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MEXICO
DESARROLLO DE LA MICROELECTRÓNICA EN
MÉXICO
ESPECIALIDAD: INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
Alejandro Pedroza Meléndez
Doctorado en Ingeniería Biomédica
15 de Noviembre 2012
DESARROLLO DE LA MICROELECTRÓNICA EN MÉXICO
CONTENIDO
RESUMEN EJECUTIVO ........................................................................................................................................... 3
PALABRAS CLAVES ................................................................................................................................................. 5
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................................... 6
DESARROLLO DE INSTRUMENTAL PARA MICROELECTRÓNICA............................................................ 7
CRECIMIENTO DE SILICIO MONOCRISTALINO PARA USO EN LA MICROELECTRÓNICA ......... 17
PROCESOS FUNDAMENTALES PARA LA FABRICACIÓN DE DISPOSITIVOS
SEMICONDUCTORES ........................................................................................................................................... 26
CONCLUSIONES .................................................................................................................................................... 31
REFERENCIAS ......................................................................................................................................................... 32
BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................................................................ 33
BREVE CURRICULUM VITAE .............................................................................................................................. 34
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DESARROLLO DE LA MICROELECTRÓNICA EN MÉXICO
RESUMEN EJECUTIVO
La electrónica ha desplazado a otras importantes industrias, constituyéndose en la base de
las economías de diversos países industrializados. México podría convertirse en una de las
pocas naciones en vías de desarrollo con tecnología propia en esta área estratégica.
La “Segunda Revolución Industrial” como se le denomina actualmente, se gestó con el
descubrimiento de los semiconductores durante la década de los cincuenta.
Los resultados de una investigación carecen de importancia si no repercuten en la sociedad.
Deben conducir a la creación de una capacidad científica y tecnológica interna, necesaria
para seleccionar, asimilar y adaptar tecnologías externas para producir conocimientos
propios que fomenten la investigación científica de acuerdo con las condiciones sociales y
económicas del País y que induzcan a la autosuficiencia con un alto grado de
autodeterminación económica y política.
Debido a factores de orden social, económico, político y cultural en todos los países en vías
de desarrollo como México, se carece aún de la capacidad científica necesaria para la
creación de precedentes que conformen toda una herencia científica y tecnológica
sustentada por una infraestructura nacional. Esto último proporcionaría la generación de
una cultura que en principio atenuaría nuestra independencia del exterior, como es el caso
de los semiconductores. Haciéndonos más selectivos en la tecnología que consumimos y en
la actividad científica que desarrollamos; esto implica hacer del nuestro, un pueblo que
genere ciencia y que no solo la consuma.
En México contamos con recursos humanos aun insuficientes en todas las aéreas de
investigación; sin embargo, son altamente calificados y desempeñan esa actividad
necesaria con recursos económicos que, aunque limitados son suficientes para mantener
una comunidad científica activa.
La generación de recursos humanos es una exigencia de primer orden si se pretende
realizar proyectos que cuenten con una masa crítica para garantizar la ejecución de los
mismos hasta sus últimas consecuencias.
La fundación del Departamento de Semiconductores de la UAP, (actualmente BUAP) planteó
su proyecto de investigación tomando como premisa que le desarrollo de la industria y la
investigación dependen principalmente de la creación de instrumentos electrónicos en todos
sus grados de complejidad; o sea, desde la electrónica de componentes discretos (diodos,
transistores, compuertas, etc.) hasta sistemas de procesos, análisis y control por
computadoras (para mencionar uno solo) cuya utilización ha generado una gran
dependencia tecnológica, económica y política del País.
Por lo anterior, identificamos a la investigación tecnológica en semiconductores y
microelectrónica como una actividad estratégica para atenuar la dependencia en las áreas
mencionadas anteriormente.
El Departamento de Semiconductores de la UAP se fundó a fines de 1976, solamente con
recursos económicos de la Universidad Autónoma de Puebla, posteriormente obtuvo el
apoyo del la Dirección General de Investigación Científica de la Secretaria de Educación
Pública (SEP) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT).
El propósito a mediano y largo plazo es desarrollar una tecnología capaz de producir
dispositivos semiconductores de calidad comercial y crear base y antecedentes en este
renglón que genere experiencias suficientes para pasar a otro tipo de tecnologías más
avanzadas. Entre los objetivos del laboratorio destacan principalmente:
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-La creación de cuadros técnicos capaces de identificar y solucionar problemas afines a esta
tecnología según lo plantea el entorno social. El diseño y la construcción del equipo que las
distintas etapas requiera la tecnología de semiconductores para evitar en cuanto sea
posible depender de equipos comerciales importados, lo cual constituye un punto
fundamental para el verdadero dominio de esta tecnología.
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PALABRAS CLAVES
Dependencia tecnológica, Generación de recursos humanos, Instrumentación de bienes de
capital,
Investigación
Científica
y
tecnológica,
Microcircuitos,
Microelectrónica,
Semiconductores, Tecnología propia.
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INTRODUCCIÓN
La actividad científica básica o aplicada, así como la actividad tecnológica de un país
dependiente como México, debe emprenderse desde una perspectiva que considere las
interacciones recíprocas entre ciencia y sociedad. Debe reconocerse que la organización
social y económica condiciona el tipo de actividad científica, su dirección y en muchos
aspectos su contenido.
En México en un buen número de instituciones de investigación adquiere una
importancia relevante el grado académico y el número de artículos publicados por los
investigadores, lo cual es razonable si atendemos a la necesidad de hacer investigación de
calidad y que esta sea difundida; sin embargo, se da poca importancia a la capacidad de
estos investigadores para seleccionar proyectos, técnicas, métodos y equipo para
realizarlas. Esto es explicable pues la mayoría de los posgrados se realizan en el extranjero,
en condiciones de trabajo totalmente diferentes a nuestro País. Por este motivo, es común
encontrar proyectos de investigación que exigen una infraestructura de País avanzado y
que en el nuestro se realizan solo por criterios de moda o de relevancia personal de los
autores. Estas investigaciones muy avanzadas suponen etapas por las que hubieron de
pasar sus creadores, los cuales se olvidan que el conocimiento integro lo proporciona el
proceso que va de los más sencillo a lo más complejo, induciendo la formación de nuevos
investigadores.
