МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет № 1 - Неорганической химии и технологии
кафедра
"ТЕХНОЛОГИЯ ПРИБОРОВ И МАТЕРИАЛОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ"
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
По дисциплине “ПРОЦЕССЫ МИКРО- И НАНОТЕХНОЛОГИЙ”
Направление «ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОЭЛЕКТРОНИКА»
специальность
^
Составитель: к.х.н., доцент Д.В. Ситанов.
Иваново, 2011 г.
Учебно-методический комплекс составлен на основании требований ГОС высшего профессионального образования по направлению «Электроника и микроэлектроника» и специальности 210104 - МИКРОЭЛЕКТРОНИКА И ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКА
Р А Б О Ч А Я У Ч Е Б Н А Я П Р О Г Р А М М А
^
Курс 4; Семестр 8; Экзамен 8 сем; Зачет 8 сем;
Всего часов по дисциплине: 172
Аудиторные занятия: 78 час.
Лекции - 39 час.
Практические занятия - 13 час.
Лабораторные занятия - 39 час.
Самостоятельная работа - 94 час
1. ВВЕДЕНИЕ.
^
Целью дисциплины является изучение физико-химических основ и технологических процессов формирования элементов и компонентов интегральных микросхем. Дисциплина относится к блоку технологических дисциплин специальности и требует для своего изучения знаний в объеме циклов естественно-научных и общепрофессиональных дисциплин, устанавливаемых ГОС.
^
Специалист должен:
- Иметь представление:
- о технологии как науке, методах и приемах анализа технологических процессов;
- об основных технологических процессах производства микросхем различного назначения;
- о совокупности и состоянии решения проблем в области технологии поизводства микросхем в связи с основными тенденциями и перспективами развития электронного приборостроения;
- об основных причинах технологического брака на различных операциях технологического маршрута и о количественных методах оценки брака;
- о путях и способах автоматизации производственных процессов, автоматизированных линиях производства микросхем;
- знать и уметь использовать:
- способы управления фазовыми и химическими превращениями веществ в технологических процессах производства микросхем;
- способы формирования активных и пассивных элементов микросхем в процессе производства;
- способы и приемы автоматизированного управления технологическими процессами;
иметь навыки (опыт):
- выполнения технологической документации;
- разработки технологических схем производства материалов электронной техники;
- выбора методов и режимов проведения процессов, анализа их технологичности.
- выбора приемов и средств автоматизации технологических процессов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (Учебные модули).
2.1. МОДУЛЬ 1. Технология обработки подложек и нанесения покрытий.
2.5.1. Лекционный материал: 11 часов
Организационно - технологические основы производства изделий микро- и наноэлектроники; классификация и стандартизация базовых операций; производственная гигиена, чистота материалов и помещений;
Физико-химические методы очистки поверхности; оборудование и методы нанесения вещества в вакууме из молекулярных пучков; газофазное осаждение, жидкофазная эпитаксия; атомно-молекулярная сборка; оборудование и методы удаления вещества; газовое, жидкостное, ионно-плазменное травление; ориентационно-чувствительные процессы травления; оборудование и методы модифицирования вещества;
Физические свойства тонких пленок и методы их определения, толщина, внутренние напряжения, адгезионная прочность, электрическое сопротивление.
Ионное распыление, коэффициент распыления, скорость распыления, оценка степени загрязнения при ионном распылении, диодная система распыления на постоянном токе, высокочастотное распыление, триодная система ионного распыления, магнетронное распыление магнитных и немагнитных материалов; автоэмиссионное и ионно-кластерное распыление; реактивное распыление.
Вакуумно-термическое испарение, оценка степени загрязнения пленок, конструкции испарителей, испарение соединений и сплавов, распределение осажденных пленок по толщине, контроль процесса осаждения тонких пленок.
2.1.2. Лабораторные занятия 13 час.
Получение металлических пленок методами -термического испарения в вакууме, -диодного ионного распыления, -триодного ионного распыления, -магнетронного распыления и исследование их свойств: толщины, электрического сопротивления, спектральных характеристик.
Жидкостная очистка и травление полупроводниковых пластин.
Плазменное травление и очистка полупроводниковых пластин.
Определение скорости травления кремниевых пластин и толщины нарушенного слоя.
2.5.3. Практические занятия: 3 час.
Анализ, выбор и обоснование технологических режимов получения пленок с заданными свойствами.
Расчеты кинетики осаждения тонких пленок при различных методах осаждения и условиях (с применением ЭВМ ).
2.1.4. Самостоятельная работа: 23 час. Подготовка к коллоквиуму, практическим занятиям и письменному экзамену по модулю, оформление лабораторной работы..
2.2. Технология создания изолирующих ( оксидных ) и легированных слоев в производстве полупроводниковых приборов и ИС.
