
soporte
de
grafito.
DOS
UNO
DEPOSICION QUIMICA DE VAPOR
Finalmente
queda
una
capa
de
polisilicio
sobre
la
oblea.
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Como dopante
tipo p se utiliza
el
diborano
B2Cl4, mientras
que la arsina
AsH3y la fosfina
PH3 se utilizan
como dopantes
tipo n.
TRES
El dopante se
introduce a la
vez
que
el
semiconductor
en la mezcla
gaseosa
DOS
UNO
DEPOSICION FISICA DE VAPOR
Finalmente
queda
el
crecimiento de
múltiples capas
monocristalinas
con espesores
atómicos
METALIZACION
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Se evapora el
metal con calor
a depositar en
una cámara de
alto vacío
Se cristalisa en
la superficie de
la
oblea
al
enfriarse
TECNICAS PARA EVAPORAR
UN METAL
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S
P
U
T
T
E
R
I
N
G
El
material
a
depositar se carga
negativamente al
bombardearlo con
iones positivos
Los átomos de Al
desprendidos se
dirigen y depositan
sobre al oblea
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Filamento de
tungsteno. De cada
espira del filamento se
cuelga un pequeño
trozo de aluminio.
Filamento suministra un haz de
electrones, son acelerados por
un campo eléctrico y conducidos
hacia la superficie del metal
donde al chocar producen la
evaporación del metal.
En un crisol de nitruro
de boro se calienta el Al
mediante inducción RF.
FOTOLITOGRAFIA
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Su proceso es
Crear patrones
Inspección de
calidad
Limpiar
superficie de
oblea
Aplicación de
Rayos
Ultravioleta
Se limpia,
hornea para
eliminar
humedad
Aplicación de
fotorresistencia
Retícula
alineada con
oblea
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Previo al proceso de fotolitografia se
puede usar aerosol o vapor para
promover la adhesión de la
fotorresistencia a la superficie de la
oblea.
GRABADO
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Eliminación
de Materiales
Innecesarios
en la
superficie de
la oblea.
Grabado
Seco
Grabado
Grabado
Humedo
Uso de
Medios
químicos
o físicos.
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P
A
R
A
M
E
T
R
O
S
Velocidad a la Cual
se extrae el
material.
Tipo de Cambio
Forma de la
pared lateral de
la función de
grabado.
Sesgo
Perfil
Medida del
cambio en el
tamaño de la
característica
después del
grabado.
Selectividad
Forma más
rápida graba
una película de
otra película.
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Capacidad del
proceso para
grabar de manera
uniforme en toda la
superficie.
Uniformidad
El material no
deseado que
queda en la oblea.
Formación Polímero
Residuos
Una película
depositada sobre
las paredes
laterales para
evitar grabado
lateral.
Plasma
Daños a equipos
sensibles en la
superficie de la
oblea.
GRABADO EN SECO
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Es método
principal de
grabado.
Inconvenientes:
Poca Selectividad y
Control Extremo.
Puede ser:
Química o
Física.
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Dieléctrica:
Oxido.
Aplicaciones
en Seco
Metal: Aleación
de Aluminio,
grabado para
el cableado de
interconexión.
Silicio:
Aislamiento
del
dispositivo.
GRABADO HUMEDO
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Ha sido
remplazado en
gran medida por
el grabado en
seco.
Se basa en tiras
de química
húmedas.
Aun se usa para
eliminar capas,
como fotosensible
o como mascara
de nitruro de
silicio.
PROCESO DE GRABADO
IMPLANTACION IONICA
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Dopaje de la
oblea.
El método de
dopaje precoz fue
la difusión térmica.
Principalmente por
la implantación de
iones.
PROCESOS DE DOPAJE
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De una región de
mayor concentración
a una región de
menor
concentración.
DIFUSION
Tres Pasos:
1.Predeposicion
2.Drive In
3.Activacion
Movimiento de
un Material a
Través de Otro.
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Ion Fuente.
Donde se
generan los
iones.
Cámara de
Proceso.
Donde se realiza
la implantación de
iones.
Sistema de
Exploración.
El haz de iones
se explora a
través de toda la
oblea.
SUBSISTEMAS
DE
IMPLANTACION
DE IONES
Analizador de
Iones.
Los iones
positivos se
recogen en una
viga.
Aceleración de
Columna.
Los iones
positivos son
acelerados en
campo eléctrico.
BIBLIOGRAFIA
• Semiconductor
Manufacturing Technlology
(Michael Quirk & Julian Serda)
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Diagramas Teoria