Введение в специальность

Вид материала

Пояснительная записка

Содержание Тема 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Тема 3.3. МОДЕЛЬ ЭБЕРСА-МОЛЛА Транзисторе по напряжению Примерный перечень практических занятий Кафедра интеллектуальных систем Пояснительная записка Содержание дисциплины Тема 1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ИМС Конструкция и технология Тема 3.2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ИМС Тема 4.2. ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИМС Тема 4.3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИМС Оценка качества и надежности имс Анализ состояния развития микроэлектроники Примерный перечень лабораторных работ Лабораторная работа №1. ЭЛЕМЕНТЫ ГИБРИДНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Лабораторная работа №2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ БИПОЛЯРНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Лабораторная работа №3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛОГИЧЕСКИХ МОП ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Лабораторная работа №4. ГИБРИДНЫЕ (АНАЛОГОВЫЕ) ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ Квантовая и оптическая электроника ... Полное содержание

Подобный материал:

• Е. В. Арляпова введение в специальность «реклама», 1668.44kb.
• А. К. Мазуров введение в специальность, 3019.75kb.
• Рабочая учебная программа дисциплины «введение в специальность» для специальности, 107.59kb.
• Анализ и планирование трудовых показателей Аудит и контроллинг персонала Введение, 12.45kb.
• Рабочая программа дисциплины Введение в специальность специальность 032001 Документоведение, 55.23kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины Введение в литературоведение Специальность, 711.32kb.
• Учебно методический комплекс по дисциплине «Введение в специальность» Специальность, 2682.27kb.
• Курс Комплексный экзамен по циклам опд, сд и дисциплинам специализации: «Введение, 469.08kb.
• В г. Орске Специальность: 021100 «Юриспруденция» Дисциплина: Уголовное право Курсовая, 432.15kb.
• Введение в специальность, 1423.7kb.

Тема 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Схема включения, режимы работы, энергетические зонные диаграммы.

Тема 3.2. КОЭФФИЦИЕНТЫ ПЕРЕДАЧИ ТОКОВ

Коэффициент передачи постоянного тока эмиттера идеализированной модели транзистора, коэффициент передачи переменного тока эмиттера. Коэффициент усиления постоянного тока базы.

Тема 3.3. МОДЕЛЬ ЭБЕРСА-МОЛЛА

Принцип построения модели. Аналитические выражения для токов коллектора и базы в модели Эберса-Молла.


Тема 3.4. ОТКЛОНЕНИЯ ОТ МОДЕЛИ ЭБЕРСА-МОЛЛА В РЕАЛЬНОМ ТРАНЗИСТОРЕ ПО ТОКУ

Поверхностная рекомбинация. Эффект Кирка. Эффект вытеснения тока эмиттера на край эмиттера.


Тема 3.5. ОТКЛОНЕНИЯ ОТ МОДЕЛИ ЭБЕРСА-МОЛЛА В РЕАЛЬНОМ

ТРАНЗИСТОРЕ ПО НАПРЯЖЕНИЮ

Эффект Эрли и два его следствия.


Тема 3.6. СТАТИЧЕСКИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ТРАНЗИСТОРА

Входные и выходные характеристики, построенные по схемам с общей базой и общим эмиттером. Входные и выходные сопротивления.

Тема 3.7. ПРОБОЙ ТРАНЗИСТОРА

Смыкание эмиттерного и коллекторного переходов. Лавинный пробой коллекторного р-n перехода в схемах с общей базой и общим эмиттером. Вторичный пробой.


Тема 3.8. ЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА ТРАНЗИСТОРА

Характеристические частоты транзистора (f_a , f_ , f_T , f_max) – аналитические выражения для времени пролета носителей через базу.


Раздел 4. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ


Тема 4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Структура и разновидности полевых транзисторов. Методы моделирования сопротивления канала транзисторов.


Тема 4.2. ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР С УПРАВЛЯЮЩИМ р-n ПЕРЕХОДОМ

Принцип действия. Статические характеристики, частотные свойства, физические эквивалентные схемы. Пробой транзистора.


