Apêndice A – Tecnologia de Fabricação VLSI

Introdução

Enquanto nos anos 70 a largura do gate dos MOSFETs eram da ordem de 10\mu m, nos anos 2000, essa dimensão passou para a ordem de 20\eta m. Nessa escala, os fenômenos quânticos passam a ser relevantes, devendo ser estudados com mais atenção na medida em que a tecnologia continua evoluindo.

Nesse apêndice, apenas as tecnologias baseadas em silício serão consideradas, uma vez que apresentam melhor relação custo-benefício que outras, como o arseneto de gálio e o nitrato de gálio-alumínio. Além disso, essas tecnologias continuam sendo as mais empregadas.

A.1 Etapas de Fabricação de Circuitos Integrados

A.1.1 Wafers de Silício

O material inicial do processo é o silício unicristalino de altíssima pureza, cortado em wafers de 10 a 30 cm de diâmetro com espessura de 400 a 600 \mu m.

No processo chamado dopagem, um número específico de impurezas é adicionado ao silício, alterando sua resistividade. O silício pode ser do tipo p fortemente dopado (p^{+}) ou fracamente dopado (p^{-}), ambos condutores através de lacunas, ou do tipo n fortemente dopado (n^{+}) ou fracamente dopado (n^{+}), ambos condutores através de elétrons livres. O controle da dopagem permite a construção de diodos, transistores e resistores em circuitos integrados.

A.1.2 Oxidação

A oxidação é responsável pela formação do isolante dióxido de silício e deve ser realizada em um ambiente de sala limpa.

A força dielétrica do SiO_{2} é de aproximadamente 10^{7} V/m e sua constante dielétrica está por volta de 3,9, tornando possível a criação de ótimos capacitores MOS.

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