VLSI-T3

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JUNÇÕES EM 
SEMICONDUTORES
Rodrigo Molgado 02039-0
Rafael Epifanio 02045-7
Paulo da Silva 02057-2
Márcio Aparecido 02080-4
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Sumário
• Introdução
• Objetivo
• Tipos de Junções
• Técnicas de dopagem
• Tecnologia de fabricação Planar
• Etapas de fabricação
• Conclusão
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Introdução
• O que é um semicondutor ?
• Junções em semicondutores
• Técnicas de dopagem
• Implantação Iônica
• Difusão Térmica
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Objetivo
• Descrever os Tipos de Junções
• Técnicas de Dopagem
• Demonstrar o processo de fabricação de 
um Diodo de Junção PN
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Tipos de Junções
• Junção PN (tipo homojunção)
• Heterojunção
• Junção Metal-Semicondutor
• Junção MOS (Metal-óxido-semicondutor)
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Técnicas de dopagem
• Difusão Térmica
Baseada no movimento espontâneo das partículas de 
regiões de alta concentração para regiões de baixa 
concentração. Assim, as impurezas são introduzidas no Si 
colocando a lamina a ser dopada em contato com uma fonte 
rica no elemento dopante. Normalmente a fonte de impurezas 
é um ambiente gasoso, mas também podem ser utilizadas 
películas de óxido dopado (SOG) pré-depositadas sobre a 
lamina de Si. Em ambos os casos, a difusão ocorre em altas 
temperaturas (entre 800 e 1200 °C). Tipicamente é usada na 
obtenção das junções P-N profundas.
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Técnicas de dopagem
• Implantação Iônica
Nesta técnica, íons ou moléculas ionizadas de elementos dopantes 
são aceleradas num canhão acelerador e feitos colidir sobre o 
substrato (alvo) a ser dopado. Os íons no feixe possuem, 
tipicamente, energias da ordem de algumas dezenas de keV e ao 
colidir com o alvo (lâmina de Si), penetram no semicondutor abrindo 
caminho entre os átomos do material através de colisões mecânicas 
sucessivas.
Por esse motivo, o processo de Implantação Iônica não requer altas 
temperaturas, embora processos de pós-recozimento sejam 
necessários para ativar as impurezas e/ou reconstruir a rede 
cristalina do alvo.
Tipicamente é usada na obtenção de junções P-N rasas.
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Técnicas de dopagem
• Implantação Iônica vs. Difusão Térmica
� A Implantação Iônica ocorre em baixas temperaturas e envolve 
tempos mais curtos de processamento, além de apresentar melhor 
homogeneidade e reprodutibilidade
� A Implantação Iônica permite um controle preciso das doses 
implantadas, o que é particularmente importante para baixas 
concentrações de dopantes. 
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Técnicas de dopagem
� Na implantação podem ser usados, além do SiO2 o Si3N4.
� A Implantação também pode ser feita “através” de películas finas de 
material de mascaramento.
� Graças ao baixo alcance médio, a Implantação Iônica é ideal para 
dopagens rasas e com altos gradientes de concentração.
� Varias Implantações com diferentes doses e energia podem ser 
realizadas em seqüência. Isto permite ajustar e otimizar os perfiz de 
concentração de dopantes.
� A implantação provoca danos na estrutura do substrato.
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Tecnologia de Fabricação 
Planar
• Evolução: Invenção do Transistor – 1948
Tecnologia Planar – 1960
• Principais Métodos: Difusão e Implantação Iônica
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Etapas da Fabricação
Diodo de Junção PN por Difusão
• Etapa 1: Preparação da pastilha semicondutora
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Etapas da Fabricação
Diodo de Junção PN por Difusão
• Etapa 1: Cristal de Silício crescido por impurezas n+
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Etapas da Fabricação
Diodo de Junção PN por Difusão
• Etapa 2: Crescimento da camada epitaxial
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Etapas da Fabricação
Diodo de Junção PN por Difusão
• Etapa 3: Formação da camada de óxido SiO2
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Etapas da Fabricação
Diodo de Junção PN por Difusão
• Etapa 4: Fotolitografia
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Etapas da Fabricação
Diodo de Junção PN por Difusão
• Etapa 5: Abertura da janela na camada de óxido
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Etapas da Fabricação
Diodo de Junção PN por Difusão
• Etapa 6: Deposição de filmes metálicos para os contatos externos
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Conclusão
A tecnologia Planar é empregada para fabricar um simples 
diodo de junção, ou um transistor com várias junções, ou 
um complexo circuito integrado contendo milhares de 
diodos e transistores na mesma pastilha de Silício e com o 
progresso das técnicas de fabricação das junções PN, será
possível produzir componentes cada vez menores.