PROBLEMAS RESUELTOS
DE FÍSICA
custiones resueltas de semiconductores - electrónica física

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Problemas de física de semiconductores

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Cuestiones de física electrónica

Explicar en qué consiste la tecnología planar, qué se usa tanto en la fabricación de dispositivos discretos como de CI. ¿Porque recibe el nombre de planar?

Respuesta del ejemplo 55

Un circuito integrado está constituido por un cristal de silicio, normalmente de 1x1 mm2 de sección, que contiene elementos activos y pasivos y sus conexiones.
Estos circuitos se fabrican por los mismos procesos empleados para los transistores individuales y los diodos en qué consiste en el crecimiento epitaxial, difusión de impurezas con máscara, crecimiento del óxido y eliminación del mismo, empleando métodos fotográficos para la definición de cada modelo.
La estructura básica de un circuito integrado desarrollado mediante tecnología planar consiste en cuatro capas distintas de material. Capa inferior (de \( 150 \mu m\) de grosor) es de Si tipo p y sirve como sustrato sobre el que se construirá el circuito integrado. La segunda capa es muy delgada (unos \( 25 \mu m\)) y de material de tipo n que crece como una extensión monocristal del sustrato. Todos los componentes, y activos, se construye dentro de estas delgada capa de tipo n (de ahí el nombre de tecnología planar para esta técnica) empleando una serie de pasos de difusión.
Estos componentes son transistores, diodos, condensadores y resistencias y se construyen mediante la difusión de impurezas de tipo p y de tipo n.
El componente más complicado es el transistor, todos los demás elementos se construyen por uno o más de los procesos para la fabricación del transistor.
Al fabricar cualquiera de los elementos citados, es necesario distribuir las impurezas en ciertas regiones perfectamente definidas dentro de la segunda capa.
La difusión selectiva de impurezas se consigue empleando óxido de silicio como protector de las partes que no interesa que sean contaminadas. En consecuencia la tercera capa de material es de \( SiO_2 \) , que al mismo tiempo protege la superficie del semiconductor contra la contaminación. En las regiones en las que deba haber difusión, sí elimina la capa de óxido quedando el resto protegido contra dicha difusión. Para lograr una eliminación selectiva, la capa de óxido debe someterse a un proceso de fotolitografía.
Finalmente, la cuarta capa es metálica (Al) y se añade para conseguir las interconexiones necesarias entre los componentes.
El sustrato de tipo p qué se necesita como fundamento del CI, se obtiene por formación de un lingote de 3 a 4 cm de diámetro y unos 25 cm de longitud, de Si fundido con un determinado número de impurezas para transformarlo en un semiconductor de baja resistividad. El lingote se corta posteriormente en obleas circulares de unos \( 150 \mu m\) de grosor y una de las caras de la obra se pule y rápida para eliminar las imperfecciones superficiales.
La configuración resultante de todos los procesos desarrollados en esta tecnología se denomina circuito integrado monolítico debido está formado por una sola pieza de silicio.

Cuestiones de física de semiconductores
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tema escrito por: José Antonio Hervás