Тема 4.3. ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР СО СТРУКТУРОЙ МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК-ПОЛУПРОВОДНИК (МДП-ТРАНЗИСТОР)

Идеальная МДП-структура. Поверхностные состояния на границе Si-SiO₂. Величина порогового напряжения и пути ее регулирования. Принцип действия и статические ВАХ МДП-транзисторов, работающих в режимах обогащения и обеднения. Статические и дифференциальные параметры транзисторов. Физические эквивалентные схемы и частотные свойства транзисторов. Механизмы пробоя транзисторов. Разновидности транзисторов. Эффекты короткого канала и их влияние на параметры транзисторов. Физические основы конструирования и основные характеристики тонкопленочных полевых транзисторов.


ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Расчет геометрии и основных параметров p-n-переходов.
   
2. Расчет вольт-амперных характеристик и параметров полупроводниковых диодов.
   
3. Расчет основных электрических параметров биполярных транзисторов.
   
4. Расчет параметров полевых транзисторов.
   

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ (17 часов)

1. МОП-транзистор на изолирующей подложке (КНИ-структуры).
   
2. Приборы на полупроводниковых сверхрешетках.
   

ЛИТЕРАТУРА


ОСНОВНАЯ

1. Маллер Р., Кейминс Т. Элементы интегральных схем. –М.: Мир, 1989.
   
2. Ферри Д., Эйкерс Л., Гринич Э. Электроника ультрабольших интегральных схем. –М.: Мир, 1991.
   

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

1. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. – М.: Сов. радио, 1990.
   
2. Колосницын Б.С. Элементы интегральных схем. Физические основы. –Мн.: БГУИР, 2001.
   

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области информатики

и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-41-013/тип.


МИКРОЭЛЕКТРОНИКА


Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности І-41 01 02 Микро- и наноэлектронные

технологии и системы


Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.


Составитель

П.П. Стешенко, доцент кафедры микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радио­электроники», кандидат технических наук


Рецензенты:

Н.А. Цырельчук, ректор Учреждения образования «Минский государственный высший радиотехнический колледж», профессор, кандидат технических наук;

Кафедра интеллектуальных систем Учреждения образования «Белорусская государственная политехническая академия» (протокол № 7 от 21.03.2002 г.)


Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 7 от 04.03.2002 г.);

Научно-методическим советом по направлениям І-36 Оборудование и І-41 Компоненты оборудования УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 1 от 25.10.2002 г.)


Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.030-98.


Ответственный за редакцию: Н.А. Бебель

Ответственный за выпуск: Ц.С. Шикова


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


Типовая программа «Микроэлектроника» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.030-98 по специальности І-41 01 02 Микро- и наноэлектронные технологии и системы для высших учебных заведений.

Целью изучения дисциплины является приобретение знаний по основным физическим, конструктивно-технологическим и схемотехническим принципам создания интегральных микросхем и перспектив их развития.

В результате освоения курса «Микроэлектроника» студент должен:

знать:

• основную терминологию микроэлектроники, элементную базу пленочных и полупроводниковых интегральных микросхем (ИМС);
  
• принцип конструирования и технологические процессы изготовления ин­тегральных микросхем;
  
• схемотехнические основы ИМС;
  

уметь характеризовать:

• отличия ИМС различных конструкций и технологические процессы их из­готовления;
  
• физические и химические процессы, используемые при изготовлении
  

ИМС;

уметь анализировать:

• связь конструкции и топологии элементов ИМС и электрических парамет­ров;
  
• выбирать оптимальные решения по разработке топологии ИМС; материал и технологический маршрут изготовления ИМС;
  

приобрести навыки:

• расчета пассивных элементов ИМС;
  
• проектирования топологии и конструкции ИМС;
  
• составления электриче­ской схемы ИМС;
  
• измерения основных параметров и характеристик ИМС.
  

Программа рассчитана на объем 85 аудиторных часов. Примерное распреде­ление учебных часов по видам занятий: лекций – 51 час, лабораторных работ – 17 часов, практических занятий – 17 часов.


СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ


Тема 1.1. ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА

Микроэлектроника и радиоэлектронная аппаратура. Цели и задачи микроэлектроники. Отличие микроэлектроники от микроминиатюризации. Области применения интегральных схем.


Тема 1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ИМС

Основные термины и определения микроэлектроники. Классификация интегральных схем. Система обозначения интегральных микросхем. Класси­фикация микросхем по конструктивно-технологическому принципу. Типовые конструкции и структуры пленочных, полупроводниковых, гибридных инте­гральных микросхем.