Particularmente, el alto grado de participación de la electrónica en la actividad
productiva del país, hace necesario dominar la tecnología que posibilite el desarrollo de la
Microelectrónica o Electrónica de Semiconductores. Las implicaciones que esta tecnología
tiene en términos económicos y de autodeterminación política, deberían ser razones
suficientes para considerarlos entre las actividades de desarrollo prioritario.
El dominio verdadero de la tecnología de los semiconductores en nuestro país, como
lo entiendo, está encaminado a abarcar, entre otros aspectos, el diseño, desarrollo y
construcción de instrumentos y equipos (bienes de capital) que se requieran para la
fabricación de dispositivos semiconductores y microelectrónicos. Esto es, la creación de las
“herramientas” adecuadas a nuestras necesidades, a las que se les han incorporado solo
aquellas modificaciones que las hacen confiables y eficientes.
En una primera etapa de tres años se diseñó, desarrolló y construyó el 95% del
instrumental necesario para la existencia de una industria nacional de microelectrónica; es
decir, de aquella maquinaria y herramientas (bienes de capital) que participan en el
procesamiento de la materia prima y en la fabricación de dispositivos semiconductores.
En una segunda etapa se montó en México la primera planta piloto de crecimiento de
silicio monocristalino para la fabricación de obleas para microcircuitos, celdas solares
fotovoltaicas, MEMS (Sistemas Micro Electro Mecánicos) y BioMEMS.
También se creo la Sección de Bioelectrónica para darle una aplicación inmediata a
los dispositivos microelectrónicos, diseñándose marcapasos cardiacos, prótesis
electromecánicas, estimuladores óseos sensores de temperatura corporal etc.
En la presentación de este trabajo menciono el desarrollo de instrumental (bienes de
capital) para la fabricación de microcircuitos con tecnología nacional, la segunda sección
cómo se fabrica un transistor y un circuito integrado y en la tercera sección se explicará el
crecimiento de silicio para fabricación de obleas para microelectrónica, dispositivos
semiconductores.
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DESARROLLO DE INSTRUMENTAL PARA MICROELECTRÓNICA
Diseño y construcción de hornos de difusión - atómica
En la fabricación de dispositivos semiconductores, es común que los procesos de oxidación
y difusión de impurezas se efectúen a altas temperaturas, con un alto grado de control y
precisión, ya que este parámetro de temperatura desempeña un papel importante en el
buen resultado del comportamiento eléctrico de tales dispositivos. Por lo tanto, decidimos
realizar el diseño y construcción de hornos-reactores de difusión atómica de alta
temperatura teniendo en cuenta las siguientes especificaciones generales de diseño: (a)
emplear materiales refractarios y aislantes de fácil adquisición en el mercado nacional, y
que fueran inertes ante el cuarzo, a la temperatura de operación; (b) temperatura máxima
de operación 1200oC; (c) variaciones de la temperatura en la zona de operación de + 1oC;
(d) que la zona de operación presenten un perfil de temperatura plana no menor de 20 cm.
Fotografía 1.- Proceso de difusión atómica en semiconductores
Fotografía 2. Consola central de control de temperatura par 6 hornos reactores.
(Construidos en el departamento de semiconductores UAP)
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Fotografía 3. Horno-reactor de tres zonas de calentamiento
Elaboración de mascarillas para fotolitograbado en microelectrónica
En la primera etapa de la fabricación del patrón original consiste en el trazado del dibujo
que se quiera fotomultiplicar. El patrón original representa el dibujo de uno de los
elementos originales. Los patrones originales se hacen en coordinatógrafos. El
coordinatógrafo es una mesa de superficie plana, sobre el cual está dispuesto un sistema
de dos reglas perpendiculares entre sí. En el punto de intersección de las reglas se coloca
un acoplamiento deslizante con una herramienta puntiaguda que roza la superficie del
papel Rubylith. Desplazando las reglas paralelamente a sí mismas, se puede cortar el papel
Rubylith en líneas horizontales y verticales.
Fotografía 4.- Coordinatógrafo automatizado para el diseño de mascarillas de dispositivos
semiconductores y microelectrónica hecho en México (Departamento de Microelectrónica
BUAP).
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La siguiente etapa es la llamada de fotografía intermedia del patrón original, es decir,
cuando en las placas fotográficas de vidrio se obtiene su imagen con una reducción de diez
a veinte veces. La última etapa es la toma final de fotografías sacando lo que se conoce
como fotomultiplicación del dibujo original. La reducción de las dimensiones para la
fotografía final depende de la reducción durante la toma de fotografías intermedias; suele
ser de 5 a 20 veces. La fotomultiplicación se efectúa con una máquina llamada
fotorepetidora, que son cámaras fotográficas provistas de un sistema de desplazamiento de
paso a paso en un sistema de movimiento x–y donde se coloca la placa fotográfica en el
plano focal.
Fotografía 5.-Cámara multilente para fotomultiplicar los patrones originales (Departamento
de Microelectrónica BUAP).
Fotografía 6.- Mascarilla para fotolitografía (Departamento de semiconductores, BUAP).
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Maquina alineadora
Los juegos de mascarillas o fotopatrones se fabrican en juegos de acuerdo con los números
de operaciones de fotolitografía en el ciclo o desarrollo del proceso tecnológico. Los juegos
de mascarillas están concordados o alineados, es decir, que aseguran la coincidencia del
dibujo de cada mascarilla al hacer coincidir las respectivas marcas.
