Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто

30% recurring commission
Выплаты в USDT
Вывод каждую неделю
Комиссия до 5 лет за каждого referral

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ

имени первого Президента России »

	УТВЕРЖДАЮ
	Проректор по инновационному образованию
	___________
	"____" ___________ 2009 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Рекомендована методическим советом УГТУ-УПИ

для направления 210100 «Электроника и микроэлектроника»,

для специальности 210107 «Электронное машиностроение»

Екатеринбург

2009

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования направления 210100 «Электроника и микроэлектроника» (регистрационный номер ГОС 23 тех/дс от 01.01.01 г.) и учебным планом специальности 210107 «Электронное машиностроение».

Программу составил:

, кандидат технических наук, доцент

Программа одобрена на заседании кафедры электронного машиностроения 26.02.2009г., протокол

Заведующий кафедрой

Программа одобрена на заседании методической комиссии механико-машиностроительного факультета "___" ___________ 2009 г., протокол № ___.

Председатель методической комиссии

АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В рабочей программе рассмотрены основы пленочной и полупроводниковой микроэлектроники; особенности изготовления ИМС, БИС, СБИС, микросборок, вопросы разработки и проектирования различных типов ИМС, основы функциональной микроэлектроники.

Рассматриваются вопросы конструкций и технологий устройств и приборов, выполненных с применением технологий микроэлектроники.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Современная микроэлектроника (МЭ) развивается по пути микроминиатюризации и увеличения степени интеграции микроэлектронных изделий (МЭИ): интегральных микросхем (ИМС), микросборок (МСБ), полупроводниковых и гибридных больших (БИС) и сверхбольших (СБИС) интегральных схем. Особое место среди направлений МЭ занимает функциональная микроэлектроника (квантовая МЭ, диэлектрическая электроника, оптоэлектроника, акустоэлектроника, магнетоэлектроника, криотроника, хемотроника, биоэлектроника), изделия которой находят все более широкое применение в системах передачи, обработки, хранения и отображения информации. Использование современных достижений МЭ в разрабатываемых системах различного функционального назначения позволяет комплексно решать проблемы многофункциональности, повышения надежности, уменьшения массы, габаритов, энергопотребления и стоимости.

Целью преподавания микроэлектроники является

· ознакомление с основными задачами, принципами и направлениями развития современной МЭ;

· приобретение знаний по принципам построения, функциональных возможностей, изготовления и использования МЭ в аппаратуре различного функционального назначения, включая устройства и системы промышленной электроники;

· ознакомление с конструкциями и технологиями устройств и приборов, выполненных с применением технологий микроэлектроники.

Основные задачи дисциплины направлены на приобретение студентами соответствующих знаний.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для успешного освоения дисциплины необходимы базовые знания по информатике, электротехнике, оборудованию и технологии изделий электронной техники, физике, материалам и элементам электронной техники, вакуумной и плазменной электроники, твердотельной электроники.

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

· знать основные направления в МЭ;

· классификационные признаки и характеристики МЭИ;

· конструктивно-технологические особенности различных типов интегральных схем и методы изготовления пассивных и активных элементов ИМС;

· основные разновидности аналоговых и цифровых интегральных схем и особенности их использования в промышленной аппаратуре;

· основные особенности и принципы проектирования МЭИ;

· принципы работы устройств функциональной МЭ;

После освоения материала дисциплины студент должен уметь:

· уметь производить расшифровку маркировки ИМС, выбор элементной базы при разработке устройств МЭ и осуществлять разработку технических требований для изготовления аппаратуры;

· уметь осуществлять измерение параметров ИМС и производить расчеты их элементов, осуществлять выбор технологии изготовления элементов интегральных схем, составлять эскизы топологии элементов и ИМС.

· выбрать необходимый тип устройств и приборов, выполненных с применением технологий микроэлектроники

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Вид учебной работы	Семестр	Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины	7	120
Аудиторные занятия	7	68
Лекции	7	51
Лабораторные работы (ЛР)	7	17
Контрольные работы	7	6
Самостоятельная работа	7	52
Вид итогового контроля	7	зачет

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№	Раздел дисциплины	Лекции, час.	ЛР, час
1	Введение	2	–
2	Подложки пленочных, гибридных и полупроводниковых ИМС	4	4
3	Технологические основы пленочной микроэлектроники	4
4	Технологические основы полупроводниковой микроэлектроники	4	4
5	Технология изготовления полупроводниковых элементов, ИМС и БИС	6	5
6	Технология изготовления гибридных ИМС, БИС и МСБ	6
7	Физические ограничения на уменьшение размеров и рост степени интеграции	4
8	Технологические ограничения на уменьшение размеров элементов ИС	4
9	Предельная степень интеграции	4
10	Основы функциональной микроэлектроники	4
11	Устройства и приборы, выполненные с применением технологий микроэлектроники	9	4

