Geum.ru

Рекомендуется Минобразованием России для специальности 201900 «микросистемная техника» направления подготовки диплом

Вид материалаДиплом

Содержание


2. Производственная чистота, гигиена и безопасность.
3. Базовые операции микротехнологии.
4. Литографические процессы.
5. Специальные операции технологии микросистемной техники.
6. Процессы сборки микросистем.
Наименование лабораторных работ
Темы практических занятий
Расчет адсорбционной способности поверхности в зависимости от глубины вакуума и состава среды.
Расчет основных параметров процесса при нанесении материалов в вакууме из молекулярных пучков. Расчет распределения примесей при
Оценка пространственного разрешения при оптической литографии. Оценка пространственного разрешения при электронолитографии.
Расчет параметров взаимодействия ионного пучка с твердым телом.
Подобный материал:




Министерство образования Российской Федерации


УТВЕРЖДАЮ


Начальник управления образовательных

программ и стандартов высшего и среднего

профессионального образования

___________________ Г.К. Шестаков


«____» _____________ 2000 г.


Примерная программа дисциплины

“ТЕХНОЛОГИЯ МИКРОСИСТЕМ”



Рекомендуется Минобразованием России для специальности

201900 – «МИКРОСИСТЕМНАЯ ТЕХНИКА»


направления подготовки дипломированного специалиста

654100 ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОЭЛЕКТРОНИКА


1. Цели и задачи дисциплины.

Целью преподавания дисциплины является формирование знаний в области базовых способов нанесения, удаления и модифицирования материалов на микроуровне и специальных технологических операций микроформообразования и микросборки, используемых при создании компонентов микросистемной техники

2.Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

2.1. Знать:
  • базовые процессы классической микроэлектронной технологии
  • специальные процессы поверхностного и объемного микроформообразования и сборки микросистем;
  • физико-технологические ограничения миниатюризации и интеграции;
  • принципы организации базовых технологических процессов изготовления компонентов микросистемной техники

2.2. Иметь навыки:
  • реализация базовых процессов классической микроэлектронной технологии;
  • реализация специальных процессов, используемых при создании компонентов микросистемной техники;
  • работы на оборудовании для реализации процессов микротехнологии

3. Объем дисциплины и виды учебной работы.


Вид учебной работы
Всего часов
Семестры

Общая трудоемкость дисциплины
170
8









Аудиторные занятия
85
8









Лекции
51
8









Практические занятия (ПЗ)
17
8









Лабораторные работы (ЛР)
17
8









Самостоятельная работа
85
8









Курсовой проект (работа)
25
8









другие виды самостоятельной работы
60
8









Вид итогового контроля (зачет, экзамен)



Зачет, экзамен










4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий


№ п/п
Раздел дисциплины
Лекции
ПЗ

ЛР




Введение

*
—
—

1.
Системный подход к технологии микросистем
*
*
—

2.
Производственная чистота, гигиена и безопасность
*
*
*

3.
Базовые операции микротехнологии
*
*
*

4.

Литографические процессы
*
*
*

5.
Специальные операции технологии микросистемной техники
*
*
*

6.
Процессы сборки микросистем
*
—
*




Заключение
*
—
—



4.2. Содержание разделов дисциплины
  • Введение.

История возникновение и развития микротехнологии. Технологический базис и основные организационные принципы.
  • 1.Системный подход к технологии микросистем.

Системная модель технологического процесса: объект, воздействие, процесс. Классификация процессов микро- и нанотехнологии по физико-химической сущности: механический, термический, химический, корпускулярно-полевой; виду процесса: нанесение, удаление, модифицирование; характеру протекания процессов: тотальный, локальный, селективный, избирательный, анизотропный; способу активации: тепло, излучение, поле.

Виды термического и корпускулярно-лучевого воздействий: резистивный, лучистый и индукционный нагрев, электронные и лазерные пучки, плазма и ионные пучки. Каталитические свойства поверхности и атомно-силовое воздействие.
  • ^ 2. Производственная чистота, гигиена и безопасность.

Чистые помещения: классификация производственных помещений по чистоте воздушной среды и микроклимату, источники загрязнений, способы обеспечения и поддержания чистоты.

Вакуум: глубина вакуума, средства откачки и методы контроля.

Технологические среды: чистота реактивов, воды и газов. Аппаратура и элементы газовых и жидкостных систем. Базовые операции очистки жидких и газообразных сред. Очистка поверхности пластин. Безопасность работы в чистых помещениях: токсичные, взрывоопасные и пожароопасные среды. Утилизация отходов.
  • ^ 3. Базовые операции микротехнологии.

