Diário - 14/02/2017 (Tempo Estimado: 10 minutos )

• Modelos MOSFET - Jacobus
• Carregar lâminas na evaporadora - Doi, Diniz, Frederico
• Encapsulamento de CI - Ricardo Cotrin
• Evaporação de Al - Doi, Diniz, Frederico
• Fotogravação de interconexões - Diniz, Audrey
• Etching de Si para Microestruturas MEMs - Diniz, Audrey
• Metrologia MEMs (óptico e SEM/FIB) - Alfredo

2. Resultados Alcançados

• Às 08:50, começou a apresentação do prof. Roberto, substituindo o prof. Jacobus, com o seguinte título "Extração de Parâmetros de transistor MOS". Ele retormou vários conceitos previsamente explicados sobre o capacitor MOS, seu funcionamento, parâmetros relevantes para simulação de circuitos spice. Mencionou também conceitos do transistor MOSFET, como tensão de pinch-off, inversão de cargas, tensão limiar.

• Por volta de 10:26, deu-se iniciou ao processo de deposição de alumínio, mas não com o processo de evaporarização como era de ser esperar. O sistema de deposição utilizado foi o de sputtering, utilizando o equipamento da motorola MCH-9000.

• Inicialmente, foram instaladas as lâminas em uma bandeja adaptada do sputtering.

• Em seguida, coloca-se a bandeja no carrosel.

• Antes de acionar o sistema, deve-se realizar o registro de uso do equipamento para fins de controle.

• Dar-se-a o inicio do processo, de 5 minutos e 50 segundos para o crescimento de 500nm, ou seja, uma taxa de deposição de aproximadamente 100nm/min.

• Ao final, são retiradas as lâminas de silicio do sistema.

• A figura abaixo mostra a lâmina com a deposição de sílicio.

• Nesta deposição é utilizado um magnetron de potência de 1kw. A geração de plasma é DC com tensão de 2kV

• No campo magnético da Bobina é utilizado uma fonte de tensão de 15.1V e correntede de 2.7 A.

• Ao final, as placas são colocadas em um suporte para serem levadas para a fotogravação.

• As imagens abaixo são referentes ao equipamento utilizado..

• Neste processo de deposição, foram adiantadas a etapa de evaporização da tarde.

• Às 11:09, deu-se ínicio da apresentação sobre encapsulamento do prof. Ricardo Texeira. Na apresentação foram levantados vários pontos interessantes.
  • Comentarios sobre os níveis de interconexão
  • Pent's Rule, definido pela ITRS, mostra que o número de terminais aumenta exponencialmente, tendo uma certa semelhança com a lei de moore.
  • Mostrous os Chip on board, parecendo um um nível 1,5.
  • Empilhamento dos chips pode melhorar a eficiência
  • Afinamento das lâminas de Si, por lixamento.
  • Espessura do poço menor que 1um
  • Com espessura menores que 100um, o material fica flexível.

• Às 14:14, deu ínicio as atividades da parte da tarde. Primeiramente, fomos ao SEM/FIB com alfredo, verificar as medições de corrosão isotropica, que pode ocorrer com KOH ou NH4OH. Como a corrosão é preferencialmente no plano (111), existe um ângulo de "corte" caracteristico desta corrosão no silicio, o valor de ângulo teoricamente é de 54.74º, sendo medido pelo FIB, um valor de 57º.

• Às 15:02, fomos com Audrey para a corrosão isotropica do silicio. Como podemos verificar no FIB, ocorrem velocidades de corrosão diferentes para os diversos ângulos, principalmente, devido ao número de Silicios na rede cristalina.

• Foi visto as rugosidades da corrosão, úteis para celulas solares, pois ocorre as armadilhas de Luz, aumentando a eficiência de até 2 porc.

• Pode ser construidos vários tipos de membranas, como por exemplo, as utilizadas para sensores de pressão.

• Às 15:11, fomos para o laboratório com o de corrosão a plasma com o plasmalab system 100 da Oxford Instruments. No entanto, foi cancelado para prof.Diniz apresentar mais estruturas MEMs.

• Às 15:13, o prof. Diniz nos chamou para apresentar algumas MEMs cosntruidas no CCS, algumas delas, vias posteres. Uma das aplicações foi um sensor de pressão, a qual poderá ser utilizado como acelerometro e sensor de impacto para airbags de carros.

• Às 15:37, voltamos para a corrosão por plasmalab com Frederico. Neste momento, iniciamos o processo com plasma coms o gás SF6 e Argonio. com pressão de 10^-6 Torr.

• Às 15:49, fomos fazer a fotogravação com Luana, precisando, primeramente, fazer o alinhamento com a mascara e as lâminas. No entanto, ela já tinha realizado a fotogravação com exposição de 20seg, depois levou para o hot plate para secagem a uma temperatura de 110º.