4.2. Содержание разделов дисциплины

4.2.1. Введение

Предмет изучаемой дисциплины. Задачи и принципы МЭ. Факторы, определяющие развитие МЭ. Основные направления МЭ: пленочные и гибридные ИМС, полупроводниковые ИМС, микропроцессоры и микро - ЭВМ, функциональная МЭ. Особенности интегральной и функциональной МЭ. Классификация изделий МЭ. Основные параметры ИМС: степень интеграции, интегральная плотность (плотность упаковки), функциональная сложность, функциональная плотность, информационная сложность. Конструктивно-технологические особенности и условные обозначения ИМС. Сравнительный анализ различных типов ИМС: тонкопленочных и толстопленочных, полупроводниковых и гибридных ИМС.

4.1.2. Подложки пленочных, гибридных и полупроводниковых ИМС

Классификация, назначение и особенности подложек для различных типов ИМС (пленочных, полупроводниковых и гибридных). Подложки для полупроводниковых ИМС и их условные обозначения. Подложки пленочных, гибридных ИМС и микросборок (МСБ). Загрязнения подложек и методы их очистки.

4.1.3. Технологические основы пленочной микроэлектроники

Вакуумные методы нанесения ТНП: термическое напыление, катодное распыление (физическое и реактивное), ионно-плазменное напыление, магнетронное распыление. Электрохимические и химические методы нанесения ТНП: электролитическое и химическое осаждение, анодное окисление. Получение различных конфигураций схемотехнических ТНП структур: методы съемной (свободной маски) и контактной маски, фотолитография, комбинированный метод. Танталовая технология изготовления ТНП элементов. Типовой технологический процесс изготовления интегральной RC-цепи. Технология изготовления ТЛП: материалы, трафаретная печать, процесс вжигания. Металлизация полупроводниковых структур для создания внутрисхемных соединений с помощью ТНП.

4.2.4. Технологические основы полупроводниковой микроэлектроники

Основные технологические процессы для формирования полупроводниковых структур. Получение слоев оксида (SiO2) и нитрида кремния (Si3N4), их назначения и свойства.

Методы литографии, их назначение и особенности применения. Фотолитография: контактная и бесконтактная.

Методы легирования полупроводников: высокотемпературная диффузия, радиационно-стимулированная диффузия, ионное легирование. Эпитаксиальная технология наращивания полупроводников.

4.2.5. Технология изготовления полупроводниковых элементов, ИМС и БИС

Особенности, этапы и классификация процессов создания полупроводниковых ИМС: биполярная (БП) и МДП-технологии.

Планарно-эпитаксиальные интегральные БП транзисторы, их топология, параметры и отличия от дискретных БП транзисторов. Топология интегральных диодов. Пассивные элементы БП ИМС (резисторы, конденсаторы), их конфигурации и характеристики. Планарная и планарно-эпитаксиальная технологии изготовления полупроводниковых БП структур. Методы изготовления БП ИМС с изоляцией p-n переходом, с диэлектрической и с комбинированной изоляцией. Стандартная технология изготовления интегральной схемы «БП транзистор, диод, резистор, конденсатор». Совмещенная технология изготовления ИМС.

Устройство интегрального МДП-транзистора с встроенным и индуцированным каналами p - и n - типов, их характеристики и особенности изготовления. N-канальная, p-канальная и комплементарная (КМДП) технологии изготовления МДП ИМС. Технологии и методы создания БИС и СБИС. Комбинированная технология изготовления БИС (БИ-ПТ-технология). Сборка и защита полупроводниковых ИМС.

4.2.6. Технология изготовления гибридных ИМС, БИС и МСБ

Особенности, классификация технологических процессов и основные этапы изготовления коммутационных плат гибридных ИМС (ГИМС), БИС и МСБ. Тонкопленочные ГИМС и МСБ. Изготовление толстопленочных ГИМС и МСБ. Защита и сборка ГИМС, БИС и МСБ.

4.2.7. Физические ограничения на уменьшение размеров и рост степени интеграции

Минимально допустимые напряжения и токи в ИС.

Электромиграция. Допустимые плотности токов в шинах ИС.

Статистическая воспроизводимость технологического процесса.