2.2.1. Лекционный материал: 12 часов. Конструктивно-технологические функции диэлектрических пленок и легированных слоёв; термическое окисление кремния, механизм роста и кинетика окисления, рост тонких окислов, различные способы окисления, заряд в окисле, перераспределение легирующей примеси на границе раздела фаз, дефекты при окислении;
Осаждение диэлектрических пленок, двуокись кремния, нитрид кремния, различные способы осаждения;
Ионное легирование, источники ионов, системы формирования и сепарации ионных пучков, профиль распределения внедренных ионов, применения ионного легирования; термический и корпускулярно-лучевой отжиг;
Технология формирования легированных слоев, полупроводниковых слоев методом термической диффузии, основы процесса диффузии и влияние на него технологических факторов, характеристики и выбор диффузантов, технология и контроль диффузионных процессов.
Технология получения эпитаксиальных полупроводниковых слоев. Общие принципы, влияние технологических факторов на рост эпитаксиальных слоев, легирование эпитаксиальных слоев. Особенности выращивания эпитаксиальных слоев кремния, арсенида галлия. Ориентационно-чувствительные процессы травления. Кластерные технологические комплексы. Аппаратура для проведения процессов.
2.2.2. Лабораторные занятия: 13 часов.
Исследование термического окисления кремния, плазменное и плазменно-термическое окисление кремния, термическое легирование кремния, исследование возможностей лазерной технологии легирования полупроводниковых материалов.
2.2.3. Практические занятия: 4 часа.
Сравнительный анализ, выбор и обоснование технологических режимов получения диэлектрических слоев, анализ процесса и расчеты распределения концентрации примесей при диффузионном легировании (с применением ЭВМ).
2.2.4. Самостоятельная работа: 23 часа.
Подготовка к практическим занятиям и письменному экзамену
2.3. Технология литографических процессов
2.3.1. Лекционный материал: 8 часов.
Значение и место литографии в технологии полупроводниковых приборов и ИС; фотолитография, основные законы фотохимии, физико-химические свойства фоторезистов, методы нанесения фоторезистов. Фотошаблоны, требования к ним, методы изготовления фотошаблонов, маскирующие покрытия фотошаблонов, экспонирование, различные методы и особенности технологии, принципы совмещения при экспонировании, проявление, сушка и задубливание; усовершествования традиционного способа литографии, многослойные пленки резистов, обратная фотолитография. Электронолитография, методы экспонирования, ограничения электронолитографии; рентгенолитография, особенности применения; ионолитография, особенности применения; имплантография; оборудование и методы литографии; стереолитография; нанолитография; сравнительный анализ различных методов микролитографии.
2.3.2. Лабораторные занятия : 13 часов
фотолитографическое формирование рисунка (комплексная лабораторная работа);
2.3.3. Практические занятия: 3 часа.
Сравнительный анализ, выбор и обоснование метода и технологических режимов литографического процесса;
Расчеты параметров литографических процессов (с применением ЭВМ).
2.3.4. Самостоятельная работа: 24 часа. Подготовка к практическим занятиям и письменному экзамену по модулю.
2.4. Управление качеством продукции и АСУТП в производстве изделий микроэлектроники.
2.4.1. Лекционный материал. 8 часов.
Аппаратурная и топохимическая интеграция процессов микротехнологии; самоформирование; интегрированные кластерные технологические комплексы; системный подход к управлению качеством продукции; ЕСТД и её применение; структура и функции АСУТП; оптимизация контрольно-измерительных операций; зависимость показателей качества и надежности изделий от показателей качества технологического процесса; физико-технологические и экономические ограничения интеграции и миниатюризации; эксплуатация и сервисное обслуживание микроэлектронного производства.
2.4.2. Перечень лабораторных работ: Лабораторные работы по этому модулю выполняются в совокупности с технологическими работами.
2.4.3. Практические занятия: 3 часа
- выбор технических средств для автоматизации и управления технологическими процессами;
- использование ЭВМ в автоматизированных системах управления и контроля;
- техническая документация технологического процесса.
2.4.4. Индивидуальная и самостоятельная работа: 24 час. Подготовка к практическим занятиям и письменному экзамену по модулю.
ПРИМЕЧАНИЕ: Лабораторный практикум по данной дисциплине организуется в виде УНИРС, т.е. выполняется единая творческая работа исследовательского или технологического характера, охватывающая материал всего курса или нескольких модулей.
^
3.1. Контрольные работы - письменные экзамены или тестирование по каждому модулю, всего 4, на 4, 8, 11, 14 неделях.
4. ЛИТЕРАТУРА
4.1. Основная литература:
1. Киреев В., Столяров А. Технологии микроэлектроники. Химическое осаждение из газовой фазы. М. Техносфера. 2006. 192 с.
2. Меньшутина Н.В. Введение в натотехнологию. Калуга: Изд-во научной литер. Бочкаревой Н.Ф. 2006. 132 с.
3. Пул Ч., Оуэнс Ф. Мир материалов и технологий нанотехнологии. М.: Техносфера, 2004.
4. Нанотехнологии в электронике /Под ред. Ю. А. Чаплыгина. - М. : Техносфера, 2005. - 446 с.
5. Красиков Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП-
транзисторов. В 2 частях. Часть 1. М.: Техносфера. 2002. 416 с.
6. Медведев А. М. Печатные платы. Конструкции и материалы. - М. : Техносфера, 2005. - 302 с.
