Основы технологии электронной компонентной базы

Наименование дисциплины: Основы технологии электронной компонентной базы

Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника

Профиль подготовки: Интегральная электроника и наноэлектроника

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

Автор: д-р физ.- мат. наук, профессор, профессор кафедры микроэлектроники .

1. Целями освоения дисциплины «Основы технологии электронной компонентной базы» являются:

- Изучение основ физических явлений и процессов, лежащих в основе технологии приборов твердотельной электроники и интегральных схем.

- Формирование навыков моделирования процессов создания полупроводниковых приборов.

- Получение углубленного профессионального образования по технологии электронной компонентной базы, обеспечивающего возможность быстрого и самостоятельного приобретения новых знаний, необходимых для адаптации и успешной профессиональной деятельности в области микро - и наноэлектроники.

2. Дисциплина «Основы технологии электронной компонентной базы» относится к базовой части Б3. профессионального цикла подготовки.

Данная дисциплина требует для своего изучения знания общего курса физики (раздел «Электричество», «Молекулярная физика»), квантовой физики, дисциплин «Материалы электронной техники», «Физика конденсированного состояния».

Дисциплина «Основы технологии электронной компонентной базы» является основой для изучения последующих курсов, таких как «Наноэлектроника», «Физические основы электроники», курсов по выбору вариативной части профессионального цикла.

3. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

основные понятия материаловедения, методы формирования элементов с необходимыми электрическими параметрами, физико-химические основы технологических процессов микроэлектроники и наноэлектроники

Уметь:

применять технологические операции для создания элементов необходимой топологии, использовать физические законы для анализа производственных операций, оперировать физическими и технологическими терминами и величинами, решать задачи по расчету параметров основных технологических процессов.

Владеть:

практическими приемами при работе с материалами и изделиями микро - и наноэлектроники, измерения их основных параметров, исследования свойств новых материалов, самостоятельной работы на установках контроля технологических процессов.

4. Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

5. Содержание дисциплины:

№ п/п	Раздел дисциплины
1	Введение. Микро - и наноэлектроника Вводные понятия. Исторический экскурс. Полупроводниковые приборы. Гибридные интегральные схемы. Полупроводниковые интегральные схемы. Переход к низкоразмерным системам
2	Технологические процессы создания полупроводниковых приборов и ИС. Материалы полупроводниковой электроники Общая характеристика процесса создания полупроводниковых приборов и ИС. Особенности электронного производства. Требования к производственной гигиене. Анализ полупроводниковых материалов. Кремний как основной материал полупроводниковой электроники. Бинарные соединения. Понятие о диаграмме состояний. Диаграммы состояний основных бинарных материалов электроники. Изменение свойств материалов при переходе к низкоразмерному состоянию. Квантовые нити, квантовые точки. Пористые полупроводники. Формирование и свойства пористого кремния.
3	Рост монокристаллов кремния Требования к монокристаллам в электронике. Требуемые размеры, структурные и электрические свойства. Характеристика основных методов выращивания монокристаллов. Метод Бриджмена. Метод Чохральского. Метод бестигельной зонной плавки. Сравнение свойств кристаллов кремния, выращенных по методу Чохральского и бестигельной зонной плавки
4	Формирование кремниевых пластин Кремниевые пластины для электроники. Маркировка и геометрические размеры. Свойства сторон. Технология изготовления кремниевых пластин. Маршрут из 10 операций. Полировка пластин. Окончательная очистка пластин. Методы контроля очистки. Строение нарушенного слоя после механической обработки. Скрайбирование и разламывание пластин. Контроль параметров.
5	Эпитаксиальные структуры. Эпитаксиальный рост Применение и обозначение эпитаксиальных структур в электронике. КНИ и КНС-структуры. Технология получения эпитаксиальных полупроводниковых слоев. Эпитаксия из парогазовой фазы. Хлоридный метод. Силановый метод. Сравнение возможностей методов. Основы жидкофазной эпитаксии. Метод Нельсона. Сравнение ПГЭ и ЖФЭ. Вакуумные методы эпитаксии. Метод горячей стенки. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии. Формирование низкоразмерных 2-D, 1-D, 0-D систем методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Эпитаксия с использованием металлоорганических соединений.
6	Диэлектрические слои Требования к диэлектрическим слоям в технологии электроники. Пленки диоксида кремния. Кинетика термического окисления кремния. Зависимость толщины пленки диоксида кремния от времени процесса. Физические процессы, сопровождающие окисление. Технология термического окисления в сухом кислороде. Технология термического окисления в парах воды. Окисление во влажном кислороде, чередующееся окисление, окисление с добавлением паров хлористого водорода. Другие методы получения пленок диоксида кремния. Формирование и свойства пленок нитрида кремния. Получение толстых диэлектрических пленок по FIPOS технологии. Формирование металлических кластеров в диэлектрической среде.
7	Литографические процессы Литография. Резисты. Разрешающая способность. Фотолитография. Фоторезисты и их основные характеристики. Основные операции фотолитографического процесса. Подготовка поверхности. Нанесение резиста. Термообработка. Совмещение и экспонирование. Виды фотошаблонов. Проявление фоторезиста. Термообработка. Удаление маски. Перспективные методы литографии. Глубокий УФ. Вакуумный УФ. Электронная литография. Длина волны, системы сканирования. Рентгеновская литография. Рентгеношаблоны. Ионно-лучевая литография. Синхротронное излучение. Сравнение разрешающей способности при различных литографических процессах. Предельные возможности формирования низкоразмерных элементов при помощи литографии.
8	Химическое травление кремния. Термическая диффузия Химическое травление кремния. Полирующее и селективное травление. Создание канавок с различным профилем. ЭПИК-процесс. Физические процессы при термической диффузии. Коэффициент диффузии, предельная растворимость, виды диффузии. Математическое описание процессов диффузии. Диффузия из неограниченного источника. Диффузия из ограниченного источника. Диффузионные процессы при создании биполярного транзистора. Применение диффузии для создания диффузионного резистора. Пинч-резистор. Проведение процессов диффузии. Другие виды диффузии. Диффузия с применением ТПИД. Локальная диффузия из твердой фазы. Особенности диффузионных процессов в низкоразмерных системах.
9	Ионная имплантация Недостатки термической диффузии. Ионная имплантация. Физические основы процесса. Теория ЛШШ. Средний пробег ионов. Процессы аморфизации. Отжиг радиационных дефектов. Профиль распределения примеси. Эффект каналирования. Имплантаторы. Параметры процесса. Достоинства и недостатки метода ИИ. Другие области применения. Диффузия из слоев, полученных ионным внедрением. Диффузия из облученного ионами поликремния. Радиационно-стимулированная диффузия. Создание резисторов. SIMOX-процесс. Применение ионной имплантации при формировании низкоразмерных систем.
10	Металлизация. Назначение. Требования к металлическим пленкам. Алюминиевая металлизация. Достоинства и недостатки. Процесс электромиграции. Многоуровневая металлизация. Многослойные системы металлизации. Изменение конструкции металлизационных систем. Применение силицидов для затворов и межсоединений. Медная металлизация. Особенности металлизации при создании субмикронных и низкоразмерных элементов. Периферийные контакты
11	Перспективные технологии микро – и наноэлектроники Перспективные технологические методы в производстве ИС. Модульный принцип. Методы технологического контроля. Резервные элементы. Сухие методы обработки в технологии электроники. Методы плазмохимического травления. Ионное травление. Ионно-химическое травление. Газовое травление. Тенденции развития технологических процессов микро - и наноэлектроники.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

1.., Цветков полупроводниковых и диэлектрических материалов: учебник для вузов - 3-е изд., стереотип. - СПб.: Лань, 2002.-424с.

2.Зимин задач по физическим основам технологии интегральных систем. ЯрГУ, МУ, 2008.

б) дополнительная литература:

1., Юдин производства полупроводниковых приборов и интегральных схем. М. Высшая школа, 1986

2.Технология СБИС. Под ред. С. Зи. В 2-х томах. М. Мир, 1986

3. Справочник по микроэлектронным технология. М. Радио и связь, 1991

4., Таиров полупроводниковых приборов. М. Высшая школа, 1984

5., Дашевский полупроводников и диэлектриков. М. металлургия, 1988

6.Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Под ред. , , П. Аливисатоса. М. Мир, 2002

7., Вугальтеор квантовых низкоразмерных структур. М. Логос, 2000

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Электронная библиотека ЯрГУ