El proceso plano es un proceso de fabricación utilizado en la industria de los semiconductores para construir componentes individuales de un transistor y, a su vez, conectar esos transistores entre sí. Es el proceso principal mediante el cual se construyen los chips de circuitos integrados de silicio . El proceso utiliza los métodos de pasivación superficial y oxidación térmica .
El proceso plano se desarrolló en Fairchild Semiconductor en 1959.
Descripción general
El concepto clave es ver un circuito en su proyección bidimensional (un plano), lo que permite el uso de conceptos de procesamiento fotográfico como negativos de película para enmascarar la proyección de productos químicos expuestos a la luz. Esto permite el uso de una serie de exposiciones sobre un sustrato ( silicio ) para crear óxido de silicio (aislantes) o regiones dopadas (conductores). Junto con el uso de la metalización y los conceptos de aislamiento de la unión p – n y pasivación de la superficie , es posible crear circuitos en una sola rebanada de cristal de silicio (una oblea) a partir de una bola de silicio monocristalino.
El proceso involucra los procedimientos básicos de oxidación de dióxido de silicio (SiO 2 ), grabado de SiO 2 y difusión de calor. Los pasos finales implican oxidar toda la oblea con una capa de SiO 2 , grabar las vías de contacto de los transistores y depositar una capa de metal de cobertura sobre el óxido , conectando así los transistores sin cablearlos manualmente.
Historia
Desarrollo
En una reunión de la Sociedad Electroquímica de 1958 , Mohamed Atalla presentó un artículo sobre la pasivación superficial de las uniones PN por oxidación térmica , basado en sus memorandos BTL de 1957. [1]
El ingeniero suizo Jean Hoerni asistió a la misma reunión de 1958 y quedó intrigado por la presentación de Atalla. A Hoerni se le ocurrió la "idea planar" una mañana mientras pensaba en el dispositivo de Atalla. [1] Aprovechando el efecto pasivante del dióxido de silicio sobre la superficie del silicio, Hoerni propuso fabricar transistores que estuvieran protegidos por una capa de dióxido de silicio. [1] Esto condujo a la primera implementación exitosa del producto de la técnica de pasivación del transistor de silicio Atalla por óxido térmico. [2]
El proceso plano fue desarrollado por Jean Hoerni, uno de los " ocho traidores ", mientras trabajaba en Fairchild Semiconductor , con una primera patente emitida en 1959. [3] [4]
Junto con el uso de la metalización (para unir los circuitos integrados) y el concepto de aislamiento de la unión p – n (de Kurt Lehovec ), los investigadores de Fairchild pudieron crear circuitos en una sola rebanada de cristal de silicio (una oblea) a partir de una bola de silicio monocristalino.
En 1959, Robert Noyce se basó en el trabajo de Hoerni con su concepción de un circuito integrado (IC), que añadió una capa de metal a la parte superior de la estructura básica de Hoerni para conectar diferentes componentes, como transistores, condensadores o resistencias , ubicados en el misma pieza de silicona. El proceso plano proporcionó una forma poderosa de implementar un circuito integrado que era superior a las concepciones anteriores del circuito integrado. [5] La invención de Noyce fue el primer chip IC monolítico. [6] [7]
Las primeras versiones del proceso plano utilizaban un proceso de fotolitografía que utilizaba luz casi ultravioleta de una lámpara de vapor de mercurio. A partir de 2011, las características pequeñas se realizan típicamente con litografía UV "profunda" de 193 nm. [8] Algunos investigadores utilizan litografía ultravioleta extrema de energía incluso más alta .
Ver también
Referencias
- ↑ a b c Lojek, Bo (2007). Historia de la Ingeniería de Semiconductores . Springer Science & Business Media . pag. 120. ISBN 9783540342588.
- ^ Sah, Chih-Tang (octubre de 1988). "Evolución del transistor MOS-desde su concepción hasta VLSI" (PDF) . Actas del IEEE . 76 (10): 1280-1326 (1291). Código bibliográfico : 1988IEEEP..76.1280S . doi : 10.1109 / 5.16328 . ISSN 0018-9219 .
- ^ US 3025589 Hoerni, JA: "Método de fabricación de dispositivos semiconductores" presentado el 1 de mayo de 1959
- ^ US 3064167 Hoerni, JA: "Semiconductor device" presentado el 15 de mayo de 1960
- ^ Bassett, Ross Knox (2007). Hacia la era digital: laboratorios de investigación, empresas emergentes y el auge de la tecnología MOS . Prensa de la Universidad Johns Hopkins . pag. 46. ISBN 9780801886393.
- ^ "1959: Práctico concepto de circuito integrado monolítico patentado" . Museo de Historia de la Computación . Consultado el 13 de agosto de 2019 .
- ^ "Circuitos integrados" . NASA . Consultado el 13 de agosto de 2019 .
- ^ Shannon Hill. "Litografía UV: tomar medidas extremas" . Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST).
enlaces externos
- "El motor de silicio: una línea de tiempo de los semiconductores en la informática" . Cronología: busque por década . Museo de historia de la informática. 2012 . Consultado el 3 de junio de 2012 .Un compendio de artículos y otra información sobre el desarrollo de circuitos integrados , incluido el desarrollo del enmascaramiento de óxido , la fotolitografía , la llegada del silicio , el circuito integrado y el proceso plano .
- El proceso planar
- "La historia del circuito integrado" . Nobelprize.org. 2003 . Consultado el 3 de junio de 2012 .Una descripción general de los pasos en la fabricación de un circuito integrado del sitio web del Premio Nobel. Esta es una sección de la obra Techville: El circuito integrado .