En el proceso de alineación de las mascarillas, hay que tomar en cuenta que en la primera
mascarilla a imprimir sobre la oblea, no existe un patrón de referencia sobre ésta. Ya que,
para la microfabricación de la oblea es necesario tomar en cuenta la orientación
cristalográfica de esta misma, característica que se aprovecha para la primera mascarilla
que se orienta con respecto a la referencia cristalográfica de mayor tamaño. Para las
mascarillas siguientes, el proceso de alineación es muy parecido a la primera impresión,
con la diferencia que se utiliza un microscopio con doble objetivo con el propósito tener una
visión de ambos lados de la oblea y la mascarilla. Por último, se tiene que existen
diferentes formas alineación.
Fotografía 7.- Máquina de alineación de mascarillas (hecho en México, Departamento de
Semiconductores BUAP).
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Una de las principales limitaciones es la capacidad de resolución, o sea, las dimensiones
mínimas determinadas ya sea por las placas fotográficas o la resina fotosensible con que
actualmente se trabaja y también con los procesos de grabado que se utilizan en los
decapados químicos. Hay que tomar en cuenta las longitudes de onda que se utilizan como
es el caso de la luz ultravioleta, que van de 0.2 a 0.3 µm. Por lo tanto, por más pequeñas
que sean las ventanas u orificios de las mascarillas, las dimensiones de la imagen en dichos
orificios o ventanas en la película de la resina fotosensible no pueden alcanzar los valores
deseados (a causa de la difracción). Luego entonces, las dimensiones del orden de 1 a 2
µm ya no son suficientemente pequeñas al fabricar circuitos integrados de ultra alta escala
de integración.
Fotografía 8.- Oblea de silicio con Difusiones
Microscopio multipuntas de pruebas eléctricas
Las caracterizaciones eléctricas se hacen en un microscopio multipuntas de donde cada
punta va conectada a un osciloscopio que caracterizará cada uno de los dispositivos
semiconductores (en el caso de producción hay sistemas automatizados). Cuando un
dispositivo semiconductor o un circuito integrado tienen fallas o no reúne los requisitos de
diseño, éste es manejado con una pequeña señal de pintura, seleccionándose así las
familias de los dispositivos semiconductores o circuitos integrados.
Fotografía 9.- Microscopio de multipuntas para pruebas de dispositivos semiconductores
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Rayado, microsoldadura y encapsulado
Al haber hecho o cumplido todas las etapas de fabricación, la oblea que contiene los
dispositivos semiconductores o los componentes de circuitos integrados se separan en
dados o cristales aislados.
Fotografía 10.- Rayadora semiautomatizada para la separación de los microcircuitos
Fotografía 11.- Detalle de la separación de los microcircuitos, maquina construida en el
Depto. de Semiconductores UAP.
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Fotografía 12.- Microcircuito ya separado de la oblea.
Fotografía 13.- Micro soldadora para dispositivos micro electrónicos (Esta micro soldadora
contiene microcircuitos hechos en el departamento de semiconductores de la UAP)
Fotografía 14.- Micro soldando microcircuitos
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Figura 1.- Procedimiento para el soldado sobre un circuito integrado
Fotografía 15. Microfotografía de una microsoldadura
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Figura 2.- Encapsulado de un circuito integrado.
Fotografía 16.- Microcircuito listo para encapsularse
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Fotografía 17.- Encapsulado de dispositivos microelectrónicos.
Fotografía 18.- Microcircuito diseñado y construido para uso espacial del proyecto SATEX-1
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CRECIMIENTO DE SILICIO MONOCRISTALINO PARA USO EN LA
MICROELECTRÓNICA
En la actualidad, sobre todo en física, la palabra cristal está ligada o asociada con uno de
los tres estados de la materia: los sólidos, a pesar de que existen sólidos que no son
cristalinos y líquidos que si lo son, como es el caso de los cristales líquidos que se utilizan,
por ejemplo: en los indicadores numéricos de algunos relojes, en las pantallas de televisión
y las computadoras.
El sólido cristalino está compuesto de átomos en posiciones ordenadas, y que presentan
una estructura periódica que es característica de cristales de gran tamaño. Sin embargo,
esto no significa, que todos los sólidos cristalicen en forma idéntica por una simetría
determinada.
Los semiconductores del grupo IVA de la tabla periódica de los elementos, silicio, germanio
y el estaño, metal conductor, al igual que el plomo, zirconio y varios otros, cristalizan en
estructura de diamante, que se produce como resultado de enlaces covalentes.
La estructura electrónica de los elementos del grupo IVA de la tabla periódica permite que
cada átomo forme cuatro pares usando los cuatro electrones de las capas externas.
El silicio es el material básico para la actual industria en dispositivos semiconductores.
Debido a las necesidades y exigencias industriales se requiere que tenga un alto grado de
pureza conocido (un átomo de impureza por cada mil millones de átomos de silicio).
Para poder lograr esto se requiere un largo y costoso proceso que comienza con el mineral
llamado cuarzita, que está constituido, en su mayor parte de óxido de silicio (SiO 2). Este
mineral se funde en un horno de arco, con electrodos de carbón, en este proceso el oxígeno
se evapora y el silicio fundido se sedimenta en el fondo del horno de donde después será
extraído. A la obtención de este producto se le conoce con el nombre de silicio metalúrgico,
llegándose a obtener hasta un 98% de silicio y un 2% de impurezas metálicas como: el
hierro y el aluminio, y no metálicas como el boro y el sodio. Con este tipo de silicio no se
puede fabricar dispositivos semiconductores, por lo que es necesario purificarlo. En la
actualidad el método industrial más eficaz, consiste en utilizar el silicio metalúrgico en la
obtención de un compuesto fácilmente purificable; para ello, el más común es el
triclorosilano (Cl3HSi), también existe el pentacloruro de silicio (Cl5HSi), un compuesto en
estado líquido a la temperatura ambiente. El triclorosilano se destila en forma apropiada
para poder disminuir las concentraciones de impurezas en proporciones extremadamente
bajas (del orden de una parte por 109 átomos). Después de la destilación el triclorosilano
puro, se hace reaccionar con hidrógeno de alta pureza, adecuada para la fabricación de
buenos dispositivos semiconductores.
