CAD ELETRÔNCIO ENGENHARIA ELETRÔNICA E TELECOMUNICAÇÕES 2º PERÍODO - MANHÃ ALEXSEI HUDSON ISABELA VITOR

BELO HOIZONTE 2009

Introdução03
Oxidação04
Corrosão05
Deposição06
Conclusões08

SÚMARIO Referências 09

O circuito integrado consiste de uma rede de componentes eletrônicos interligados, fabricado sobre uma única peça de material semicondutor, o silício geralmente é material mais utilizado para a fabricação desses componentes.

Embora o silício seja um material extremamente barato e abundante, toda a tecnologia necessária para produzir a base dos CIs (wafers) faz com que eles estejam entre os produtos mais caros produzidos pelo homem O processo de fabricação de semicondutores pode ser resumido nos seguintes passos:

• Projeto do Chip.

• Fabricação do Wafer.

• Preparação do Núcleo.

• Encapsulamento.

• Teste.

O processo de fabricação de um processador é muito complexo e possui inúmeras etapas, iremos elucidar um processo imprescindível na sua fabricação, que é a oxidação, corrosão e a deposição.

O processo de fabricação de um chip se inicia com o wafer em estado original. A primeira etapa do processo é oxidar a parte superior do wafer. O oxigênio é combinado com o substrato e outros materiais para formar um óxido. É formada então uma fina camada de dióxido de silício SiO2 no wafer. O dióxido de silício é um composto isolante, com propriedades dielétricas e resistentes a temperatura, sendo por isso empregado como isolante entre camadas, essa camada servirá como base para a construção dos transistores, que ocupam apenas a superfície do wafer. O processo de oxidação é realizado geralmente em fornos de quartzo com temperatura entre 1000º C a 1200ºC.

Figura 01: O silício é consumido à medida que o dióxido de silício cresce.

Para que possamos entender o processo de corrosão é necessário conhecer o processo de litografia que consiste em aplicar uma camada fotossensível sobre a camada de dióxido de silício. Nessa camada fotossensível é aplicada luz ultravioleta em determinados pontos e com diferentes intensidades, para obter o layout do CI sobre a lâmina de silício. A camada fotossensível é originalmente solida, mas ao receber luz ultravioleta se transforma em uma substância gelatinosa que é removida através da corrosão, deixando depositado apenas a área que não foi queimada pela luz ultravioleta

O processo de corrosão baseia-se na retirada seletiva de algum tipo de material em regiões delimitadas, Os processos mais comuns de corrosão são:

• Corrosão liquida (emprega líquidos reativos e perigosos como o acido fluorídrico)

• Corrosão por plasma (utilização de gás parcialmente ionizado)

Corrosão líquida

Esse processo emprega liquidos e acidos perigosos como o ácido fluoridirico que corroem o material de maneira isotrópica (ocorre em todas as direções). Com isto este processo resulta em remoção lateral indesejada.

Corrosão por plasma

A corrosão por plasma é um processos anisotrópico (ocorre apenas em uma direção) é menos susceptivel a corrosão lateral indesejada, porem é mais lento que a corrosão liquida. o processo se dá atraves de um gás como o CF4 sob baixa pressão e ionizado por um campo eletríco. A remoção do material se dá atraves do bombardeamento de ions de alta energia.

Figura 02: A corrosão isotrópica e anisotrópica

A deposição de camadas condutoras (metais, silicietos de metais ou silício policristalizado de baixa resitividade) e de camadas isolantes (dioxido de silício ou nitrito de silício) constitui uma importante parte no processo de fabricação de Cis. O processo de deposição ocorre em uma camara de gás com gás ou vapor sob pressão reduzida. Esse processo não consome o substrato como no caso da oxidação. A deposição divide-se em; Deposição por epitaxia Deposição química de vapor (CVD) Evaporação Borrifamento

Epitaxia A estrutura cristalina pode apresentar um único arranjo (monocristal ou "singlecristal"), como é o caso do substrato do wafer, ou pode apresentar setores com arranjos em orientações aleatórias (policristal ou "polycristal"). No naso da deposição de uma camada de monocristal sobre o substrato, a camada depositada assume exatamente a orientação cristalina do substrato.