Раздел 2. ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫЕ ИМС


КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫХ ИМС

Конструкции толстопленочных ИМС. Толстые проводящие, диэлектрические, резистивные пленки, их состав. Методы получения рисунка в толстопленочной технологии. Обработка тол­стых пленок. Последовательность этапов производства толстопленочных схем. Возможности толстопленочной технологии. Перспективы и направле­ния развития толстопленочной технологии.


Раздел 3. ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ ИМС


Тема 3.1. КОНСТРУКЦИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ИМС

Тонкопленочные элементы и конструкции тонкопленочных микросхем. Подложки тонкопленочных микросхем. Тонкопленочные проводники и контактные площадки, тонкопленочные резисторы, конденсаторы, катушки индуктивно­сти. Характеристики пассивных элементов тонкопленочных микросхем, сравнение их с характеристиками дискретных элементов. Расчет тонкопленочных элементов.


Тема 3.2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ИМС

Основные этапы производства гибридных тонкопленочных интеграль­ных микросхем. Активные приборы для гибридных микросхем: бескорпусные транзисторы, диоды и т.п.

Обзор методов получения тонких пленок. Термическое испарение в ва­кууме. Катодное распыление. Реактивное катодное распыление. ВЧ-катодное распыление. Электролитическое, плазменное анодирование. Преимущества, недостатки различных методов и их возможности. Методы получения задан­ной конфигурации тонкопленочных элементов.

Фотолитография. Метод свободной маски, метод контактной маски. Сравнение возможностей различных методов. Их достоинства и недостатки.

Возможности тонкопленочной технологии. Ее достоинства и недостат­ки.


Раздел 4. ЭЛЕМЕНТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИМС


Тема 4.1. АКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИМС

Основные элементы полупроводниковых ИМС и их отличия от дискретных. Конструк­ции и структуры биполярных эпитаксиально-планарных транзисторов, про­блемы их создания, основные параметры, топология. Интегральные диоды на основе р-п перехода и контакта металл – п/п. Разновидности конструкций, ос­новные параметры, топология. Конструкции и структуры транзисторов на ос­нове МДП-структур. Проблемы их создания, основные параметры.


Тема 4.2. ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИМС

Пассивные элементы п/п МС. Диффузионные резисторы: конструкции, расчет, топология.

Конденсаторы п/п МС. Конструкции и структуры на основе р-п перехо­да и МДП-структур. Основные параметры, расчет, топология. Металлизация п/п МС. Конструкции металлизации, материалы, основные параметры, рас­чет. Методы изоляции элементов ИМС.


Тема 4.3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИМС

Сборка и герметизация ИМС. Корпуса: классификация, основные пара­метры. Общие принципы выбора технологии изготовления ИМС. Основные требования при разработке топологии п/п ИМС.


Раздел 5. КАЧЕСТВО И НАДЕЖНОСТЬ ИМС


ОЦЕНКА КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ ИМС

Основные понятия качества и надежности ИМС и методы их контроля. Виды отказов ИМС и пути повышения качества и надежности.


Раздел 6. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ


АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАЗВИТИЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

И ПУТИ ЕЕ РАЗВИТИЯ

Тенденции развития интегральных микросхем. Физические и техноло­гические ограничения при проектировании. Микроэлектронные приборы на материалах А_IIIВ_V магнито-, опто-, крио- и молекулярной электроники.


ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ


Лабораторный практикум по курсу «Основы микроэлектроники» со­держит 4 четырехчасовые работы. Основное назначение лабораторного прак­тикума - закрепить лекционный материал, познакомить студентов с конст­руктивными особенностями интегральных микросхем и их элементов, отли­чиями характеристик этих элементов от характеристик аналогичных «дис­кретных» элементов, дать представление об устройстве и параметрах выпус­каемых промышленностью аналоговых, цифровых интегральных схем. Вы­полнение лабораторных работ и оформление отчетов должны соответствовать ГОСТам и ОСТам на полупроводниковые приборы, интегральные микросхе­мы, термины и определения в электронной промышленности.


Лабораторная работа №1. ЭЛЕМЕНТЫ ГИБРИДНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

В данной работе студенты знакомятся с конструктивными особенно­стями этих элементов, производят снятие характеристик и расчет тонкопле­ночных резисторов, конденсаторов.


Лабораторная работа №2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ БИПОЛЯРНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

В этой работе студенты знакомятся с топологией и изучают конструк­тивные особенности таких схем, а также проводят исследование статических и динамических характеристик логических интегральных схем различных ти­пов.


