CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALESJimnez Espino Ignacio David 4IV1

Circuitos IntegradosLa invencin del circuito integrado (CI) en la dcada de los 60 fue un descubrimiento muy importante ya que supero la necesidad de conectar mecnicamente los componentes discretos. Para empezar, un CI es un dispositivo que cuenta con sus propios transistores y resistores. Estos componentes internos no son discretos, sino que estn integrados. Esto significa que se producen y conectan durante el mismo proceso de fabricacin.

Pasos Generales de Fabricacin de un Circuito Integrado formado por Silicio como componente activo.Los pasos de fabricacin bsica se pueden realizar muchas veces, en diferentes combinaciones y en diferentes condiciones de procedimiento durante un turno de fabricacin completo.Preparacin de la oblea El material inicial para los circuitos integrados modernos es el Silicio de muy alta pureza, donde adquiere la forma de un cilindro slido de color gris acero de 10 a 30 cm de dimetro y puede ser de 1m a 2m de longitud .Este cristal se rebana para producir obleas circulares de 400um a 600um de espesor, (1um es igual a 1x10-6 metros). Despus, se alisa la pieza hasta obtener un acabado de espejo, a partir de tcnicas de pulimento qumicas y mecnicas.

OxidacinSe refiere al proceso qumico de reaccin del Silicio con el Oxgeno para formar Bixido de Silicio (SiO2). Para acelerar dicha reaccin se necesitan de hornos ultra limpios especiales de alta temperatura. El Oxgeno que se utiliza en la reaccin se introduce como un gas de alta pureza o como vapor .La Oxidacin hmeda tiene una mayor tasa de crecimiento, aunque la oxidacin seca produce mejores caractersticas elctricas. Su constante dielctrica es 3.9 y se le puede utilizar para fabricar excelentes capacitores. El Bixido de Silicio es una pelcula delgada, transparente y su superficie es altamente reflejante. Si se ilumina con luz blanca una oblea oxidada la interferencia constructiva y destructiva har que ciertos colores se reflejen y con base en el color de la superficie de la oblea se puede deducir el espesor de la capa de xido.

Difusin

Es el proceso mediante el cual los tomos se mueven de una regin de alta concentracin a una de baja a travs del cristal semiconductor. En el proceso de manufactura la difusin es un mtodo mediante el cual se introducen tomos de impurezas en el Silicio para cambiar su resistividad; por lo tanto, para acelerar el proceso de difusin de impurezas se realiza a altas temperaturas (1000 a 1200 C), esto para obtener el perfil de dopaje deseado. Las impurezas ms comunes utilizadas como contaminantes son el Boro (tipo p), el Fsforo (tipo n) y el Arsnico (tipo n). Si la concentracin de la impureza es excesivamente fuerte, la capa difundida tambin puede utilizarse como conductor.

Implantacin de ionesEs otro mtodo que se utiliza para introducir tomos de impurezas en el cristal semiconductor. Un implantador de iones produce iones del contaminante deseado, los acelera mediante un campo elctrico y les permite chocar contra la superficie del semiconductor. La cantidad de iones que se implantan puede controlarse al variar la corriente del haz (flujo de iones). Este proceso se utiliza normalmente cuando el control preciso del perfil del dopaje es esencial para la operacin del dispositivo.

Deposicin por medio de vapor qumicoEs un proceso mediante el cual gases o vapores se hacen reaccionar qumicamente, lo cual conduce a la formacin de slidos en un sustrato. Las propiedades de la capa de xido que se deposita por medio de vapor qumico no son tan buenas como las de un xido trmicamente formado, pero es suficiente para que acte como aislante trmico. La ventaja de una capa depositada por vapor qumico es que el xido se deposita con rapidez y a una baja temperatura (menos de 500C).

MetalizacinSu propsito es interconectar los diversos componentes (transistores, capacitores, etc.) para formar el circuito integrado que se desea, implica la deposicin inicial de un metal sobre la superficie del Silicio. El espesor de la pelcula del metal puede ser controlado por la duracin de la deposicin electrnica, que normalmente es de 1 a 2 minutos.

FotolitografaEsta tcnica es utilizada para definir la geometra de la superficie de los diversos componentes de un circuito integrado. Para lograr la fotolitografa, primeramente se debe recubrir la oblea con una capa fotosensible llamada sustancia fotoendurecible que utiliza una tcnica llamada de giro; despus de esto se utilizar una placa fotogrfica con patrones dibujados para exponer de forma selectiva la capa fotosensible a la iluminacin ultravioleta. Las reas opuestas se ablandarn y podrn ser removidas con un qumico, y de esta manera, producir con precisin geometras de superficies muy finas.

EmpacadoUna oblea de Silicio puede contener varios cientos de circuitos o chips terminados, cada chip puede contener de 10 a 108 o ms transistores en un rea rectangular, tpicamente entre 1 mm y 10 mm por lado. Despus de haber probado los circuitos elctricamente se separan unos de otros y los buenos se montan en cpsulas. Normalmente se utilizan alambres de oro para conectar las terminales del paquete al patrn de metalizacin en la pastilla; por ltimo, se sella el paquete con plstico o resina epxica al vaco o en una atmsfera inerte.

Empaquetado De Circuitos IntegradosSe refiere a el invento de un empaquetado resistente a la aceleracin para Circuitos Integrados. Los Circuitos Integrados usualmente se empaquetan en cajas de plstico o cermica, sin embargo, no son utilizables en proyectiles por razn de las altas aceleraciones, que se manifiestan. Por lo tanto, el invento propone disponer los circuitos integrados (5, 6), en cada caso , entre dos hojas (1, 2) y fijarlos perifricamente en un marco tensor (3, 4).

Numeracin De ConectoresCada patilla del circuito integrado tiene asociado un nmero para poder identificar el conector del esquema elctrico con el del encapsulado. Todas las patillas se numeran a partir de la primera (patilla nmero 1), que se identifica mediante una marca que se hace en el encapsulado. Una de estas marcas puede ser una muesca que se realiza en el lado superior del circuito integrado, de tal forma que la patilla 1 es la que est a la izquierda de dicha marca.

Muesca En El Circuito IntegradoOtra forma de identificar la primera patilla es mediante un punto que se sita junto a dicho conector.

Punto En El Circuito Integrado

A partir de la patilla nmero 1 el resto de las patillas se numeran en sentido contrario de las manecillas del reloj. En la documentacin que cada fabricante aporta de sus circuitos integrados, se puede observar que al menos hay una patilla dedicada a la tensin de alimentacin y otra patilla dedicada a masa o tierra.

Tecnologa En Circuitos Integrados

FAMILIAS LGICAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS

Una familia lgica es el conjunto de circuitos integrados (CIs) los cuales pueden ser interconectados entre si sin ningn tipo de Interface o aditamento, es decir, una salida de un CI puede conectarse directamente a la entrada de otro CI de una misma familia. Se dice entonces que son compatibles. Las familias pueden clasificarse en bipolares y MOS. podemos mencionar algunos ejemplos. Familias bipolares: RTL, DTL, TTL, ECL, HTL, IIL. Familias MOS: PMOS, NMOS, CMOS. Las tecnologas TTL (lgica transistor- transistor) y CMOS (metal oxido-semiconductor complementario) son los mas utilizadas en la fabricacin de CIs SSI (baja escala de integracin) y MSI (media escala de integracin).

Tabla De Familias Lgicas