A este material se le denomina polisilicio grado semiconductor, es muy puro, pero resulta
altamente policristalino; por ello es necesario cristalizarlo o hacerlo monocristalino. Ésto es,
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si se tiene un sólido cristalino en el cual la distribución periódica de sus átomos no sufra
discontinuidades importantes, se dice que se trata de un monocristal, pero en el caso de
que el sólido este formado por diferentes monocristales orientados en distintas direcciones,
se obtendrá un policristal.
De esta forma se entiende que los átomos de un cristal se distribuyen en forma periódica y
regular, y dicha periodicidad podrá variar según la dirección que se considere, pero siempre
es la misma para direcciones paralelas.
(a)
(b)
Figura 3.- (a) Ejemplo de plano cristalino y orientación cristalina. (b) Representación de la
estructura cristalina del silicio como 2 redes cúbicas de caras centradas.
Crecimiento de monocristales de silicio por el método de czochralski
El procedimiento de cristalización puede efectuarse por varios métodos. Sin embargo,
desde el punto de vista industrial, los más eficaces son el de tiramiento o Czochralski, el de
zona flotante, y el de pedestal.
El proceso más empleado para el desarrollo y obtención de obleas de silicio para ser usadas
en microelectrónica, es la técnica Czochralski, que consiste en fundir el material
policristalino en un crisol de cuarzo a 1420°C, para después introducir una semilla de silicio
con una orientación 100 ó 111 (que son las orientaciones cristalinas más utilizadas),
formando una interfase sólido-líquido adecuada. Los átomos del material fundido tienen
más energía que los de la semilla y tienden a ocupar los lugares de mínima energía que
ésta les proporciona.
Cuando todos los lugares de una capa de átomos se han ocupado, ésta puede retirarse
(tirando de la semilla) para formar otra y así sucesivamente.
Una ventaja de este método, es que el cristal que se va a hacer crecer y sigue el mismo
patrón cristalino de la semilla, por lo que de antemano es posible definir la orientación del
cristal. Además, con el objeto de que el proceso se efectúe bajo condiciones térmicas de la
manera más uniforme posible, también se hace girar la semilla y, también gira el crisol en
sentido contrario a la semilla. El tiramiento de cristales es un método muy conveniente
para cristalizar materiales como el silicio que, al solidificar, aumenta su volumen en forma
considerable (el silicio crece el 9%), ya que las condiciones de crecimiento permiten que la
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cristalización ocurra prácticamente sin presiones, las que con seguridad se presentan si se
intenta cristalizar el material dentro de algún recipiente.
Figura 4.- Diagrama esquemático del horno para el crecimiento de monocristales de silicio
por el método de Czochralski.
Policristalino
Monocristalino
Figura 5.- Estructura de silicio policristalino y monocristalino.
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Fotografía 19.- Pesado de polisilicio
Fotografía 20.- Llenado del crisol del horno del Czochralski.
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Fotografía 21.- Horno del Czochralski, con su consola de control
Fotografía 22.- Lingote ya crecido dentro del horno Czochralski
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Fotografía 23.- Lingote de silicio ya crecido
Fotografía 24.- Corte de cola y cabeza del lingote
Fotografía 25.- Rectificado del lingote
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Fotografía 26.- Recorte de punto de referencia
Fotografía 27.- Medida de resistencia eléctrica del lingote ya rectificado
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Fotografía 27.- Corte de obleas
Fotografía 28.- Pulido de obleas
Fotografía 29.- Clasificación de las obleas
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Fotografía 30.- Clasificación de las obleas
Fotografía 31.- Clasificación de las obleas
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PROCESOS FUNDAMENTALES PARA LA FABRICACIÓN DE DISPOSITIVOS
SEMICONDUCTORES
Pasos para la construcción de un circuito bipolar
Los pasos principales para la construcción de circuitos integrados bipolares con tecnología
planar son:
 Limpieza de la oblea
 Oxidación
 Difusión
 Crecimiento epitaxial
 Metalización
 Caracterización eléctrica a nivel de oblea
 Rayado y encapsulado
 Prueba final
En la Figura 7, se tiene una oblea de silicio tipo n. Lo cual se somete a una exhaustiva
limpieza para eliminar residuos de grasa, materia orgánica y metálica (a). Teniendo la
oblea libre de residuos, se procede a la formación de una capa de óxido para
enmascaramiento (b) Se realiza la fotolitografía para seleccionar las áreas donde se
difundirá boro (material tipo p) (c). Se somete a un proceso de difusión de boro para
formar la región de la base del transistor (d). Se realiza fotolitografía para elegir las áreas
donde se difundirá fósforo, material del tipo n (e). Se hace una difusión de fósforo para
tener la región emisora del transistor (f). Se utiliza de nuevo la fotolitografia para las
ventanas de contactos eléctricos (g). Se hace una evaporación de aluminio (h). Finalmente,
tenemos las conexiones finales en el encapsulado del transistor.
Oxidación
El proceso de oxidación en las obleas de silicio sirve para cumplir tres funciones especiales
en los dispositivos semiconductores:
1. Pasivar las superficies
2. Capa de protección para las zonas donde no se requiere la difusión
3. Aislante eléctrico
Figura 6.-Horno de oxidación.
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Figura 7.- Microfabricación de un transistor.
Difusión
Si consideramos en forma ideal la estructura de la red cristalina del silicio monocristalino y
quisiéramos tener la capacidad para remplazar filas y columnas de átomos de silicio con
impurezas tipo p y tipo n, necesitaríamos de las técnicas de difusión térmica o de la
implantación iónica.