Методы нанесения вещества. Оборудование и методы нанесения вещества в вакууме: вакуум-термическое и электронно-лучевое испарение, молекулярно-лучевая эпитаксия. Оборудование и методы ионно-плазменного осаждения: катодное, магнетронное, реактивное распыления; ионно- и плазмохимическое осаждение. Оборудование и методы осаждения из газовой фазы: получение поликристаллического и аморфного гидрогенизированного кремния, оксида и нитрида кремния; газофазная эпитаксия кремния, бинарных и многокомпонентных соединений. Оборудование и методы осаждения из жидкой фазы: жидкофазная эпитаксия, электрохимическое осаждение слоев.

Методы удаления вещества. Шлифование и полирование пластин. Электрохимическая, ультразвуковая и электроэрозионная обработки. Механическое, лазерное и электронно-лучевое скрайбирование. Процессы химического травления: механизмы травления; оборудование, методы и среды для жидкостного и газового травления. Ионно-плазменное травление: оборудование, методы и механизмы травления; ионно-лучевое, плазмохимическое, реактивное ионно-плазменное, ионно-химическое травление.

Методы модифицирования вещества. Оборудование и методы окисления в газовой и жидких средах. Электрохимическое окисление. Окисление и нитрирование в плазме. Диффузия примесей: распределение примесей при диффузии, оборудование и методы диффузии из газообразных, жидких и твердых источников. Ионная имплантация: распределение примесей, оборудование и методы ионной имплантации. Высокоэнергетические сильноточные процессы ионной имплантации: окисление, нитрирование, протонирование, радиационно- стимулированная диффузия, химический синтез. Активация процессов при ионном легировании и химическом синтезе: термический и корпускулярно-лучевой отжиг.
  • ^ 4. Литографические процессы.

Классификация базовых методов литографии: фото- , рентгено-, электроно- и ионолитография. Литографический цикл: резисты и способы их нанесения, позитивные, негативные, жидкие и сухие резисты; методы повышения адгезии, плазмостойкости; планаризация, предэкспозиционная обработка, проявление и сушка. Фотошаблоны. Аппаратура и способы совмещения и экспонирования. Пространственное разрешение.

Эволюция процессов экспонирования: высокоэффективные источники дальнего ультрафиолета, оптическая литография с фазовым сдвигом, стереолитография, электроно-, ионо-, рентгенолитография. Литография с использованием синхротронного излучения. Объемная субмикронная литография.
  • ^ 5. Специальные операции технологии микросистемной техники.

Базовые технологические операции «поверхностной» микромеханики: избирательное жидкостное и газовое травление, комплиментарные материалы, «жертвенные» слои.

Базовые технологические операции «объемной» микромеханики. Жидкостное ориентационно-чувствительное травление, морфолого-топологические преобразования на основе анизотропии; электрохимическое травление, получение пористого кремния, «стоп»-слои, фотоиндуцированное травление. Ионно-плазменная технология объемного формообразования: высокопроизводительное реактивное ионно-плазменное травление, маскирующие покрытия, уход геометрических размеров. Лазерные технологии объемного формообразования: лазерный послойный топологически управляемый синтез, лазерная объемная полимеризация, стереолитография. Механические технологии объемного формообразования: алмазное, электроэрозионное и ультразвуковое микропрофилирование.

Технология трехмерного формообразования с субмикронным разрешением: базовые процессы LIGA-технологии, экспонирование синхротронным излучением, электрохимическое осаждение, гальванопластика, микропрессование.

Высокопроизводительная стекловолоконная технология трехмерного формообразования: формирование комплиментарного стекловолокна, перетяжка, утоньшение, растворение, резка.
  • ^ 6. Процессы сборки микросистем.

Виды сборки и герметизации: искусственная, естественная. Искусственная сборка и герметизация: монтаж кристаллов, термомеханическая совместимость кристалла и корпуса; термокомпрессия, сварка и пайка выводов; беспроволочный, объемный монтаж; корпусная и бескорпусная герметизация; сварка, пайка, обволакивание, заливка, прессование. Естественная сборка: комплиментарные пары, термомеханическая и кристаллохимическая совместимости; процессы корпусирования и герметизации методами заращивания, сращивания; термо- и электродиффузия.
  • Заключение.

Эволюция процессов микротехнологии. Самоформирование. Кластерные технологические комплексы. ЕСТД и её применение. Системный подход к управлению качеством продукции.


5. Лабораторные и практические занятия.

5.1. Лабораторный практикум.


№ п/п
№ раздела дисциплины
 ^

Наименование лабораторных работ

1.
1
-

2.
2
  • Средства контроля чистоты производственных помещений.
  • Методы очистки и контроля поверхности пластин.

