Microeletrônica

Prof. Fernando Massa Fernandes

(Prof. Germano Maioli Penello)

http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/Microeletronica_2016-2.html

Sala 5017 E

fermassa@lee.uerj.br

https://www.fermassa.com/Microeletronica.php

Tecnologia CMOS – Visão Geral

Tecnologia planar. MOSFET. CMOS.

I. ConfiávelII. Baixo consumo de potênciaIII.Baixo custoIV.Escalonável

MOSFET (NMOS)- Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor

95% dos CIs atuais são fabricados com tecnologia CMOS

Tecnologia CMOS – Visão Geral

Par MOSFET Complementar. → Inversor. → Porta Nand. →

→ Circuitos digitais (Lógica Booleana) → Processadores Memórias Microcontroladores

Leiaute →

CMOS – Tecnologia dominante na fabricação de CIs

Evolução do TransistorMetal/Óxido → Polisilício/Óxido. → (SOI) → Polisilício/Isolante. → Porta Tripla

Projetando CMOS

Especificação do circuito(entradas e saídas)

Cálculos e esquemático

Simulação do circuito

Leiaute

Simulação com parasitics*

Circuito dentro das especificações?

Fabricação do protótipo

Testes e avaliações

Circuito dentro das especificações?

Produção

Circuito dentro das especificações?

*Parasitics – capacitância e indutância parasíticas; junções pn e seus problemas

Problemaespec.

Problemafabricação.

Projeto de CI

Ajustando Electric + LTSpice:

http://cmosedu.com/cmos1/ltspice/ltspice_electric.htm

Projeto de CI

Sistema Live: UbuntUERJ_beta

Sistema operacional (Live) para rodar direto do DVD ou pendriveElectric e Ltspice pré-configurados

Fabricação

• Circuitos integrados CMOs são fabricados em bolachas (wafers) de Si.

• Cada bolacha contém diversos Chips (die)

http://en.wikipedia.org/wiki/Wafer_%28electronics%29

O diâmetro mais comum de bolacha de Si é de 300 mm (12 in)

Ex. de bolachas de 2, 4, 6 e 8 in

Etapas recorrentes

Sala limpaTodas as etapas recorrentes são feitas em um ambiente controlado chamado de sala limpa.

– Indispensável na fabricação de CI, ela também é usada na industria farmacêutica, em áreas de biotecnologia, e outras áreas sensíveis à contaminação.

– A sala limpa foi inventada para determinar a idade da terra (4,54Bi anos)! (quantidade de chumbo em meteoritios – Decaimento radioativo do Uranio)

Sala limpa

Turbulenta Laminar http://en.wikipedia.org/wiki/Cleanroom

Ambiente normal - 35,000,000 partículas/m3 com tamanhos acima de 0.5mSala Limpa Classe 100 (ISO 5) – 3,520 partículas/m3 com tamanhos acima de 0.5mSala Limpa Classe 1 (ISO 3) – 35 partículas/m3 com tamanhos acima de 0.5m

Sala limpa (ISO 1) – 12 partículas/m3 com tamanhos acima de 0.3m

Sala limpaAmbiente controlado: temperatura, umidade, fluxo de ar, descargas eletrostáticas, baixa quantidade de poluentes, poeira, partículas suspensas, vapores químicos

A roupa é para proteger a sala limpa do usuário!

Os móveis são feitos de materiais que não liberem partículas (teflon, aço inox)

Sala limpa (sala amarela)

Sala onde a luz ambiente não contém radiação UV.

O fotorresiste é sensível à radiação UV e pode ser manuseado nesta sala sem preocupação.

Fabricação da bolacha de Si

https://www.youtube.com/watch?v=AMgQ1-HdElM

/home/fernando/Microeletronica/1_Silicon Wafer Production_Czochralski_Growth.mp4

Construindo um CI

https://www.youtube.com/watch?v=jh2z-g7GJxE

/home/fernando/Microeletronica/2_From sand to silicon_Construindo um CI.mp4

Fabricação de chips

https://www.youtube.com/watch?v=Q5paWn7bFg4

/home/fernando/Microeletronica/3_From Sand to Silicon the Making of a Chip Intel.mp4