La difusión térmica consiste en depositar los átomos-impureza sobre la superficie del
material semiconductor monocristalino y calentando el cristal, los átomos-impureza se
difundirán dentro del cristal remplazando los átomos de la red del silicio que han sido
movidos de su sitio con el incremento de la temperatura.
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Figura 8.-Difusión de estado sólido.
Flujo de gas
contaminante
- = átomo dopante tipo n
+ = átomo dopante tipo p
Figura 9.- Difusión en estado gaseoso.
El desarrollo de la microelectrónica no hubiera sido posible sin la ayuda del desarrollo de la
fotografía. Gracias al desarrollo tecnológico de los sistemas fotográficos, a la obtención de
materias primas, como es el caso de la resina fotosensible, al desarrollo de sistemas ópticos
y mecánicos de alta resolución, la microlitografía no se hubiese desarrollado como una
herramienta poderosa y decisiva para el desarrollo de la microelectrónica, aparte del
estudio de la física del estado sólido como una mancuerna imprescindible para el avance
tecnológico de la electrónica. La microfabricación no solamente se ha desarrollado para ser
usada en la microelectrónica, sino ahora también está alcanzando grandes avances en la
fabricación de microherramientas para ser usadas principalmente en la medicina, como en
el caso de la especialidad en microcirugía, y en otras muchas aplicaciones. La
microfabricación esta ante un nuevo y largo camino tecnológico rico en aplicaciones que
beneficia y beneficiarán todavía más a la sociedad.
Oblea de Si.
Figura 10.- diferentes técnicas de microfotolitograbado
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Figura 11.- Fabricación de un circuito integrado monolítico bipolar.
Figura 12.-Encapsulado de circuitos integrados.
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Prueba final
Esta es la última etapa del proceso de fabricación de un dispositivo semiconductor en la
cual se caracterizan los parámetros eléctricos del circuito. Se clasifican de acuerdo a su uso
y se les hace una impresión en la parte superior para su identificación de tal manera que se
les pueda clasificar por familias.
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CONCLUSIONES
En un lapso de 3 años se diseñó y construyó con tecnología nacional, la instrumentación
necesaria para la fabricación de microcircuitos. Después se creó la sección de bioelectrónica
para aplicarlos a instrumentos médicos.
En 18 meses se construyó y se hizo el montaje de la planta piloto de crecimiento de silicio y
obtención de obleas.
También se diseñó y construyó los instrumentos para la tecnología hibrida que no se
menciona en este trabajo.
Se formaron cuadros de recursos humanos.
Se ahorro más del 50% en la instrumentación si se hubieran comprado en el extranjero.
México tiene la capacidad para generar estas tecnologías.
El gobierno, las instituciones educativas y el sector productivo, deben diseñar un plan
estratégico para desarrollar la tecnología de semiconductores y microelectrónica.
¡TODAVÍA ESTAMOS A TIEMPO!
El departamento en semiconductores de UAP logro como un buen ejemplo latinoamericano
el desarrollo de la instrumentación para la fabricación de microcircuitos, diseño y
construcción de microcircuitos, elaboración de materias primas y particularmente la
integración de grupos interdisciplinarios en materia de recursos humanos.
Se han generado las bases de cimentación industrial orientada a evitar el crecimiento de la
brecha tecnológica en esta área estratégica de importancia fundamental en la economía
global.
México no solamente debe de ser usuario de tecnología importada, debe ser generador de
esta misma, si no lo hace, México esta condenado al coloniaje y su subdesarrollo.
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REFERENCIAS
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Simposio Latinoamericano de física de estado sólido” Resumos, pp. 11 – 12. Rio de
Janeiro, Brasil, 1981.
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nacional”, Rev. Mex. Física, núm.3, vol.28. pp. 409 – 427. México, 1982.
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Ciencia y Desarrollo, Conacyt, núm. 56/año X. pp. 9 – 13. México, 1984.
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y Desarrollo, Conacyt, núm. 56/año X. pp. 15 – 23. México, 1984.
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Alejandro Pedroza M. et al “Projeto e Frabicaςao de um microprocesador de oito bits com
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DESARROLLO DE LA MICROELECTRÓNICA EN MÉXICO
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DESARROLLO DE LA MICROELECTRÓNICA EN MÉXICO
BREVE CURRICULUM VITAE
Alejandro Pedroza Meléndez
Estudios Profesionales
Ingeniería en comunicaciones y electrónica
Maestría en Ciencias Especialidad Bioelectrónica
Doctorado en Ingeniería Biomédica
Semblanza del científico
 En el Área de la Ciencia y la Tecnología ha trabajado en la Electrónica, en la
Bioelectrónica, en la Instrumentación, en la Microelectrónica, en la Física-electrónica
y en la Ingeniería Biomédica.
 En el Área de la Innovación, ha creado una gran cantidad de instrumentación
médica, instrumentación para el desarrollo de microcircuitos para beneficio social de
México, generando una cultura industrial en los semiconductores en México, como un
ejemplo a seguir en Latinoamérica.
 Diseñó y construyó el primer microcircuito (Chip) en México.
 De toda esta experiencia, desarrolló y construyó el Primer Robot Pianista Mexicano
que tanto gustó en la Expo- 92 de Sevilla. Poniendo muy en alto el nombre de
México.
 En el Área industrial, ha asesorado e impulsado a diversas empresas mexicanas, de
reconocido prestigio.
 En México ha dado varios conciertos para beneficio social, combinando en estos
conciertos su creatividad científica con el arte de la música.
 Profesa y ha profesado durante toda su vida una filosofía nacionalista en el Área de la
Tecnología, lo que ha llevado a realizar grandes e importantes proyectos para el
Desarrollo Científico- Tecnológico del país.
 Su gran aporte a la Tecnología Mexicana es distinguido porque, en 1975 funda el
primer Laboratorio de Semiconductores en Latinoamérica, en el cual la totalidad de la
Instrumentación Electrónica, Mecánica y Óptica fue hecha en México, y con estos
instrumentos diseña y fabrica los primeros circuitos integrados (chips) fabricados
totalmente en el país.