Лабораторная работа №3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛОГИЧЕСКИХ МОП ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

В этой работе студенты знакомятся и изучают конструктивные и топо­логические особенности таких схем, проводят исследование статических и динамических МОП ИС различных типов.


Лабораторная работа №4. ГИБРИДНЫЕ (АНАЛОГОВЫЕ) ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

В данной работе студенты знакомятся с основными типами гибридных ИМС, изучают их конструкцию и топологию, а также проводят исследование их характеристик.


литература


1. Аваев И.А., Наумов Ю.Д., Фролкин В.Т. Основы микроэлектроники.- М.: Радио и связь, 1991.

2. Маллер Р., Кейминс Т. Элементы интегральных схем.- М.: Мир, 1989.

3. ГОСТ 17021-88. Микросхемы интегральные. Термины и определения.

4. ГОСТ 17467-88. Микросхемы интегральные. Основные размеры.

5. ГОСТ 19480-89. Микросхемы интегральные. Термины, определения и буквенные обозначения электрических параметров.

6. ГОСТ 19799-74. Микросхемы интегральные аналоговые. Методы измерения электрических параметров и определения характеристик.

7. ГОСТ 24460-80. Микросхемы интегральные цифровых устройств. Основные параметры.

8. ГОСТ 2.001-93. Единая система конструкторской документации. Общие положения.

9. ГОСТ 2.109-73. Единая система конструкторской документации. Основные требования к чертежам.

10. ГОСТ 2. 702-75. Единая система конструкторской документации. Правила выполнения электрических схем.

11. ГОСТ 2.730-73. Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые.

12. ГОСТ 2.743-91. Обозначения условные графические в схемах, элементы цифровой техники.

13. Ермолаев И.П., Пономарев М.Ф., Крюков И.Г. Конструкции и технология микросхем.-М.: Сов. радио, 1988.

14. Россадо Л. Физическая электроника и микроэлектроника. - М.: Высш. шк., 1999.

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области информатики

и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-41-014/тип.


КВАНТОВАЯ И ОПТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА


Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности І-41 01 02 Микро- и наноэлектронные

технологии и системы


Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.


Составитель

А.Г. Смирнов, доцент кафедры микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук


Рецензенты:

В.К. Кононенко, главный научный сотрудник Института физики Национальной академии наук Беларуси, профессор, доктор физико-математических наук;

Кафедра интеллектуальных систем Учреждения образования «Белорусская государственная политехническая академия» (протокол № 7 от 21.03.2002 г.)


Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 7 от 04.03.2002 г.);

Научно-методическим советом по направлениям І-36 Оборудование и І-41 Компоненты оборудования УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 1 от 25.10.2002 г.)


Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.030-98.


Ответственный за редакцию: Н.А. Бебель

Ответственный за выпуск: Ц.С. Шикова

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Квантовая и оптическая электроника» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.030-98 по специальности І-41 01 02 Микро- и наноэлектронные технологии и системы для высших учебных заведений.

Курс «Квантовая и оптическая электроника» основывается на базе
знаний, полученных студентами при изучении курсов физики, статистической физики и квантовой механики, физики твердого тела, микроэлектроники и полупроводниковых приборов, технологии производства ИС и др.

Основная цель преподавания этой дисциплины - углубленное изучение студентами принципа действия, конструкций, основных параметров и характеристик, а также областей применения приборов квантовой и оптической электроники.

В результате изучения курса студенты должны:

знать:

физические основы процессов взаимодействия оптического излучения с
веществом;

• принцип действия, конструктивно-технологические особенности приборов и устройств квантовой и оптической электроники;
  

уметь:

• рассчитывать основные параметры приборов и устройств квантовой и оптической электроники;
  
• применять полученные знания в области своей специализации;
  

иметь представление о тенденциях развития и областях применения изученных приборов квантовой и оптической электроники.

Программа курса рассчитана на объем 65 учебных часов, в том числе лекций – 48 часов, лабораторных занятий – 17 часов. Курс заканчивается зачетом.