3.
3
  • Нанесение металлических слоев электронно-лучевым методом.
  • Нанесение диэлектрических слоев методом реактивного ионно-плазменного распыления.
  • Нанесение полупроводниковых слоев методом газофазного осаждения.
  • Термическое окисление кремния.
  • Диффузия примесей из твердого источника.
  • Имплантация примесей в полупроводники.
  • Ионное травление металлов.

4.
4
  • Перенос изображения в системе «фоторезист-подложка» контактной фотолитографией.
  • Исследование процесса совмещения и экспонирования в проекционной фотолитографии.
  • Базовый цикл литографического процесса..

5
5
  • Электрохимическое осаждение металлов.
  • Жидкостное ориентационно-чувствительное травление кремния.
  • Высокопроизводительное реактивное ионно-плазменное травление кремния.
  • Исследование процесса травления структур с «жертвенными» и «стоп»-слоями

6
6
  • Процессы термокомпрессии и ультразвуковой микросварки.
  • Оптимизация процесса монтажа кристалла в корпус по термомеханическим напряжениям.


5.2. Рекомендуемый перечень практических занятий.


№ п/п
№ раздела дисциплины
 ^

Темы практических занятий

1
1

  • Принципы построения экспертной системы микротехнологии.

  • Расчет параметров резистивного и индукционного нагревов.
  • Оценка параметров технологической плазмы.

2.
2
  • ^

    Расчет адсорбционной способности поверхности в зависимости от глубины вакуума и состава среды.

  • Расчет концентрации аэрозолей в помещениях для различных условий очистки воздуха.

3.
3
  • ^

    Расчет основных параметров процесса при нанесении материалов в вакууме из молекулярных пучков.

  • Расчет распределения примесей при диффузии.

  • Расчет распределения примесей при ионной имплантации.

4.
4
  • ^

    Оценка пространственного разрешения при оптической литографии.

  • Оценка пространственного разрешения при электронолитографии.

5
5
  • Объемно-топологические преобразования при ориентационно-чувствительном травлении.
  • Расчет параметров взаимодействия лазерного излучения с твердым телом.
  • ^

    Расчет параметров взаимодействия ионного пучка с твердым телом.

6
6

—


6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.


6.1. Рекомендуемая литература.

а) основная литература:
  1. Чистяков Ю.Д., Райнова Ю.П. Физико-химические основы технологии микроэлектроники. М., Металлургия, 1979.
  2. Пигучин И.Г., Таиров Ю.М. Технология полупроводниковых приборов. М., В.Ш., 1984.
  3. Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И.. Физические основы электронно-ионной технологии. М., В.Ш., 1984.
  4. Вендик С.Г., Горин Ю.Н., Попов В.Ф.. Корпускулярно-фотонная технология. М., В.Ш., 1984.
  5. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. М., В.Ш., 1986.
  6. Бер А.Ю., Минсор О.Е. Сборка полупроводниковых приборов и интегральных схем. М., В.Ш., 1986.
  7. Черняев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА. М., В.Ш., 1987.
  8. Коледов Л.А. Технология и конструирование микросхем, микропроцессоров и микросборок. Радио и связь, 1989.
  9. Парфенов С.Д. Технология микросхем М. В.Ш.,1990.
  10. Алехин А.П. Физико-химические основы субмикронной технологии. М., МИФИ, 1996.