• Corrosão das partes de aluminio depois de fotogravadas com Luana. O prof. Diniz mostrou as soluções utilizadas para corrosão, sendo as H3PO4 e NO. Este último funciona como catalisador da reação, enquanto o primeiro, é a substância corrosiva.

• As soluções devem estar aquecidas para ocorrer em uma velocidade maior, por volta de 50º. A corrosão demora menos de um minuto, faz-se uma inspeção visual para verificar curtos, e qualquer defeito, precisa voltar para uma nova sessão de corrosão. Se houver muitas sessões destas, poderá afinar o metal.

• As lâminas com fotoresiste e depois de corroidas.

• Satisfeito,

Diário - 15/02/2017 (Tempo Estimado: 10 minutos )

• Dispositivos optoeletrônicos - Newton
• Visita e demonstrações - Newton
• Evaporação de Al/Costas das lâminas - Doi, Diniz, Frederico
• Recozimento de sinterização
• Medidas dos dispositivos fabricados - Diniz, Audrey, Leandro

• Medições dos capacitores NMOS

Adauto	Carol	Roland

• Medições dos capacitores PMOS

Adauto	Carol	Roland

• Medidas do CV-Nmos-Adauto.txt
  

   Substrato tipo:p
   Cmax[pF]=30
   Cmin[pF]=17.9
   área[um2]=40000
   tox[cm]=4.60408e-06     tox[Å]=460.408
   Wf[cm]=9.49637e-06     Wf[Å]=949.637
   Na,d[cm-3]=1.20177e+17
   Cfb[pF]=27.6579
   Vfb[V]=-2.72
   Øms[V]=-1.01196
   Qef/q[cm-2]=7.99645e+11
   Vt[V]=0.54162
  

• Medidas do CV-Pmos-Adauto.txt
  

   Substrato tipo:n
   Cmax[pF]=30.2
   Cmin[pF]=7.6
   área[um2]=40000
   tox[cm]=4.57359e-06     tox[Å]=457.359
   Wf[cm]=4.14987e-05     Wf[Å]=4149.87
   Na,d[cm-3]=5.04028e+15
   Cfb[pF]=21.3238
   Vfb[V]=-0.8
   Øms[V]=-0.270057
   Qef/q[cm-2]=2.49755e+11
   Vt[V]=-1.9037

• Medidas do CV-Nmos-Carol.txt
  

   Substrato tipo:p
   Cmax[pF]=30.4
   Cmin[pF]=18.2
   área[um2]=40000
   tox[cm]=4.5435e-06     tox[Å]=454.35
   Wf[cm]=9.29311e-06     Wf[Å]=929.311
   Na,d[cm-3]=1.25855e+17
   Cfb[pF]=28.0481
   Vfb[V]=-2.33
   Øms[V]=-1.01315
   Qef/q[cm-2]=6.24722e+11
   Vt[V]=0.961672
  

• Medidas do CV-Pmos-Carol.txt
  

   Substrato tipo:n
   Cmax[pF]=30.5
   Cmin[pF]=11
   área[um2]=40000
   tox[cm]=4.5286e-06     tox[Å]=452.86
   Wf[cm]=2.44956e-05     Wf[Å]=2449.56
   Na,d[cm-3]=1.57583e+16
   Cfb[pF]=24.6414
   Vfb[V]=-0.55
   Øms[V]=-0.240579
   Qef/q[cm-2]=1.47274e+11
   Vt[V]=-2.07984
  

• Medidas do CV-Nmos-Roland.txt
  

   Substrato tipo:p
   Cmax[pF]=29.9
   Cmin[pF]=17.7
   área[um2]=40000
   tox[cm]=4.61948e-06     tox[Å]=461.948
   Wf[cm]=9.71542e-06     Wf[Å]=971.542
   Na,d[cm-3]=1.14468e+17
   Cfb[pF]=27.5201
   Vfb[V]=-2.82
   Øms[V]=-1.0107
   Qef/q[cm-2]=8.44227e+11
   Vt[V]=0.384805
  

• Medidas do CV-Pmos-Roland.txt
  

   Substrato tipo:n
   Cmax[pF]=30.5
   Cmin[pF]=7.3
   área[um2]=40000
   tox[cm]=4.5286e-06     tox[Å]=452.86
   Wf[cm]=4.39149e-05     Wf[Å]=4391.49
   Na,d[cm-3]=4.45756e+15
   Cfb[pF]=21.0777
   Vfb[V]=-0.8
   Øms[V]=-0.273234
   Qef/q[cm-2]=2.50724e+11
   Vt[V]=-1.86481
  

• Medições dos transistores com Leandro do transistor tipo PMOS com W=200/L=200

• Medições do vtlin e subvt

• Medições dos transistores com Leandro do transistor tipo PMOS com W=100/L=10

• Medições do vtlin e subvt

• Tabela Resumo das Medições do Chip fabricado.

