Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Zaawaansowane technologie mikroelektroniki i fot. krzemowej
Koordynator przedmiotu:
Romuald BECK
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - zaawansowane
Kod przedmiotu:
ZTM
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2017/2018
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
85
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Zalecane jest wcześniejsze zaliczenie przedmiotów: Podstawy fotoniki Podstawy technologii układów i systemów Przyrządy półprzewodnikowe
Limit liczby studentów:
20
Cel przedmiotu:
Student powinien uzyskać świadomość najważniejszych problemów, jakie przychodzi rozwiązywać przy opracowaniu nowych generacji układów scalonych, oraz sposobów i metod ich rozwiązywania. Zrozumienie zależności pomiędzy możliwościami stwarzanymi przez aktualnie dostępną technologię i postulowanymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi nowych przyrządów i układów w celu zwiększenia szybkości ich działania, zmniejszenia pobieranej mocy, wzrostu stopnia upakowania i liczby realizowanych funkcji, jest niezbędnym elementem wykształcenia współczesnego inżyniera lub naukowca pracującego w zakresie integracji mikroelektroniki i fotoniki. Zakres przedmiotu ograniczony jest do technologii krzemowej, ale wiadomości w nim zawarte (w szczególności sposoby i metody rozwiązywania problemów na linii technologia-konstrukcja) dają się łatwo transponować do technologii opartych na innych podłożach.
Treści kształcenia:
Treść wykładu Zmiany zachodzące w standardowych technologiach mikroelektronicznych (15 godz) Reguły skalowania i ich konsekwencje dla technologii układów scalonych. Różnorodność reguł skalowania, jej przyczyny i konsekwencje, sposób wyboru właściwej dla danego indywidualnego przypadku. Konsekwencje skoku technologii od 5um do 0,05 um Analiza różnic między konstrukcjami przyrządów półprzewodnikowych na przykładzie wytwarzanych w technologii CMOS; przedstawienie najważniejszych z nich, w szczególności tych, które przetrwały próbę czasu planuje się ich używać nadal do przyszłych generacji układów scalonych. Konsekwencje konieczności zmniejszenia rozmiarów kształtów w płaszczyźnie poziomej. Analiza skutków miniaturyzacji dla zaostrzenia kryteriów odwzorowania dla topografii przyrządów i układów; czynniki decydujące o ostatecznych rozmiarach obiektów (litografia, trawienie, domieszkowanie i redyfuzja); obiekty o ustalonych kształtach i zmieniające się w trakcie procesu technologicznego, wpływ budżetu termicznego technologii i kolejności wykonywanych procesów. Fotolitografia (definiowanie kształtu w emulsji światłoczułej) Podstawy fotolitografii: rodzaje emulsji światłoczułej, metody optyczne, i ich modyfikacje (m.in. nowe techniki fotolitografii, maski z przesunięciem fazowym) wraz z przedstawieniem istniejących fundamentalnych ograniczeń; zmiana strategii definiowania kształtów ? wprowadzenie poziomów krytyczne i niekrytycznych. Procesy suchego trawienia (głębokie, anizotropowe trawienia, kształtowanie profili zboczy warstw trawionych). Procesy niezbędne dla realizacji nowoczesnej technologii układów VLSI; przedstawienie ich zalet i nierozerwalnie z nimi związanych defektów "radiacyjnych" wymagających wprowadzania zmian konstrukcyjnych i uzupełniania technologii o procesy ?leczące? te defekty; ich wpływ na parametry przyrządów i ich niezawodność Metody planaryzacji powierzchni górnej płytki podłożowej (termiczne, poprzez trawienie i chemiczno-mechaniczne polerowanie - CMP). Sposoby i strategie realizacji wymagań stawianych przez wielopoziomowe struktury VLSI (np. 2 poziomy polikrzemu i 4 metalu) z wykorzystaniem specjalnie prowadzonych procesów i różnorodnych zabiegów międzyoperacyjnych. Techniki wytwarzania połączeń międzymetalicznych ("gwoździe" wolframowe, selektywne osadzanie aluminium). Procesy wytwarzania kontaktów metalicznych (w tym "gwoździe wolframowe") i warstw metalizacji - połączeń; strategie wynikające z konieczności budowania układów wielopoziomowych, selektywne osadzanie, pojedyncza i podwójna metoda damasceńska Metody wytwarzania ekstremalnie płytkich złączy. Zmiany w technologii wytwarzania złączy wynikające z miniaturyzacji i nowych konstrukcji przyrządów, w szczególności implantacja nieprostopadła, wielokrotna, implantacja z niską i ekstremalnie niską energią, implantacja z plazmy. Plazmowe metody osadzania z fazy lotnej (PECVD). Strategia i metodyka ograniczania budżetu termicznego w technologii układów VLSI przez zamianę procesów wysokotemperaturowych na średnio- i nisko-temperaturowe; możliwości i osiągane rezultaty. Technologia krzem na izolatorze - SOI (8 godz.) Metody wytwarzania podłoży SOI Obszary potencjalnych zastosowań podłoży SOI i wynikające z nich wymagania; metody wytwarzania podłoży SOI (ZMR, ELO, FIPOX, SIMOX, WB), ich modyfikacje, wady i zalety w kontekście konkretnych zastosowań; współczesne realia i perspektywy komercjalizacji tych technik Technologia układów SOI Różnice w porównaniu do "objętościowego" CMOSa i nowe możliwości konstrukcyjne przyrządów półprzewodnikowych i układów wynikające z zastosowania podłoży SOI, wymagane modyfikacje technologii CMOS, zalety i wady, stan aktualny i perspektywy rozwoju Trójwymiarowe struktury mikroelektroniczne Przykładowe, nowe konstrukcje przyrządów i układów 3D wykorzystujące izolację dielektryczną, w szczególności Zakres laboratorium Ćwiczenia laboratoryjne odbywać się będą w laboratorium technologicznym o podwyższonej czystości typu "clean-room". Będą one polegać na realizacji fragmentów układów w technologii z bramką aluminiową (N-MOS) lub z bramką samocentrującą - w technologii R-MOS. W pierwszej, projektowej części laboratorium studenci wykorzystując profesjonalne symulatory technologii i właściwości elektrycznych struktur (komercyjne symulatory ATLAS i ATENA firmy Silvaco) projektują parametry niektórych procesów technologicznych: przede wszystkim określają czasy i temperatury procesów wysokotemperaturowych i określają oczekiwane parametry końcowe i charakterystyki elektryczne wykonywanych przyrządów typu MOS. W części technologicznej laboratorium studenci (o ile to możliwie samodzielnie) wykonują poszczególne procesy technologiczne aż do otrzymania końcowych struktur MOS, przeprowadzając przy tym pomiary międzyoperacyjne i w miarę potrzeby korygując planowane parametry następnych procesów. W trzeciej pomiarowej części laboratorium mierzone są charakterystyki elektryczne wytworzonych struktur MOS, które są następnie porównywane z charakterystykami uzyskanymi w drodze symulacji w pierwszej części laboratorium, oraz dyskutowane są prawdopodobne przyczyn różnic.
Metody oceny:
kolokwia, laboratoria
Egzamin:
nie
Literatura:
Do wykładu i ćwiczeń laboratoryjnych przygotowano materiały pomocnicze dostępne w Internecie.
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty uczenia się