1er Examen 2014B T.M.
Preguntas y Respuestas
1.- ¿Qué periodicidad fue la que notó Mendeleiev en los elementos químicos?
Mendeleiev se dio cuenta de que clasificando los elementos según sus masas atómicas se veía aparecer una periodicidad en lo que concierne a sus propiedades químicas y físicas. Para ello tuvo que dejar espacios vacíos de elementos que en aquellos tiempos no habían sido descubiertos, pero que con el tiempo fueron descubiertos y tenían las características que él había predicho.
2.- ¿Qué elementos forman el grupo 4A?
Carbono (C), silicio (Si), germanio (Ge), estaño (Sn) y plomo (Pb).
3.- ¿Qué son y cuáles son los elementos metaloides?
Es un elemento químico que tiene propiedades intermedias a las de los metales y no metales.
Ejemplos: Boro, Silicio, Germanio, Arsénico, Antimonio, Telurio, Polonio.
4.- ¿Cuáles son las 3 reglas de formulación?
Las 3 reglas de formulación son: la tradicional, la sistemática y la de stock.
5.- ¿Qué es un óxido?
Es un compuesto binario que surge de la combinación del oxígeno y otros compuestos. Los óxidos se han formado prácticamente con cualquier elemento excepto con los gases nobles y el flúor.
6.- Nombra algunos óxidos que sean semiconductores.
Óxido de indio (In2O3), galio (Ga2O3), zinc (ZnO), titanio (TiO2), estaño (SnO2), cobre (Cu2O).
7.- ¿Qué ácidos hidrácidos son utilizados en la electrónica y explica su función en la misma?
Son el ácido fluorhídrico, ácido clorhídrico y ácido bromhídrico. El ácido fluorhídrico se utiliza para eliminar el óxido de silicio en la fabricación de circuitos integrados, mientras que el ácido clorhídrico y el ácido bromhídrico se utilizan para diluir las impurezas metálicas de algún circuito.
8.- Menciona cuántos elementos, aparte del hidrógeno, que forman a los ácidos hidrácidos y especifica cuáles son.
Son 7 elementos los cuales son: Azufre (S), Selenio (Se), Teluro (Te), Flúor (F), Cloro (Cl), Bromo (Br), Yodo (I).
9.- ¿Qué es un cristal?
Es un cuerpo caracterizado por un arreglo ordenado de sus átomos constitutivos y es comúnmente identificado por una forma geométrica y la presencia de superficies planas y ángulos que se repiten.
10.- ¿Qué tipos de efecto de simetría puede presentar un cristal?
Simetría central, simetría de espejo, simetría en eje de rotación (binaria, ternaria, cuaternaria y senaria).
11.- ¿Cuáles sistemas cristalinos existen?
Los sistemas cristalinos son 7 y son: cúbico, tetragonal, ortorrómbico, romboédrico, monoclínico, triclínico y hexagonal.
12.- ¿Por qué al vidrio no se le considera un cristal?
Porque su estructura molecular es amorfa, es decir, que no tiene una estructura definida, ni en patrones que se repiten periódicamente.
13.- ¿Qué es un cuasicristal?
Son formas estructurales de átomos o moléculas que tienen un orden no periódico y que forman patrones pentagonales que llenan todo el espacio sin huecos.
14.- ¿Cómo se forma una red cristalina?
La red cristalina está formada por iones de signo opuesto, de manera que cada uno crea a su alrededor un campo eléctrico que posibilita que estén rodeados de iones contrarios.
15.- Menciona 5 estructuras cristalinas típicas, ¿cuál estructura cristalina típica es la más importante en tecnología de semiconductores y por qué?
- Estructura tipo diamante
- Estructura tipo halita, NaCl
- Estructura tipo fluorita, CaF2
- Estructura tipo esfalerita
- Estructura tipo niccolita, NiAs, o pirrotina, FeS
La estructura más importante es la estructura del diamante porque esta estructura es la que adopta el silicio y germanio, los cuales son de gran importancia en la fabricación de circuitos integrados.
16.- ¿Cuáles deben ser las características que debe tener un material para que sea semiconductor?
Son 2:
- Debe tener una estructura cúbica centrada en las caras.
- Debe tener 4 electrones de valencia o el promedio debe ser de 4.
17.- ¿Qué son los planos cristalinos?
Los planos cristalinos, cristalográficos o reticulares son aquellos que forman ordenaciones paralelas de átomos dentro de un sólido cristalino.
18.- ¿Cómo se determinan los índices de Miller?
- Primero se ve dónde cruza el plano en los ejes ortogonales.
- Si es una fracción se invierte.
- Si vuelve a quedar en fracción, se multiplica por el mínimo común múltiplo.
19.- Justifique la existencia de los índices de Miller.
- Junto con los espectros de difracción de rayos X, se utilizan para analizar estructuras cristalinas.
- Permite estudiar las posiciones de cualquier punto dentro de una estructura cristalina, cualquier plano que queramos definir (y todos los planos paralelos y equivalentes que forman una familia), cualquier dirección.
20.- ¿En qué consiste la cristalografía de los rayos X?
Consiste en hacer pasar un haz de rayos X a través de un cristal de la sustancia sujeta a estudio, con lo cual, se puede determinar su estructura molecular y posiciones atómicas.
21.- ¿De qué depende el diámetro del lingote de silicio obtenido utilizando el proceso Czochralski?
De la temperatura del proceso, la velocidad de rotación y traslación de la semilla y de la velocidad del crisol.
22.- ¿En qué consiste el proceso de Bridgman?
