Aula 15 - Processo de Fabricação de Circuitos Integrados

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FABRICAÇÃO DE CIRCUITOS 
INTEGRADOS
ENG.° EDERSON ZANCHET
2CIRCUITOS INTEGRADOS - FABRICAÇÃO
Os circuitos integrados em termos gerais são basicamente construídos a partir
silício monocristalino. Devido a característica do silício (Polisilício) que apresenta
estrutura formada por diversos blocos e desorganizados, tornando-se necessário um
processo de purificação para obtenção de um silício de alta qualidade.
O monosilício apresenta estrutura com átomos bem alinhados e com
características físicas uniformes.
Os processos de fabricação dos circuitos integrados abrangem várias etapas que
vão desde a extração do material até o encapsulamento.
3CIRCUITOS INTEGRADOS (SI) POLICRISTALINO
O material extraído não contém apenas silício. Apresenta outros componentes no
cristal, o que para o processo de fabricação apresenta instabilidade em níveis de
tensão, assim para os circuitos integrados, o grau de pureza é o grau eletrônico (grau
de mais alta pureza do silício, >99,9999%). Porém para outras aplicações como
fabricações o silício policristalino tem sido aplicado com sucesso. Pelas figuras 1 e 2
temos modelos de silício policristalino.
Existe algumas formas para obtenção do cristal entre elas podemos citar:
1.O processo de Siemens ou Reator de Siemens;
2.O processo de leito fluidizado
4CIRCUITOS INTEGRADOS (SI) POLICRISTALINO
Figura 1 – Silício Policristalino
Fonte: [http://wikienergia.com/~edp/images/thumb/d/d5/Cilindrosiliciopolicristalino.jpg/300px-Cilindrosiliciopolicristalino.jpg]
5CIRCUITOS INTEGRADOS (SI) MONOCRISTALINO
O Como o silício policristalino apresenta estrutura cristalina desorganizada,
provocando reações nas propriedades elétricas do materiais para os circuitos integrados
é necessária a obtenção do silício monocristalino.
O processo de Czochralski torna o silício mais puro devido ao fato de que as
impurezas possuem diferentes pontos de fusão.
O silício policristalino é triturado e depois fundido. Enquanto está na fase líquida
podem ser adicionadas quantidades controladas de impurezas (dopantes como Ferro e
Boro) ao silício intrínseco para que sejam obtidas as propriedades elétricas desejadas.
Um grão de silício monocristalino é posto em contato com o silício líquido, à
temperatura de fusão, através de uma haste.
6CIRCUITOS INTEGRADOS (SI) MONOCRISTALINO
Figura 3 – Silício monocristalino
Fonte: [http://www.gcfs.eu/datapool/page/66/cz01.jpg]
7CIRCUITOS INTEGRADOS (SI) MONOCRISTALINO
Quando o grão de Si entra em contato com líquido uma parte do grão é fundida.
Há medida em que a haste vai puxando o grão para cima, o líquido vai aos poucos se
solidificando e formando um cilindro. O diâmetro deste cilindro é determinado pela
velocidade de subida e de rotação da haste conforme pode ser observado pela figura 4
e 5.
Figura 4 – Processo de obtenção Silício monocristalino
Fonte: [http://img135.imageshack.us/img135/474/materialprocessing.png]
8CIRCUITOS INTEGRADOS (SI) MONOCRISTALINO
Figura 5 – Etapas Processo de obtenção Silício monocristalino
Fonte: [http://img135.imageshack.us/img135/474/materialprocessing.png]
9CIRCUITOS INTEGRADOS
Após a obtenção do silício dentro das
características necessárias, o cristal é cortado com
lâminas ou fios de diamante formando wafers, com
espessuras que variam de 0,25mm e 1mm de
acordo com o diâmetro do cristal.
O material é polido e tratado quimicamente,
somente após todo esse processo que receberá o
desenho para formação do circuito integrado
através de um processo semelhante ao do filme
fotográfico, além das diversas camadas. O circuito
integrado é construído camada por camada, até
constituir o componente projetado.
Figura 6: Processo de fabricação Circuitos Integrados
Fonte: [http://www.youtube.com/watch?v=l7-EmE7Ixuo]
10REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] MALVINO, Albert Paul. Eletrônica. Vol. I - 4.ª; Ed. Makron Books: São Paulo, 1995.
[2] BOYLESTAD, R. L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos; Ed. Prentice Hall: São 
Paulo, 2004.
[3] BERTOLI, Roberto Angelo. Eletrônica; UNICAMP, 2000.
[4] BARBI, Ivo, Eletrônica de Pôtencia – 6ª edição, Ed. Do autor: Florianópolis, 2005.
[5] FAIRCHILD SEMICONDUCTOR, LM78XX/LM78XXA 3-Terminal 1A Positive Voltage
Regulator; datasheet, april 2012, disponível em http://www.fairchildsemi.com/ds/LM/LM7805.pdf
acesso em 03 set. 2012.
[6] NATIONAL SEMICONDUCTOR, LM117/LM317A/LM317 3-Terminal Adjustable Regulator 
datasheet, may 1996, disponível em: 
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/nationalsemiconductor/DS009063.PDF acesso em 03 
set. 2012.
[7] SANTOS, Roberto Bairros dos. Regulador de tensão usando CI; disponível em: 
http://www.bairrospd.kit.net/fonte_aliment/Regulador%20de%20tensao%20com%20CI.pdf acesso 
em 03 set. 2012.
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EDERSON ZANCHET
Mestrando em Engenharia Elétrica e Informática Industrial - UTFPR
Engenheiro de Controle e Automação - FAG
Departamento de Engenharia – FAG
Docente Disciplina de Medidas Eletromecânicas
ederson.zt@gmail.com
ezanchet@fag.edu.br
www.fag.edu/professores/ederson