б) дополнительная литература:
  1. Брюэр Дж. Р.. Электронно-лучевая технология в изготовлении микроэлектронных приборов. Радио и связь, 1984.
  2. Броудай И., Мерей Дж.. Физические основы микротехнологии. М., Мир, 1985.
  3. Риссел Х., руге И. Ионная имплантация. Пер. с нем. под ред. М.И. Гусева. М., Радио и связь, 1985.
  4. Таруи Я. Основы технологии сверхбольших интегральных схем. М., Радио и связь, 1985.
  5. Валиев К.А., раков А.В. Физические основы субмикронной литографии. М., Радио и связь, 1985.
  6. Дорфман В.Ф. Синтез твердотельных структур. М., Мир, 1986.
  7. Технология СБИС, под ред. С.Зи, пер. с англ. под ред. Чистякова Ю.Д., М., Мир, 1986.
  8. Киреев В.Ю., Данилин Б.С. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов. М., Радио и связь, 1987.
  9. Панфилов Ю.В., Рябов В.Т., Цветков Ю.Б. Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы. М., Радио и связь, 1988.
  10. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры. Под ред Ченга Л., Плога К. -М., Мир, 1989.
  11. Моряков О.С. Устройство и наладка оборудования полупроводникового производства. М., В.Ш., 1989.
  12. Моделирование полупроводниковых приборов и технологических процессов. Под ред. Д. Миллера. М., Радио и связь, 1989.
  13. Чистые помещения. Под ред. Хаякавы И. М., Мир, 1990.
  14. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств. Справочник. М., Радио и связь, 1991.
  15. Высоковакуумное производство в микроэлектронной промышленности. Под ред. Дюваль А. -М., Мир, 1991.
  16. Моро У. Микролитография. М., Мир, 1991.
  17. Автоматизация технологического оборудования микроэлектроники. Под ред. Сазонова А.А. М., В.Ш., 1991.
  18. Пипко А.И., Плисковский В.Я. Основы вакуумной техники. М., Энергоиздат, 1992.
  19. Мальгин С.Н. Элементная база электронного машиностроения. С.-П., РНИИ Электронстандарт, 1993.
  20. Неволин В.К. Основы туннельно-зондовой нанотехнологии. Учеб. пособие. М., Изд-во МИЭТ, 1996.
  21. Лучинин В.В., Дунаев А.Н., Казак-Казакевич А.З. и др. Атомно-молекулярная технология и диагностика. Учеб. пособие. С. Пб, Изд-во СПбГЭТУ, 1998.


6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины.
  • Компьютерная программа моделирования процесса электрохимического осаждения металлов.
  • Компьютерная программа моделирования процесса термического окисления кремния.
  • Компьютерная программа моделирования распределения примесей при диффузии.
  • Компьютерная программа моделирования распределения примесей при ионной имплантации.
  • Компьютерная программа моделирования процесса ионно-плазменного травления.
  • Компьютерная программа моделирования процесса ориентационно-чувствительного травления.
  • Компьютерная программа моделирования формирования изображения оптической литографией.
  • Компьютерная программа моделирования электронно-лучевого экспонирования резиста.


7. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
  • Лаборатория нанесения материалов:
  • установка газофазной эпитаксии;
  • установка электронно-лучевого испарения;
  • установка магнетронного распыления;
  • установка электрохимического осаждения.
  • Лаборатория модифицирования материалов:
  • установка термического окисления;
  • диффузионная печь;
  • установка ионной имплантации;
  • установка лазерного отжига.
  • Лаборатория травления материалов:
  • линия технохимической обработки;
  • установка ионно-плазменного травления;
  • установка ионного травления.
  • Лаборатория литографии:
  • линия литографии (установка отмывки пластин, центрифуга, установка ИК сушки);
  • установка контактного экспонирования;
  • установка проекционного экспонирования;
  • установка электронолитографии.
  • Участок сборки:
  • установка скрайбирования;
  • установка термокомпрессии;
  • установка ультразвуковой сварки;
  • установка лазерной сварки.
  • Участок контроля и измерений:
  • аппаратура для контроля чистоты и микроклимата;
  • аппаратура для контроля чистоты поверхности пластин;
  • оптические микроскопы;
  • интерферометр Линника;
  • эллипсометр;
  • растровый электронный микроскоп;
  • атомно-силовой микроскоп;
  • установки для вольтамперометрии и вольтфарадометрии.
  1. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.

Для реализации целей и задач курса предлагается предусмотреть в программе дисциплины курсовые работы. Требования к содержанию курсовой работы определяются характером задачи по исследованию конкретного типа технологического процесса, используемого базового материала и структуры создаваемого прибора. В курсовой работе должны быть отражены следующие вопросы:
  • анализ основных характеристик и параметров объекта исследования;
  • составление технологической карты создания объекта исследования;
  • выбор и обоснование отдельных технологических операций (способов) и аппаратуры для их реализации;
  • моделирование элементов технологического процесса;
  • выбор методик пооперационного контроля.


Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированных специалистов 6541.00 – «Электроника и микроэлектроника», специальность 201900 «Микросистемная техника»


Программу составили:


Лучинин В.В.

- профессор С.-Петербургского государственного электротехнического университета “ЛЭТИ”

Королев М.А.
- профессор Московского института электронной техники (Технический университет) «МИЭТ»

Корляков А.В..
- доцент С.-Петербургского государственного электротехнического университета “ЛЭТИ”


Программа одобрена на заседании Учебно-методического Совета по направлению подготовки дипломированных специалистов 654.100 – «Электроника и микроэлектроника»,

__15 ноября 2000 г.__ протокол №__4___________


Председатель Совета УМО по образованию в области автоматики, электроники, микроэлектроники и радиотехники, профессор

_______________________ Пузанков Д.В.