 Se convirtió por ello en uno de los pioneros de la descentralización de la Ciencia en
México; impulsando investigaciones científicas en la provincia, la formación de
recursos humanos en el campo de la Microelectrónica y la Bioelectrónica.
 Fundó la Maestría de Semiconductores en el instituto de Ciencia en la Benemérita
Universidad Autónoma de Puebla.
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DESARROLLO DE LA MICROELECTRÓNICA EN MÉXICO
 Con la infraestructura de ese Laboratorio se diseñaron y fabricaron los primeros
Microcircuitos 100% mexicanos con los cuales nuestra Nación entra a la Era de la
Moderna Microelectrónica.
 Crea una Planta Piloto de Crecimiento de Monocristales de Silicio para uso electrónico.
Los lingotes que obtiene son de uso industrial.
 No conforme con eso, a los microcircuitos fabricados en el Laboratorio se les dio una
aplicación social inmediata en las primeras manos biónicas mexicanas, en los
primeros estimuladores óseos mexicanos y en los primeros marcapasos mexicanos.
 Todos estos inventos e innovaciones han sido impulsados y puestos a disposición de
docenas y docenas de pacientes.
 En 1986 funda un segundo Laboratorio: el Laboratorio de Microelectrónica, en donde
además de crecer monocristales de Silicio, se diseñan microcircuitos de alta
Integración.
 Se obtuvieron por primera vez en México los primeros Microprocesadores que son la
base fundamental de computadoras y sistemas electrónicos actuales. Entre los que se
encuentran el Microprocesador BRAMEX-1 (Brasil- México) y el ILA9200, cerebro del
Robot Pianista.
 En 1991 fundó el Área de Robótica en el Laboratorio.
 Es ahí donde se diseñan, construye y desarrolla el Primer Robot Pianista Mexicano
“Don Cuco el Guapo”, que alcanza un gran éxito mundial en la Expo-92 en Sevilla.
Siendo el primer Proyecto Tecnológico Mexicano que es visto por la Televisión por
más de 300 millones de personas en todo el mundo.
 En la Expo92 fue escuchado por más de un cuarto de millón de personas, que lo
vieron y escucharon en esta exposición.
 En México ha dado más de 500 audiciones en más de 50 ciudades del país, para más
de 1’000,000 de personas, que lo han escuchado y visto en vivo en los últimos 20
años (hasta el 2012).
 Grandes personalidades mundiales fueron a visitar a este artista que difundió la
Ciencia y la Cultura Mexicana.
 Su gran aporte a la Ciencia-Tecnología y su difusión se distingue porque ha publicado
más de 100 trabajos científicos.
 Ha dictado más de 500 conferencias Nacionales e Internacionales tanto de
Divulgación Científica como de Desarrollos Tecnológicos.
 Ha formado su larga trayectoria en la investigación Científico-Tecnológica a decenas
de jóvenes científicos e ingenieros expertos en alta tecnología que actualmente son
miembros del S.N.I.
 Ha dirigido varias tesis de licenciatura, maestría y doctorado.
 Ha publicado dos libros y tiene dos libros en revisión.
 Ha recibido más de 300 distinciones, homenajes y diplomas.
 Su aporte en la industria es notable porque, con base a la innovación y desarrollo
hechos en el Laboratorio de Semiconductores de la BUAP, se generaron una serie de
Microempresas.
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DESARROLLO DE LA MICROELECTRÓNICA EN MÉXICO
 Con la experiencia en la obtención de materias primas para el área de la
Microelectrónica, se fundaron microempresas de tratamiento de aguas y obtención de
resinas fotosensibles.
 Fue asesor de la empresa “Microscopio S.A.”, empresa mexicana con Tecnología
Nacional donde se producen los Controladores de intensidad de campo de los
Microscopios.
 En 1986, fabricó aviones ultraligeros para la fumigación de campos agrícolas.
En su aporte a la música, la sociedad lo distingue porque:
 Ha dado decenas de conciertos de música electrónica en diversas ciudades mexicanas
a beneficio de instituciones de beneficio social.
 Construyó la primera Arpa LASER mexicana, que usa en sus conciertos, difundió la
Música Hispanoamericana a nivel mundial con el Robot Pianista “Don Cuco el Guapo”.
 Da los primeros conciertos interactivos de hombre-máquina, con el Robot Pianista
Don Cuco el Guapo y músicos profesionales.
 A principios de 1993 funda el Departamento de Ingeniería Biomédica en el CREE-DIF
de Puebla, donde se construyen próstesis de manos, brazos y piernas, actualmente
se trabaja en la cuarta generación de manos electromecánicas, poniéndolas a la
disposición de los discapacitados, sobre todo a aquellos de escasos recursos,
implantándose cerca de 80 prótesis electromecánicas de miembro superior, (1993 al
2000). Para discapacitados poblanos y de otros estados.
 Es responsable del subsistema de Energía Eléctrica a través de Celdas Solares
Espaciales y de la estructura del Satélite del proyecto SATEX.1. Satélite experimental
que fue construido con Tecnología Nacional.
 Ha fundado 3 Laboratorios con Tecnología Nacional, distinguiéndose siempre por su
filosofía nacionalista.
 En 1993 es nombrado Director del Proyecto SATEX.1, diseñando y desarrollando el
primer Microsatélite Mexicano. Creando un precedente importante para las
telecomunicaciones mexicanas con tecnología nacional, llegando México así a la era
del desarrollo Aeroespacial del siglo XXI, éste Proyecto es financiado por la SCT a
través del Instituto Mexicano de Comunicaciones. En éste proyecto participan 8
Instituciones nacionales formando así cuadros técnicos de alta Tecnología.
 Ha diseñado, desarrollado y construido más de 120 prototipos de instrumentos
científicos, electromédicos, procesos de fabricación de dispositivos microelectrónicos.