• Epitaxia em fase de vapor, VPE, vapour phase epitaxy: material faz parte de um composto gasoso que se decompõe na superfície da lamina por estar a uma temperatura superior a 1000ºC. Esse processo ocorre a uma taxa de 0,1µm/min e a adição de gases como o AsH3 ou Ph3 possibilita crescer silício dopado, acompanhando a estrutura cristalina da lamina.

• Epitaxia por feixe de moléculas, MBE, molecular beam epitaxy : A operação ocorre no alto vácuo (menor que 10-9 atm). Obtem-se um filme cristalino com alta qualidade e pureza. Os materiais a serem depositados estão em pequenos recipientes com aberturas direcionais para o substrato. Estes recipientes são aquecidos a fim de evaporar o material neles contido. O material evapora formando feixes de átomos ou moléculas, sendo assim depositado sobre o substrato. A decomposição ocorre de lenta, e a taxa de variação pode ser precisamente controlada por meio do ajuste de temperatura da câmara. O filme cristalino depositado é de altíssima qualidade e pureza.

• Epitaxia em fase líquida, LPE, liquid phase epitaxy: processo usado para crescer o imenso cristal de silício dopado.

Deposição química de vapor, CVD, chemical vapour deposition: Neste processo, as moléculas vaporizadas do composto se decompõem ou reagem na superfície da lamina, depositando o material desejado. O processo ocorre a uma taxa de 30 a 300 µm/min apenas. Umas das vantagens desse método é a capacidade de cobertura, pois o material a ser depositado em uma abertura reveste o fundo, as laterais e as bordas com igual facilidade.

O processo CVD básico pode ser modificado para atender necessidades especificas,

CVD com gás inerte sob pressão atmosférica para transportar o material a ser depositado; CVS a baixa pressão para maior uniformidade na decomposição; CVD auxiliado por plasma para decomposição mais rápida e CVD auxiliado por laser para ativar a reação e aquecer a lâmina.

Deposição por evaporação Neste processo a deposição de metais de baixo ponto de fusão pode ser feito através da evaporação. Um exemplo a ser citado é a deposição do alumínio que em uma câmara de vácuo é vaporizado e deposita livremente sobre a lâmina. A metalização dos discos de CD, CDROM, CDV, MD ocorre através desse processo que se dá a uma taxa de vários µm/min.

Borrifamento O processo de borrifamento ocorre em uma câmara com gás inerte. O material a ser depositado é instalado e eletricamente conectado a uma placa metálica e a lâmina instalada em outra placa metálica próxima. O gás é ionizado através de uma fonte de tensão continua aplicada nas placas. Os íons do plasma formados colidem com o material arrancando moléculas que depositam sobre a lâmina A diferença em relação ao processo de evaporação é que o borrifamento permite deposição de qualquer material, condutor ou isolante, independente do ponto de fusão.

Figura 03: Deposição por evaporação

Os processadores são dispositivos altamente complexos, mas igualmente fascinantes. É incrível acreditar que um chip tão pequeno, que muitas vezes cabe na palma da mão possa fazer tantas tarefas, infelizmente, não é possível encontrar muitos documentos e imagens que detalhem as etapas da fabricação dos processadores. E não é difícil entender o motivo: esses lugares são bastante protegidos e contam com uma política extremamente rigorosa de acesso, pois simples grãos de poeira ou até mesmo as luzes do flash das câmeras podem prejudicar a produção. No planeta inteiro, não há nada mais limpo do que uma fábrica de processadores. Qualquer impureza poderia causar defeitos em uma série inteira de produtos, causando prejuízos gigantescos.

http://www.gamevicio.com.br/i/noticias/29/29018-da-areia-ao-chip-como-se-fabricaum-processador/index.html http://www.baixaki.com.br/info/2538-como-sao-fabricados-os-processadores-.htm http://www.infowester.com/processadores2.php http://www.lesc.ufc.br/news/APRESENTACAO_VLSI.pdf http://www.reman.ufba.br/talks2006/JorgeFotius.pdf http://74.125.93.132/search?q=cache:XWdvXb9Ah_oJ:dsc.upe.br/~agsf/upe/aulas/grad uacao/automacao/Automacao_Aula3_FabricacaoLamina.ppt+Automacao_Aula3_Fabric acaoLamina&cd=1&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br&client=firefox-a http://dei-s1.dei.uminho.pt/pessoas/lgoncalves/MNT/08_CVD_PVD_Thin_Films.pdf http://www.ebah.com.br/projeto-circuito-integrado-pdf-a2756.html

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