El método de Bridgman consiste en un crisol de vidrio cilíndrico terminado en forma cónica que se llena de polvo de la sustancia a fundir y se introduce en un horno con dos zonas a diferentes temperaturas.
23.- Menciona qué componentes se obtienen al realizar el proceso de Bridgman.
Por este método se obtienen compuestos semiconductores que combinan el grupo III y el grupo V de la tabla periódica:
- III: Nitrógeno (N), Fosforo (P), Arsénico (As), Antimonio (Sb), Bismuto (Bi)
- V: Boro (B), Aluminio (Al), Galio (Ga), Indio (In), Talio (Tl)
Estos son algunos nombres de algunas combinaciones: Nitruro de Boro, Arseniuro de Galio, Fosfuro de Aluminio, Antimonio de Indio, Arseniuro de Aluminio. Pero también se puede obtener Fluorita y Zafiro.
24.- ¿Cuáles son las características del método zona flotante?
Es un método de crecimiento cristalino que puede ser utilizado sólo para purificar el lingote semiconductor; utiliza energía de RF, obleas de menor diámetro y las impurezas se incorporan introduciendo gas.
25.- Explique brevemente el método de Unión por aleación.
A un material tipo N se le pone un punto de otro material tipo P, a continuación se calientan los materiales a 160 grados fundiéndolos generando una aleación entre ellos después se deja enfriar produciendo un crecimiento de un material tipo P sobre el material N con estructuras cristalinas semejantes.
26.- Escribe al menos 5 tipos de técnicas de fabricación de uniones PN.
- Unión por aleación
- Implantación Iónica
- Crecimiento de la unión
- Plana difundida sobre estrato epitaxia
- Tipo mesa fundida
27.- Describe los pasos utilizados para la creación de uniones PN por medio de implantación Iónica.
- Tratamiento de la superficie
- Se ionizan las impurezas
- Se aceleran y adquieren alta energía
- Se introducen en el Si con el ángulo adecuado
- Se somete la oblea a un recocido para reordenar la estructura (Annealing)
Con este método se tiene un mejor control la difusión, profundidad y dopado.
28.- En el proceso de implantación iónica, ¿de qué depende la profundidad de penetración?
La energía de los iones que se desean implantar, la masa del ion y la composición del material que sirve de sustrato.
29.- Describe brevemente en qué consiste el proceso de oxidación térmica y en qué rangos de temperatura se produce dicha la reacción.
Se produce una reacción entre los átomos de silicio de la superficie de la oblea y oxígeno que se suministra por medio de inyección de oxígeno (oxidación seca) o inyección de vapor de agua (oxidación húmeda) dentro de un horno a alta temperatura y en el rango de temperatura de los 850ºC y 1100ºC.
30.- En el proceso de difusión, ¿de qué dependerá la profundidad de la difusión?
De la concentración del dopante, del tiempo de exposición y de la temperatura del proceso.
31.- Define qué es la Fotolitografía.
La fotolitografía es una tecnología que nos ayuda a transferir la información de la máscara sobre la oblea, protegiendo las zonas donde queramos donde no queremos transferir el diseño del circuito integrado.
32.- ¿Cuáles son los dos tipos de procesos por deposición?
Chemical Vapour Deposition (CVD) y Physical Vapour Deposition (PVD).
33.- ¿En qué consiste el proceso de crecimiento epitaxial?
A partir de una cara de un cristal de material semiconductor, o sustrato, se hace crecer una capa uniforme y de poco espesor con la misma estructura cristalina o semejante estructura cristalina.
34.- ¿Para qué se usa el crecimiento epitaxial?
Para mejorar las propiedades cristalinas de la superficie del material semiconductor y para la elaboración de capas dentro de los circuitos integrados.
35.- Menciona cuántos y el nombre de los tipos de métodos que existen para el proceso de crecimiento epitaxial.
Son 3:
- Crecimiento epitaxial en fase vapor
- Crecimiento epitaxial en fase líquida
- Crecimiento epitaxial por haces moleculares
36.- ¿En qué consiste el método por haces moleculares?
En la evaporación de fuentes sólidas de manera que se puedan acelerar produciendo haces moleculares que se dirigen sobre un sustrato caliente sobre el cual se deposita el material.
37.- ¿Cuál es el propósito de la metalización?
La metalización se emplea para formar las interconexiones entre los componentes de un chip. Estas conexiones se forman depositando una tenue capa de aluminio o cobre, principalmente, sobre toda la superficie del chip.
38.- ¿Cuáles son los métodos utilizados para la creación de capas metálicas?
Los dos métodos utilizados son la Physical Vapour Deposition y el Sputtering.
39.- Describe en qué consiste el proceso de metalización con cobre.
Se graba la superficie del óxido grueso con la máscara de metalización, se deposita uniformemente el metal quedando atrapado en el grabado. Un pulido posterior elimina el Cu sobrante, se deposita un complejo de Cu sobrante en la poliamida como aislante, para evitar la difusión sobre el óxido del Cu.
40.- ¿Cuáles son las causas directas de defectos en los circuitos integrados?
La humedad, el polvo o impurezas en el aire, las vibraciones y los golpes, la exposición a la radiación, el campo magnético y el campo eléctrico, son causas directas del mal funcionamiento de un circuito integrado.
41.- ¿Cuáles son las principales funciones del encapsulado de un circuito integrado?
Las funciones del encapsulado son:
- Proporcionar soporte físico
- Proporcionar protección mecánica (arañazos, aceleraciones bruscas, etc.)
- Proporcionar protección del ambiente (partículas, polvo, radiación, humedad, etc.)
- Proporcionar distribución de energía y de la señal
- Estabilizar térmicamente el conjunto