Теплофизические ограничения на рост интеграции.

Задержка и искажение импульсов на связях.

4.2.8. Технологические ограничения на уменьшение размеров элементов ИС

Предельные возможности фотолитографии.

Электронная и ионная литография в микроэлектронике.

Формообразующие характеристики процессов легирования.

4.2.9. Предельная степень интеграции

Минимальная площадь, занимаемая одним элементом ИС.

Плотность записи МДП ЗУ в функции от размеров элемента ИС.

4.2.10. Основы функциональной микроэлектроники

Цели и задачи функциональной микроэлектроники (ФМЭ), основные направления развития: оптоэлектроника, квантовая МЭ, акустоэлектроника, магнитоэлектроника, диэлектрическая электроника, биоэлектроника, криоэлектроника, хемотроника.

Основные устройства и приборы ФМЭ: светодиоды, гетеролазеры, фотоприемники, оптроны, оптоэлектронные ИМС, фотоприборы с зарядовой связью (ПЗС) (фотолинейки, фотоматрицы); акустические линии задержки, фильтры на ПАВ, акустоэлектронные усилители и преобразователи; диэлектрические диоды и транзисторы; ионисторы, электрохимические ячейки памяти и управляемые сопротивления; сверхпроводниковые усилители, приборы на эффекте Джосефсона; приборы на эффекте Ганна.

4.2.11. Устройства и приборы, выполненные с применением технологий микроэлектроники

Конструкции и технологии устройств и приборов, выполненных с применением технологий микроэлектроники. СВЧ МЭ. Фотосенсоры. ЖК-мониторы. Квантовый компьютер. Прозрачная электроника. Биокомпьютер. Молекулярный компьютер. FLASH-память.

5. Контрольные работы

В курсе предусмотрены контрольная и домашняя работы, выполняемые студентами по индивидуальному варианту.

№

№ раздела дисциплины

Наименование работ

Кол-во

часов

Расчет тепловыделения процессора (контрольная)

2..11

Подготовка презентации и тестовых вопросов по выбранной теме (домашняя)

6. Лабораторный практикум

В лабораторном практикуме предусмотрено 4 лабораторные работы. Лабораторная работа выполняется бригадой студентов из 3-4 человек.

№	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Кол-во часов
1	4	Исследование интегрального операционного усилителя	4
2	5	Исследование цифровых логических микросхем типа ТТЛ	5
3	2-5	Исследование топологии интегральной схемы	4
4	11	Вольтамперные характеристики полупроводникового диода	4

7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература:

1. Коваленко микроэлектроники. Учебное пособие. Гриф УМО МО РФ для студентов высших учеб. Заведений. М.: Academia. 20с

2. , Козырь микроэлектроники. Учебник для вузов. М.: Лань 20с.

2. Щука, электроника: учебник для вузов. – М. : МИРЭА, 2008.

б) дополнительная литература:

1. Пасынков, электронной техники / , . – СПб. : "Лань", 2007. – 368 с.

2. Кравченко, основы функциональной электроники : учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 2000.

3. Барыбин и микроэлектроника. Физико-технологические основы. Гриф УМО ВУЗов России. М.: Физматлит. 20с.

7.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

В процессе изучения дисциплины используются:

· раздаточный материал для изучения лекционного материала (схемы и рисунки по изучаемому материалу);

· теоретический учебный материал в электронном виде;

· электронные и печатные каталоги продукции и компьютерные презентации фирм-производителей МЭУ;

· программное обеспечение в соответствии с содержанием дисциплины.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория для чтения лекций должна быть оснащена персональным компьютером и проектором, передающим изображение с персонального компьютера на настенный экран. Образцы (или макеты) изучаемых технических средств используются на лекциях в качестве демонстрационного материала.

Лабораторный практикум должен проводиться в лабораториях кафедры электронного машиностроения (Т-1108, М-117). Для каждой лабораторной работы предусмотрено отдельное рабочее место с лабораторным стендом или персональным компьютером.

Лабораторные стенды:

Наименование стенда

Номер

лаб.

работы

Состав оборудования стенда

Стенд "микросхем ССИ"

1,2,4

Панель для микросхем, тактовый генератор, коммутационные и визуализирующие средства.

Стенд МБИ

Микроскоп МБИ-15 с фоторегистрирующим модулем

9. МЕТОДИЧЕСКИЕ РекоМендации ПО ОРГАНИЗАЦИИ ПРЕПОДАВАНИЯ И ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Рабочая программа дисциплины микроэлектроника