План-график на неделю

Семестр	Всего часов в неделю	Лекций	Лаб. занятий	Практ. занятий
7	4	3	1	–

Материал курса разбит на 5 тем, объемы которых следующие:

Наименование темы	Лекции, часов	Лаб. работы, часов
Вводная лекция	1	–
Физические основы квантовой и оптической электроники	12	4
Основы лазерной техники	18	8
Оптическая электроника	10	–
Тенденции развития квантовой и оптической электроники	8	5
Всего часов	49	17

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


Раздел 1. Вводная лекция


Предмет, содержание и структура курса. Связь его со смежными дисциплинами и место курса в системе подготовки инженеров по специальности Т 07.01.00. Роль квантовой и оптической электроники в условиях современного научно-технического прогресса. Достижения белорусских ученых и специалистов в создании современных приборов и устройств квантовой и оптической электроники.


Раздел 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ И ОПТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Тема 2.1. ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Оптическое излучение. Основы геометрической, волновой и квантовой оптики. Поляризация, монохроматичность, когерентность оптического излучения. Энергетические состояния квантовых систем. Спонтанные и вынужденные оптические переходы. Соотношения Эйнштейна. Оптические спектры испускания и поглощения. Ширина и форма спектральных линий излучения. Уширение спектральных линий.


Тема 2.2. УСИЛЕНИЕ И ГЕНЕРАЦИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Принцип оптического усиления. Инверсная населенность и коэффициент усиления. Квантовые усилители. Принцип действия лазера. Условие самовозбуждения. Двух-, трех- и четырехуровневые схемы создания инверсии населенности. Оптический резонатор. Модовый состав лазерного излучения. Свойства лазерного излучения. Режимы работы лазеров.


Раздел 3. ОСНОВЫ ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНИКИ


Тема 3.1. ГАЗОВЫЕ ЛАЗЕРЫ

Классификация и основные параметры лазеров. Атомарные, ионные и молекулярные газовые лазеры. Газоразрядные лазеры. Гелий-неоновый лазер. СО₂-лазер. Газодинамические, химические и эксимерные лазеры.

Тема 3.2. ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ И ЖИДКОСТНЫЕ ЛАЗЕРЫ

Конструкции твердотельных лазеров. Рубиновый лазер. Лазеры на основе неодимовых сред. Перспективы развития твердотельных лазеров. Полупроводниковые лазеры. Жидкостные лазеры на основе красителей.


Тема 3.3. МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Модуляция лазерного излучения. Основы кристаллооптики. Методы и устройства управления спектральными и пространственными характеристиками лазерного излучения.


Раздел 4. ОПТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА


Тема 4.1. КОГЕРЕНТНЫЕ И НЕКОГЕРЕНТНЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ

Принцип действия, материалы, конструкции и основные параметры светоизлучающих диодов. Инжекционные полупроводниковые лазеры.


Тема 4.2. ФОТОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА

Классификация, основные параметры и характеристики фотоприемников. Одноэлементные и многоэлементные фотоприемники. Фото-ПЗС.


Тема 4.3. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ СВЯЗИ

Световоды: технология получения и основные параметры. Элементная база ВОЛС. Основы интегральной оптики.


Тема 4.4. ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Аналоговые и цифровые методы обработки оптической информации. Оптические запоминающие устройства. Голографические ОЗУ.


Раздел 5. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КВАНТОВОЙ И ОПТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ


Применение приборов и устройств квантовой и оптической электроники в микроэлектронике. Тенденции развития квантовой и оптической электроники.


ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Газовые лазеры.
   
2. Твердотельные лазеры.
   
3. Элементная база оптоэлектроники.
   
4. Голография и ее применение.
   

ПЕРЕЧЕНЬ МЕТОДИЧЕСКИХ ПОСОБИЙ

1. Макеты газоразрядных и твердотельных лазеров.
   
2. Макеты приборов и устройств оптоэлетроники.
   
3. Комплект голограмм.
   
4. Комплекты демонстрационных транспорантов.
   

5. Макеты устройств отображения информации на основе различных физических принципов.


ЛИТЕРАТУРА


ОСНОВНАЯ

1. Быстров С.А. Оптоэлектронные приборы и устройства. – М.: Высш. шк., 2002.
   
2. Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. –М.: Наука, 1993.
   
3. Ярив А. Введение в оптическую электронику: Пер.с англ. –М.: Высш. шк., 1993.
   
4. Смирнов А.Г. Квантовая электроника и оптоэлектроника: Учеб. пособие. – Мн.: Выш. шк., 1987
   

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

1. Пихтин А.Н. Физические основы квантовой электроники и оптоэлектроники. – М.: Высш. шк., 1993.
   
