Tehnologii Electronice

5.2.1 Obtinerea materialelor semiconductoare de puritate ridicata

Metodele generale de obtinere a lingourilor de monocristal pur, din care se taie plachete utilizate la fabricarea dispozitivelor microelectronice, sunt în general aceleasi pentru toti semiconductorii existând unele particularitati specifice pentru fiecare material în parte.

O etapa importanta în cadrul acestui proces o constituie obtinerea materialului policristalin pur în stare lichida sau solida.

Pentru exemplificare s-a ales cazul siliciului, întrucât acest semiconductor este în prezent materialul cel mai folosit pentru fabricarea dispozitivelor microelectronice.

Siliciul necesar pentru realizarea dispozitivelor semiconductoare trebuie sa îndeplineasca doua conditii. Mai întâi trebuie sa fie foarte pur, adica nivelul impuritatilor nedorite sa fie sub 1 la 1010. În al doilea rând siliciul trebuie sa fie o structura cristalina regulata continua, adica trebuie sa fie monocristalina. Aceasta ultima cerinta este impusa de faptul ca granitele grauntilor cristalini dintr-un material policristalin ar împiedica deplasarea purtatorilor de sarcina în dispozitivul final.

În natura siliciul se gaseste cu precadere sub forma de dioxid de siliciu (nisipul de siliciu) care constituie materia prima pentru obtinerea siliciului policristalin.

Nisipul este introdus într-un proces complex de distilare si purificare care conduce la obtinerea siliciului hiperpur.

Prima etapa în cadrul acestui proces complex o constituie reducerea dioxidului de siliciu. Aceasta se face în cuptoare electrice utilizând ca element de reducere carbonul. Siliciul rezultat are o puritate de 98 %.

Urmatoare etapa consta în purificarea siliciului, si consta în transformarea acestuia într-o halogenura, de exemplu triclorsilan (SiHCl3) dupa relatia:

Si + HCl ® SiHCl3 + H2 (5.1)

În aceasta etapa sunt îndepartate impuritatile nedorite si anume: Fe, Al si B. Halogenura astfel obtinuta este supusa în continuare unui proces de distilari obtinându-se o puritate foarte ridicata (sub 1 ppm). Urmeaza transformarea triclorsilanului în siliciu, prin reducerea în atmosfera de hidrogen, proces ce se desfasoara într-un reactor. Rezulta un siliciu policristalin hiperpur, care se prezinta fie sub forma de bare, fie sub forma de bucati cu dimensiuni cuprinse între 1 si 3 inch. Puritatea siliciului astfel obtinut în urma procesului descris atinge valoarea de 1 la 1010.

Pornind de la siliciul policristalin, aflat într-una din cele doua forme mentionate anterior, se folosesc doua metode pentru obtinerea lingourilor de siliciu monocristalin si anume:

- metoda Czochralski sau metoda tragerii din topitura;

- metoda topirii zonare sau “floating zone”.

Tipuri constructive

În principiu, un cablaj imprimat cuprinde un sistem de conductoare plate, asezate în 1, 2 sau mai multe plane paralele, fixate (lipite) pe un suport izolant rigid sau flexibil, formând un ansamblu.

Cablajele imprimate se clasifica dupa mai multe criterii:

1. Dupa numarul de plane în care se afla conductoarele, exista: cablaje simple (mono), dublu si multistrat (fig.9.2).

2. Dupa însusirile mecanice ale suportului, se întâlnesc cablaje pe suport rigid si cablaje pe suport flexibil; la ambele tipuri suportul este acela care preia toate solicitarile mecanice.

Fig. 9.2. Tipuri de cablaje imprimate – reprezentari schematice:

a) monostrat; b) monostrat cu conductoare îngropate; c) dublu strat cu gauri nemetalizate;

d) dublu strat cu gauri metalizate; e) cablaj flexibil dublu strat;

f ) cablaj multistrat cu legaturi între straturi prin metalizarea gaurilor;

g) cablaj multistrat obtinut prin tehnologia straturilor groase;

1– conductor imprimat; 2–suport izolant rigid; 3–metalizare;

4–suport izolant flexibil; 5–pelicula flexibila de protectie; 6–izolant.

3. Dupa modalitatea de realizare a contactelor între conductoarele din plane diferite se întâlnesc: cablaje cu gauri nemetalizate, la care contactul se asigura prin intermediul unor conductoare masive; cablaje cu gauri metalizate; cablaje cu contacte obtinute prin cresterea straturilor metalice.

4. Dupa tehnologia de fabricatie exista o mare varietate de cablaje imprimate, dar tehnologiile pot fi grupate în trei categorii:

- tehnologii substractive, în care se pleaca de la un semifabricat (suport placat cu folie metalica); conductoarele se obtin prin îndepartarea metalului în portiunile ce trebuie sa fie izolatoare;

- tehnologii aditive, în care se pleaca de la un suport izolator neacoperit; conductoarele se formeaza si se fixeaza pe suport în forma definitiva;

- tehnologii de sinteza, în care si conductoarele