 En Junio de 1996 presentó una colección de instrumentos científicos del siglo XVI al
siglo XIX construidos por él mismo en una exposición que se llamó “El arte en la
Ciencia”.
 Sin duda es el representativo por excelencia del
multidisciplinaria que se da en la provincia de México.
trabajo
de
investigación
 En 2003 funda en Posgrado de Ingeniería Biomédica en la Universidad Popular
Autónoma del Estado de Puebla, UPAEP, con grado de excelencia en CONACYT, el
doctorado se cataloga en el Padrón Nacional de Posgrados, PNP.
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Síntesis cronológica de los trabajos realizados
1973 Diseño, Desarrollo y Construcción de un Sintetizador Analógicos (primero en el país)
ESIME IPN
1974 Diseño, Desarrollo y Construcción de Transistores Bipolar (primero con tecnología
completamente nacional e instrumental de importación), Depto. De Ingeniería Eléctrica del
CINVESTAV-IPN
1974 Participación en equipo, del Diseño, Desarrollo y construcción de la Primera Unidad de
Cuidados Intensivos que se fabrica en México, Sección de Bioelectrónica del Depto. De
Farmacología del CINVESTAV-IPN.
1975 Diseño, Desarrollo y Construcción del primer fotopotenciometro integrado por
tecnología Bipolar, Depto. De Ingeniería Eléctrica del CINVESTAV-IPN. Continuación en la
fabricación de Cuidados Intensivos.
1976 Fundador del Departamento de Semiconductores de la Universidad Autónoma de
Puebla, Diseñando, Desarrollando y Construyendo el equipo e instrumental que se requiere
para la manufactura de circuitos integrados de baja integración. Formando investigadores y
técnicos capacitados en éste campo, con tecnología nacional.
1977 Fabricación de ocho Hornos-reactores de alta temperatura para difusión atómica,
fabricación de una cámara multilente para el desarrollo de mascarillas para dispositivos
semiconductores, construcción de cuartos limpios. Presentación del equipo en la Exposición
Mundial de Intercambio Tecnológico en Atlanta, Georgia, Estados Unidos.
1978 Diseño, Desarrollo y Construcción de microscopios multipuntas, medidores de
resistividad y profundidad de unión, Desarrollo de Sistemas de agua desionizada, pistolas
de nitrógeno, centrífugas para el depósito de resina fotosensible, fabricación de la primera
celda solar de silicio con nuestro propio instrumental nacional.
1979 Diseño, Desarrollo y Construcción de una máquina de alineación de mascarillas, con
una precisión de ±2 micras (primera en Latinoamérica); Fabricación de una rayadora
semiautomática para el corte de dispositivos Semiconductores; fabricación de una
microsoldadora ultrasónica. En septiembre de ese año se presentaron los trabajos
desarrollados en este Departamento a la Comunidad Científica Nacional para su crítica y
enriquecimiento (primer laboratorios latinoamericano con tecnología nacional).
1980 Diseño, Desarrollo y Construcción de equipo e instrumental para la fabricación de
circuitos con tecnología híbrida, como son: Horno de Sinterizado de ocho zonas de
calentamiento (de uso industrial), impresora de tintas resistivas y conductivas, ajustador de
resistencias, encapsuladora, etc.
1981 Desarrollo de materias primas, necesarias en los procesos tecnológicos de
semiconductores, como son: la fosfina, resina fotosensible, membranas de ósmosis inversa,
acetatos de celulosa, sustratos de alúmina, etc.
1982 Presentación a la Industria Electrónica de México de un paquete tecnológico de
tecnología de semiconductores para su industrialización. Fundador y coeditor de la revista
Física y Tecnológica de Semiconductores (publicación científica y de circulación
internacional).
1983 Fabricación de diferentes familias de circuitos integrados de baja integración
(bipolares y MOS). Aplicación de estos en prótesis electromecánicas (manos biónicas),
laringes electrónicas, estimuladores óseos, etc.
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DESARROLLO DE LA MICROELECTRÓNICA EN MÉXICO
1983 Fabricación de un circuito integrado Doble Amplificador Operacional, diseñado,
desarrollado y fabricado en la Universidad Tecnológica de Toyohashi, Japón.
Premio Nacional de Tecnología, otorgado por el Consejo Estatal de Ciencia y Tecnología de
Puebla.
1984 Fabricación de diferentes circuitos, transductores y sensores. Premio Estatal de
Tecnología y Premio de la Sociedad Mexicana de Ciencias Fisiológicas.
1985 Aprobación del proyecto: Crecimiento de Silicio Monocristalino grado electrónico para
la fabricación de obleas utilizadas en la microelectrónica y celdas solares (proyecto
aprobado por CONACYT y considerado estratégico)
1986 Fundador del Departamento de Microelectrónica, obtención de los primeros lingotes
de silicio y su caracterización.
1987 Caracterización de los lingotes de silicio monocristalino, corte y pulido de obleas.
Iniciación del Proyecto Internacional BRAMEX/1 (Brasil y México).
1988 Caracterización Física, Química y Eléctrica de las obleas de silicio. Diseño y Desarrollo
del microprocesador BRAMEX/1. Integración de Venezuela a éste proyecto. Coordinador
Nacional por parte de México en área de microelectrónica dentro del programa CYTED-D V
centenario.
1988 Diseño, Desarrollo y fabricación de una Arpa Láser.
1989 Desarrollo de herramientas para el diseño de circuitos integrados CMOS, usando los
editores TEDMOS, herramienta desarrollada por el grupo del Núcleo de Computación
Electrónica de la Universidad Federal de Río de Janeiro.
1990 Fabricación y caracterización eléctrica del microprocesador BRAMEX/1 en el Centro
Nacional de Microelectrónica, Barcelona España. Obteniéndose éste prototipo con éxito,
hasta el nivel de encapsulado.