2. Ханспержер Р. Интегральная оптика: теория и применение. – М.: Мир, 1996.
   
3. Звелто О. Принципы работы лазеров. – М.: Мир, 1995.
   

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области информатики

и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-41-015/тип.


БАЗОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ


Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности І-41 01 02 Микро- и наноэлектронные

технологии и системы


Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.


Составитель

Ю.А. Родионов, доцент кафедры микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук


Рецензенты:

В.А. Пилипенко, профессор кафедры физики полупроводников Учреждения образования «Белорусский государственный университет», член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук;

Научно-производственное отделение микроэлектроники Унитарного предприятия «НИИ ЭВМ» (протокол № 2 от 20.02 2002 г.)


Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 7 от 04.03.2002 г.);

Научно-методическим советом по направлениям І-36 Оборудование и І-41 Компоненты оборудования УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 1 от 25.10.2002 г.)


Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.030-98.


Ответственный за редакцию: Н.А. Бебель

Ответственный за выпуск: Ц.С. Шикова

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Базовые технологические процессы в микроэлектронике» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.030-98 по специальности І-41 01 02 Микро- и наноэлектронные технологии и системы для высших учебных заведений.

Она предусматривает изучение основных (базовых) технологических процессов изготовления твердотельных интегральных микросхем и дискретных полупроводниковых приборов как на кремнии, так и на бинарных полупроводниковых соединениях.

В результате освоения курса «Базовые технологические процессы в микроэлектронике» студент должен:

знать:

• основные физические и химические закономерности, лежащие в основе конкретного технологического процесса и приема;
  
• методики входного контроля полупроводниковых слитков и пластин с конкретными схемотехническими решениями этих методик;
  
• методы раскроя слитка на пластины;
  
• методы разделения пластин на отдельные кристаллы и чипы;
  
• техпроцессы химподготовки поверхности подложек;
  
• способы создания эпитаксиальных слоев и структур (преимущественно газофазных);
  
• способы создания легированных слоев (высокотемпературной диффузией, ионным легированием, низкотемпературным электролитическим и плазменным способами);
  
• методы микролитографии: фотолитография контактная и проекционная, рентгеновская, элионная;
  
• сухие плазменные процессы создания субмикронного рисунка;
  

уметь характеризовать:

• качество проведенного техпроцесса;
  
• возможность реализации менее энерго- и материалоемкой технологии;
  

уметь анализировать виды брака после проведенной операции и находить оперативные пути предотвращения этого брака;

приобрести навыки: работы на современном технологическом оборудовании и технологического сопровождения изделия на всех стадиях техпроцесса.

Программа рассчитана на 85 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 51 час, лабораторных работ – 34
часа.


Примерный тематический план курса

№ п.п.	Наименование темы	Леции, часов	Лабора-торные занятия, часов	Всего
	Введение	1		1
1	Раздел 1. Общие требования к производству микросхем	2		2
2	Раздел 2. Кристаллозаготовка
2.1	Входной контроль	1		1
2.2	Абразивная обработка полупровод-никового материала	1		1
2.3	Химическая подготовка пластин	2		2
2.4	Транспортировка и межоперационное хранение полупроводниковых пластин	2		2
3	Раздел 3. Базовые методы создания технологических слоев
3.1	Эпитаксиальное выращивание полупроводниковых слоев	6	6	12
3.2	Получение легированных слоев	6	8	14
3.3	Получение диэлектрических слоев	6	6	12
3.4	Получение металлических пленок	2	6	8
4	Раздел 4. Микролитография
4.1	Фотолитография	8	8	16
4.2	Производство фотошаблонов	2		2
4.3	Электронно-лучевая литография	2		2
4.4	Рентгеновская литография	2		2
4.5	«Сухое» травление технологического слоя	4		4
4.6	Контроль размеров элементов изображения	2		2
4.7	Электронно-вакуумная гигиена и техника безопасности при проведении литографических операций	2		2

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

Фрагменты из истории развития микроэлектроники. Общая характеристика производства микросхем. Основные термины и понятия. Классификация и общая характеристика микросхем. Техническая документация на микросхему.


Раздел 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОИЗВОДСТВУ МИКРОСХЕМ


Раздел 2. КРИСТАЛЛОЗАГОТОВКА


Тема 2.1. ВХОДНОЙ КОНТРОЛЬ

Ориентация слитка по кристаллографической плоскости резки. Определение плотности дислокаций. Контроль удельного сопротивления, времени жизни неравновесных носителей, диффузионной длины.


