Los semiconductores son materiales que pueden variar su conductividad eléctrica para realizar funciones complejas a grandes velocidades. Además, los semiconductores pueden variar sus dimensiones desde micrómetros hasta los nanómetros (millonésimas partes de un milímetro). Sus aplicaciones son inmensas, porque son la base para fabricar los microcircuitos que utiliza cualquier aparato electrónico que conocemos. Donde la mayoría de ellos se basa en el silicio, el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre.
Como respuesta a la convocatoria nacional para dar frente a la crisis mundial de fabricación de semiconductores, estudiantes del Tecnológico Nacional de México campus Tuxtla Gutiérrez se capacitaron, en el área de semiconductores mediante el curso de electrónica flexible. Durante el curso aprendieron a desarrollar el proceso de fabricación de transistores de película delgada en un cuarto limpio.
Esta capacitación se llevó a cabo del 6 al 10 de febrero donde 4 estudiantes de los niveles de Licenciatura, maestría y Doctorado supervisados por el Dr. Carlos Hernández, profesor investigador del TecNM campus Tuxtla Gutiérrez iniciaron su capacitación en el área de fabricación de semiconductores visitando las instalaciones del laboratorio nacional del IPN CNMN. Donde, el curso fue impartido por el Dr. Norberto Hernández profesor investigador del IPN.
“Es gratificante mencionar que, gracias a las instituciones educativas como el TecNM y el IPN por mencionar algunas instituciones públicas en conjunto con los centros de investigación y los laboratorios nacionales CONACYT es posible que los jóvenes estudiantes puedan desarrollar una carrera en el área de semiconductores. Desde física de semiconductores hasta procesos de fabricación de circuitos integrados”, remarcó Carlos Hernández, profesor investigador del TecNM campus Tuxtla Gutiérrez.
El proceso de fabricación consiste en procesos fotolitográficos que se pueden resumir en cuatro pasos. Como punto de partida se ilustran las capas que conforman un transistor convencional de Silicio como el MOSFET en contraste con un transistor de película delgada (ver fig 1). Donde el semiconductor puede estar conformado semiconductores alternativos al Silicio como Óxidos metálicos IGZO, en este curso los estudiantes aprendieron como se usa una maquina evaporadora de has de electrones (E. Beam) la cual se empleó para depositar la compuerta del transistor (figura 2).
Así también aprendieron el proceso de ataque químico de los metales. Subsecuentemente se depositó el aislante en este caso Al2O3 por la técnica de ALD-150LE (atomic layer deposition). Cabe mencionar que esta técnica permite depositar capas con precisión de capas atómicas. La figura 3 ilustra el equipo y como queda el depósito sobre la compuerta del transistor.
La estructura Metal, Oxido y semiconductor se ilustra en la figura 4. Una vez depositado el semiconductor y los contactos de fuente y drenador se procede a depositar una capa pasavante para aislar el transistor del medido evitando la oxidación de la superficie de los materiales activos. Posteriormente se requieren dos procesos fotolitográficos para definir el canal semiconductor y los contactos de fuente y drenador.
“En general la fotolitografía es una técnica de fabricación que permite generar patrones geométricos en metales y materiales semiconductores a través de máscaras o patrones establecidos. Para ello se expone una resina foto sensible a luz ultravioleta en de 405nm. En específico se empleó el método de liftoff en el cual se recubre con resina foto-sensible el material que se quiere proteger para depositar el semiconductor justamente donde se expone la resina y posteriormente se retira. Finalmente, la resina que sirvió para proteger las otras capas del proceso es removida”.
La semana de capacitación concluyo con una charla titulada “Modelado de Circuitos Digitales modernos usando FPGAs y su importancia global”, impartida por el Dr. Carlos Hernández en donde se habló sobre las oportunidades laborales en el diseño de circuitos con FPGAs y su relación con la fabricación de chips.
“Ciencia y Tecnología con Sentido Humano”
Departamento de Comunicación y Difusión
TecNM campus Tuxtla Gutiérrez