• Satisfeito,

Medidas no Chip Teste Fabricado¶

Diodo¶

• Tensão do Diodo

Capacitor MOS¶

NMOS - Adauto Substrato tipo:p Cmax[pF]=30 Cmin[pF]=17.9 área[um2]=40000 tox[cm]=4.60408e-06 tox[Å]=460.408 Wf[cm]=9.49637e-06 Wf[Å]=949.637 Na,d[cm-3]=1.20177e+17 Cfb[pF]=27.6579 Vfb[V]=-2.72 Øms[V]=-1.01196 Qef/q[cm-2]=7.99645e+11 Vt[V]=0.54162

NMOS - Carol Substrato tipo:p Cmax[pF]=30.4 Cmin[pF]=18.2 área[um2]=40000 tox[cm]=4.5435e-06 tox[Å]=454.35 Wf[cm]=9.29311e-06 Wf[Å]=929.311 Na,d[cm-3]=1.25855e+17 Cfb[pF]=28.0481 Vfb[V]=-2.33 Øms[V]=-1.01315 Qef/q[cm-2]=6.24722e+11 Vt[V]=0.961672

NMOS - Roland Substrato tipo:p Cmax[pF]=29.9 Cmin[pF]=17.7 área[um2]=40000 tox[cm]=4.61948e-06 tox[Å]=461.948 Wf[cm]=9.71542e-06 Wf[Å]=971.542 Na,d[cm-3]=1.14468e+17 Cfb[pF]=27.5201 Vfb[V]=-2.82 Øms[V]=-1.0107 Qef/q[cm-2]=8.44227e+11 Vt[V]=0.384805

PMOS - Adauto Substrato tipo:n Cmax[pF]=30.2 Cmin[pF]=7.6 área[um2]=40000 tox[cm]=4.57359e-06 tox[Å]=457.359 Wf[cm]=4.14987e-05 Wf[Å]=4149.87 Na,d[cm-3]=5.04028e+15 Cfb[pF]=21.3238 Vfb[V]=-0.8 Øms[V]=-0.270057 Qef/q[cm-2]=2.49755e+11 Vt[V]=-1.9037

PMOS - Carol Substrato tipo:n Cmax[pF]=30.5 Cmin[pF]=11 área[um2]=40000 tox[cm]=4.5286e-06 tox[Å]=452.86 Wf[cm]=2.44956e-05 Wf[Å]=2449.56 Na,d[cm-3]=1.57583e+16 Cfb[pF]=24.6414 Vfb[V]=-0.55 Øms[V]=-0.240579 Qef/q[cm-2]=1.47274e+11 Vt[V]=-2.07984

PMOS - Roland Substrato tipo:n Cmax[pF]=30.5 Cmin[pF]=7.3 área[um2]=40000 tox[cm]=4.5286e-06 tox[Å]=452.86 Wf[cm]=4.39149e-05 Wf[Å]=4391.49 Na,d[cm-3]=4.45756e+15 Cfb[pF]=21.0777 Vfb[V]=-0.8 Øms[V]=-0.273234 Qef/q[cm-2]=2.50724e+11 Vt[V]=-1.86481

Transistores MOSFET¶

• Gráfico IdxVds para L50 e W100

• Gráfico IdxVds do mesmo transistor com rompimento dos diodo, devido a um tensão elevada de dreno.

• Gráfico IdxVgs

• Gráfico IdxVds para L200 e W200

• Gráfico IdxVgs

• Cálculo do Gamma e mobilidade

• NMOS W=200 L=200
  • Gamma = 2.69e-4, Xj=2.27u, u = 9.19e+2
  • u = print("{:.2e}".format((1e4*((200e-6-1.4*2.27e-6)*200e-6*200e-6*7e-6)/(200e-6*30e-12*0.1))))
  • Gamma = print("{:.2e}".format(((200e-6*200e-6)/(30e-12))*math.sqrt(2*1.602e-19*11.9*8.8854e-14*1.2e17)))

• PMOS W=200 L=200
  • Gamma = 5.09e-5, Xj=1.84u, u = 1.84e+2
  • u = print("{:.2e}".format((1e4*((200e-6-1.4*1.84e-6)*200e-6*200e-6*1.4e-6)/(200e-6*30.5e-12*0.1))))
  • print("{:.2e}".format(((200e-6*200e-6)/(30.5e-12))*math.sqrt(2*1.602e-19*11.9*8.8854e-14*4.45e15)))

• Medição da sqrt(Id) s Vgs L50 e W100.

• Medição da tensão sub-limiar para L50 e W100

• Medição da tensão sub-limiar para L200 e W200

Cruz grega¶

• Medição com a Cruz Grega

Flip-Flop¶

• Medições do Flip-Flop do tipo SR com clock.

• Não estou confiante nos cálculos do fator de corpo, deveria estar algo proximo de 0.1-0.2

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