Тема 2.2. АБРАЗИВНАЯ ОБРАБОТКА ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО МАТЕРИАЛА

Абразивные материалы. Резка слитка на пластины - полотнами, проволокой, алмазным диском с внешней и внутренней алмазной кромкой. Шлифовка. Полировка. Химико-механическая полировка. Скрайбирование, включая лазерное; ультразвуковая резка. Дефектообразование при механических обработках полупроводниковых материалов. Структура нарушенного слоя после абразивной обработки. Контроль качества после этапов абразивной обработки.


Тема 2.3. ХИМИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПЛАСТИН

Общие требования к качеству поверхности полупроводниковых пластин. Виды поверхностных загрязнений и основные источники загрязнения в производственных условиях. Химические реактивы для обезжиривания, полирующего и селективного травления и отмывки. Обезжиривание. Травление. Отмывка. Сушка. Контроль качества пластины после этапов химподготовки. Основные опасности при работе с технологическими химреактивами и требования правил техники безопасности.


Тема 2.4. ТРАНСПОРТИРОВКА И МЕЖОПЕРАЦИОННОЕ ХРАНЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН

Межоперационные сроки хранения. Освежение пластин после длительного хранения. Тара и оснастка для хранения и транспортировки пластин и химреактивов: материалы, оптимальные формы и конструкции.


Раздел 3. БАЗОВЫЕ МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СЛОЕВ


Тема 3.1. ЭПИТАКСИАЛЬНОЕ ВЫРАЩИВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СЛОЕВ

Терминология, основы процесса эпитаксии. Газофазная эпитаксия кремния хлоридным и силановым методами: реактивы, типы реакторов, химические реакции, технологический маршрут, режимы, дефекты слоев, автоэпитаксия, контрольные точки. Локальная эпитаксия. Гетероэпитаксия. Молекулярно-лучевая эпитаксия. Контрольные точки. Основные правила техники безопасности.


Тема 3.2. ПОЛУЧЕНИЕ ЛЕГИРОВАННЫХ СЛОЕВ

3.2.1. Высокотемпературная диффузия. Элементы теории высокотемпературной диффузии: механизмы диффузии в твердом теле, коэффициент диффузии и его температурные зависимости, erf-распределение, уравнения Фика. Особенности диффузии в планарной технологии. Способы проведения диффузии: в замкнутом объеме, в потоке газа - носителя, из жидкого, твердого и планарного источников, диффузия в вакууме. Дефекты и контроль параметров диффузионных слоев. Основные правила техники безопасности.

3.2.2. Ионное легирование. Элементы теории ионного легирования: внедрение примеси в твердое тело электрическим полем, длина свободного пробега, эффект каналирования, радиационные дефекты, распределение концентрации легирующей примеси. Базовая структура установки ионного легирования. Типы ионных источников, масс-сепаратор, ускоритель, сканирующее устройство, приемная камера, основные контрольные устройства ионного пучка. Отжиг радиационных дефектов: высокотемпературный, ламповый, лазерный. Контроль параметров ионно-легированных слоев. Основные правила техники безопасности при работе с высоковольтной аппаратурой в условиях мощных излучений.


Тема 3.3. ПОЛУЧЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ

3.3.1. Высокотемпературное окисление кремния. Модель и кинетика окисления кремния. Окисление в сухом кислороде. Окисление во влажном кислороде. Окисление в цикле сухой – влажный - сухой кислород. Предокислительная обработка пластин в хлорсодержащих средах. Основные дефекты и контроль качества окисного слоя.

3.3.2. Низкотемпературные и плазмохимические окислы кремния. Основные газохимические реакции. Аппаратура и технологические режимы.

3.3.3. Анодные окислы кремния. Основные электрохимические реакции. Аппаратура и технологические режимы.

3.3.4. Легированные окислы, боро- и фосфоросиликатные стекла.

3.3.5. Плазменное окисление.

3.3.6. Окисление под давлением.

3.3.7. Получение пленок нитрида кремния.


Тема 3.4. ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК

3.4.1. Метод термовакуумного напыления.

3.4.2. Распыление ионной бомбардировкой.


Раздел 4. МИКРОЛИТОГРАФИЯ