Processo Planar – 2° P

Mesmo nos primeiros dias do processo planar quando as fatias de silício eram usadas com 2,5 cm de diâmetro e continham aproximadamente 2000 transistores, o processo já representava um aumento considerável na capacidade de produção sobre o processo de junção por liga, e com conseqüente queda do custo unitário.

Processos de difusão semelhantes aos descritos nos transistores NPN podem ser usados para fabricar transistores PNP.
Uma fatia de silício do tipo P é usada e o fósforo difundido para formar as regiões da base do tipo N.

Mas quando as regiões do emissor estão formadas há uma tendência para que o boro se concentre na camada de óxido que está crescendo em vez de na base de silício do tipo N, e as técnicas especiais de difusão devem ser usadas.

Da descrição dos processos de difusão será evidente que a precisão das máscaras usadas para definir as áreas de difusão é de importância primordial.

O primeiro estágio na preparação das máscaras usa um filme opaco descartável em que uma forma transparente é cortada.
A área transparente representa a área de difusão particular, a base, emissor, ou área de contato de um único transistor, um processo de redução de 20 para 1 é usado para reproduzir esta forma numa chapa fotográfica de 50 mm X 50 mm.

Esta chapa é chamada de retículo, uma câmara de passos sucessivos ou de repetição é usada para reproduzir o retículo com uma redução de dez para 1 num arranjo predeterminado numa segunda chapa fotográfica.

A precisão de posicionamento de cada reprodução do retículo no dispositivo é maior do que um Pm, a segunda chapa fotográfica é chamada mestra, e a partir dela cópias de trabalho são feitas para uso nos processos de difusão.

Para evitar defeitos nas máscaras, todos os processos fotográficos e de fabricação ocorrem nas áreas de ar puro sob umidade e níveis de poeira cuidadosamente controlados.

O alinhamento cuidadoso das máscaras com as fatias é essencial se a geometria do transistor deve ser rigorosamente controlada.

O alinhamento pode ser feito por um operador que usa um microscópio, ou no equipamento mais recente é feito automaticamente.

A exposição da máscara na fatia pode ser feita com a máscara e a fatia grampeadas juntas, ou em algum equipamento pela projeção de uma imagem da máscara na fatia.

A precisão da superposição da máscara e das áreas difundidas previamente sobre a fatia é melhor do que um Pm, os processos fotográficos que precedem a difusão devem ocorrer em condição de ar puro.

Os processos de fabricação depois de ter sido formado o elemento do transistor são os mesmos tanto para transistores NPN quanto para os PNP, e todos os transistores da fatia são individualmente testados.

Isto é feito por meio de sondas que podem mover-se ao longo de uma fila de transistores sobre a fatia testando cada um, localizar a transição da fatia, passar para a próxima fila, e mover-se ao longo desta fila testando estes transistores.
Qualquer um dos transistores que não alcançar a especificação requerida é automaticamente marcado como rejeitado, evitando seguir para o estágio seguinte.

A fatia é dividida em transistores individuais escrevendo com um estilete de diamante, e quebrando a fatia em pastilhas individuais, é neste estágio que os transistores defeituosos são rejeitados, os transistores restantes são preparados para o encapsulamento.

A camada de óxido é removida do lado do coletor da pastilha, que é depois ligada a uma travessa revestida de ouro.

A ação de ligadura ocorre pela reação eutética do ouro e do silício a 400 °C, este contato forma a ligação do coletor.

São usados fios de alumínio ou de ouro de 25 Pm de diâmetro para ligar as almofadas de contato do emissor e da base dos fios condutores de saída na travessa.

Fios mais grossos podem ser usados se o valor de regime de corrente nominal do transistor o requerer, o estágio final da montagem é o encapsulamento, ou num invólucro hermeticamente vedado ou um plástico moldado, dependendo da aplicação do transistor.

O transistor planar possui várias vantagens sobre o tipo de junção por liga além do custo mais baixo pela fabricação de produção em massa.

Durante cada processo da difusão, uma camada de óxido é acrescetada sobre as transições da junção, a qual não é perturbada durante os processos subseqüentes de difusão e de montagem.

A junção coletor-base assim que é formada é vedada pela camada de óxido e não pode ser facilmente contaminada pela difusão do emissor, teste e encapsulamento ou durante o tempo de vida do transistor em serviço.

Os efeitos de carga que ocorrem nas superfícies expostas dos dispositivos semicondutores são minimizados, dando aos transistores planares características estáveis e máxima confiabilidade, além disso, a difusão é um processo que pode ser precisamente controlado, e, portanto o espaçamento entre as três regiões do transistor pode ser mantido numa tolerância inferior a 0,1 Pm.
Pm = pico milímetro.

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