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Microeletrônica
Prof. Fernando Massa Fernandes
(Prof. Germano Maioli Penello)
http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/Microeletronica_2016-2.html
Sala 5017 E
https://www.fermassa.com/Microeletronica.php
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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
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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
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Evolução do TransistorMetal/Óxido → Polisilício/Óxido. → (SOI) → Polisilício/Isolante. → Porta Tripla
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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.
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Projeto de CI
Ajustando Electric + LTSpice:
http://cmosedu.com/cmos1/ltspice/ltspice_electric.htm
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Projeto de CI
Sistema Live: UbuntUERJ_beta
Sistema operacional (Live) para rodar direto do DVD ou pendriveElectric e Ltspice pré-configurados
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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
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Etapas recorrentes
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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)
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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
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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)
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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.
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Fabricação da bolacha de Si
https://www.youtube.com/watch?v=AMgQ1-HdElM
/home/fernando/Microeletronica/1_Silicon Wafer Production_Czochralski_Growth.mp4
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Construindo um CI
https://www.youtube.com/watch?v=jh2z-g7GJxE
/home/fernando/Microeletronica/2_From sand to silicon_Construindo um CI.mp4
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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