Dentro del proyecto Multi Usuario de Circuitos Integrados (programa CYTED-D
Centenario). Países participantes: Argentina, Brasil, Colombia, España y México.
V
1991 Diseño del Circuito Integrado CMOS sumador, celda básica para acoplar una red
neuronal, Diseñado en el Departamento de Microelectrónica y fabricado en el Centro
Nacional de Microelectrónica.
1991 Diseño, Desarrollo y Construcción de un Microprocesador de 16 bits.
1992 Diseño y construcción de un Robot pianista expuesto en la Expo 92 de Sevilla.
Este Robot tiene la capacidad de leer partitura 8ha sido visto y escuchado en México y en el
extranjero por más de 3, 000,000 de personas en conciertos que ha participado y ha sido
mencionado en más de 2,000 artículos de divulgación científica, prensa, Televisión, radio,
así como también ha sido mencionado en 5 libros de primaria y secundaria incluyendo el
libro de texto gratuito de la SEP de geografía con un tiraje superior a los 6 millones de
ejemplares en los últimos 5 años.
1993 Fundador del Departamento de Ingeniería Biomédica del Centro de Rehabilitación
CREE-DIF, Puebla. En donde se fabrican la cuarta generación de Prótesis Bioelectrónica de
brazos y manos así como de piernas.
1993 Crecimiento de Silicio monocristalino para las obleas de las Celdas solares Espaciales
para el proyecto SATEX.1.
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1993 Es nombrado Director Técnico del Proyecto SATEX.1.
1994 Diseño del Gradiente Gravitacional (Boom), para la estabilización del Satélite.
1994 Fabricación de Celdas Solares Espaciales para el Proyecto SATEX.1.
1995 Diseño de la estructura del SATEX.1.
1996 Diseño, desarrollo y construcción de un microcircuito comparador de corriente para
uso espacial del Proyecto SATEX.1.
1996 Diseño y construcción de magnetorques, para el control activo de estabilidad del
SATEX.1.
1997 Diseño de Sensores del Proyecto SATEX.1.
1998 Diseños de algoritmos de control del SATEX.1.
2003
Funda el Posgrado de Ingeniería Biomédica, UPAEP.
2007
Funda la empresa TECNOLOGÍA MÉDICA DE PUEBLA.
2008
Diseño y desarrollo de Simuladores de Laparoscopía.
2009
Diseño y construcción del ENDOCOATL para cirugía endoscópica.
2009 Desarrollo y construcción de dos prototipos para cirugía robótica.
2012 Conceptualización del Proyecto SATEX.2, Agencia Espacial Mexicana
Distinciones recibidas
1983 Premio Nacional, otorgado por el Consejo Estatal de Ciencia y Tecnología en Puebla.
1984 Premio de Tecnología “Vicente Aguirre” otorgado por el Gobierno del Estado de
Puebla.
1984 Investigador Nacional.
1985 Premio de la Sociedad Mexicana de Ciencias Fisiológicas, “Desarrollo de Instrumental
Electromédico”.
1986 Premio del Segundo Concurso Regional de Prototipos de Instrumentos, otorgados por
la SEP y la UAP.
1986 Evaluador de proyectos tecnológicos en CONACYT.
1986-1988 Representante de México ante la OEA para el desarrollo de la Microelectrónica
en Latinoamérica.
1989 Profesor Honorífico de la Universidad Autónoma de Sto. Domingo en la República
Dominicana.
1990 Ciudadano Distinguido de la Ciudad de Puebla.
Otorgamiento de la copia de la Cédula Real de la Fundación de la Ciudad de Puebla por sus
aportaciones científicas y tecnológicas.
1991 Profesor Honorífico del Instituto Superior de Informática en Sto. Domingo República
Dominicana.
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1991 Investigador Distinguido por el H. Ayuntamiento del Municipio de Puebla.
1991 Profesor Honorífico de la Universidad de Guadalajara
1992 Científico Distinguido por el H. Ayuntamiento del Municipio de Puebla.
1992 Medalla de Oro al Mérito Científico otorgada por el Centro Escolar Niños Héroes de
Chapultepec (CENCH).
1992 Reconocimiento de la SEP- Puebla por la dirección del primer Robot Pianista
Mexicano.
1992 Miembro de la Academia de Ciencias de la República Dominicana.
1993 Recibió la Presea “QUETZAL”, por haber destacado en Ciencia y Cultura.
1993 Director del Proyecto SATEX
1994 La Universidad Autónoma de San Luis Potosí le otorgó el Reconocimiento y Presea a
Divulgación Científica “Premio Científicos Potosinos”.
1994 Aparte de más de 150 distinciones, reconocimientos y agradecimientos por su labor
científica, tecnológica y humana.
1994 Pertenece a 6 Sociedades Científicas.
1994 La Universidad Autónoma de Puebla le otorga el Reconocimiento al “Mérito
Universitario”.
1994 La Sociedad Mexicana de Ingeniería Biomédica le otorga la Medalla Arturo
Rosemblueth.
1995 Reconocimiento a su trabajo por 3 libros de texto de primaria y secundaria.
1996 El gobierno estatal le da un reconocimiento por su destacada labor por haber
contribuido al desarrollo de la ciudad de Puebla.
1997 El club de leones de la ciudad de México le rinde un homenaje por su destacada labor
científica.
1997 Se le otorga la medalla Paul Harris por el club de rotarios de Puebla, por su apoyo a
los discapacitados en la fabricación de prótesis de brazos bioelectrónicos.
1997 Miembro de Número de la Academia Mexicana de Cirugía, sitial de Ingeniería
Biomédica (primer miembro no médico en la historia de la academia).
2007 Miembro Titular de de la Academia Mexicana de Cirugía (nombramiento otorgado por
el Presidente de México, Felipe Calderón Hinojosa)
2011 Presidente del 1er Congreso Nacional de Ciencia y Tecnología Aeroespacial, Temática:
Vehículos Aeroespaciales.
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