7. Медведев, А. М. Технология производства печатных плат. - М. : Техносфера, 2005. - 358 с.
8. Пул Ч. Нанотехнологии : учеб. пособие/пер. с англ. под ред. Ю. И. Головина. 2-е изд.,
доп. - М. : Техносфера, 2005.
9. А.И. Гусев. Нономатериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М.: Физматлит, 2005, 416 с.
10. Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века / Пер. с англ. М.: Техносфера, 2003.
4.2. Дополнительная литература:
1. Коледов Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1989, 400с.
2. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем: Учеб. пособие для вузов. М.: ВШ, 1979, 368 с.
3. Моро У. Микролитография: Принципы, методы, материалы: В 2 ч.: Пер.с англ. Ч.1,(2). М. : Мир, 1990. – 606 с. (632) с.
4. Процессы микро- и нанотехнологий. Лабораторный практикум. Часть 1, (2). Иваново, 2006. 143 с. (136 с.).
5. Неволин В. К. Зондовые нанотехнологии в электронике. - М. : Техносфера, 2005. - 148 с.
6. Эггинс Б. Химические и биологические сенсоры / пер. с англ. М. А. Слинкина . М. : Техносфера, 2005. - 335 с.
7. Коутс Р. Интерфейс "человек-компьютер": Пер.с англ. / Под ред. В.Ф.Шаньгина. М.: Мир, 1990. - 501с.
8. Гусев, А. И. Нанокристаллические материалы. - М. : Физматлит. 2000. 222 с.
9. Крапухин В.В., Соколов И.А., Кузнецов Г.Д. Технология материалов электронной техники. Теория процессов полупроводниковыой технологии. М.: МИСИС, 1995, 496 с.
10. МОП-СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов. Под. ред. Антонетти П., Антониадиса Д. и т.д. Пер. с агл., под ред. Суриса Р.А. М.: Радио и связь, 1988, 496 с.
11. Технология СБИС. В 2-х книгах, пер.с англ., М., Мир,1986.
12. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств, Справ. Радио и связь, 1991, 528с.
13. Черняев В.Н.Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров.
М.: Радио и связь, 1987, 464с.
14. Маллер Р., Кейминс Т. Элементы интегральных схем: Пер. с англ. М.: Мир, 1989, 630 с.
^
- база данных по технологии производства материалов электронной техники, контролирующе-обучающий модуль (электронный учебник).
- программы для расчета кинетики отдельных технологических процессов.
- учебный сайт кафедры ТПиМЭТ : http://www.isuct.ru/tpimet_les/
^
Количество баллов в соответствии с действующей в университете рейтинговой системой, которое может набрать студент
Семестр
|
Контрольн. точки
|
Название темы изучения
|
Вид отчетности
|
Срок сдачи (неделя)
|
Рейтинг (баллы)
|
8
|
1
|
Модуль 1: Изучение технологических подходов изготовления однослойных, двухслойных, многослойных печатных плат и фотошаблонов при их изготовлении. Изучение технологии поверхностного монтажа компонентов (ТПМК) при изготовлении печатных плат.
|
Отчет по работе № 1, 2, 3
Коллоквиум 1
|
2, 3, 4
4
|
17
|
2
|
Модуль 2: Изучение планарно-эпитаксиальной технологии изготовления полупроводниковых микросхем на базе биполярных транзисторов (материалы, технологические подходы, используемое оборудование)
|
Отчет по работе № 4, 5.
Коллоквиум 2
|
6, 7
8
|
17
|
3
|
Модуль 3: Изучение технологии изготовления МДП интегральных микросхем (технологические маршруты, конструкция и топология интегральных микросхем)
|
Отчет по работе № 6, 7.
Коллоквиум 3
|
10, 11
12
|
16
|
Экзамен
|
50
|
Итого за семестр
|
100
|
^
1. Киреев В., Столяров А. Технологии микроэлектроники. Химическое осаждение из газовой фазы. М. Техносфера. 2006. 192 с. (35 экз).
2. Меньшутина Н.В. Введение в натотехнологию. Калуга: Изд-во научной литер. Бочкаревой Н.Ф. 2006. 132 с. (45 экз).
3. Ю.М.Таиров, В.Ф.Цветков. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов. СПб., Изд. Лань, 2002 г., 418 с. (50 экз.)
4. Моро У. Микролитография: В 2 ч., ч.1,ч.2. /Пер.с англ. -М.:Мир, 1990.- 606 с. (10 экз.)
5. А.А. Барыбин. Физико-технологические основы электроники. СПб, Лань, 2001 г., 268 с. (20 экз.).
6. Пул Ч., Оуэнс Ф. Мир материалов и технологий нанотехнологии (5 экз).
7. Красиков Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП- транзисторов. В 2 частях. Часть 1. М.: Техносфера. 2002. 416 с. (3 экз).
8. Медведев А. М. Печатные платы. Конструкции и материалы. - М. : Техносфера, 2005. - 302 с. (3 экз).
9. Медведев, А. М. Технология производства печатных плат. - М. : Техносфера, 2005. - 358 с. (10 экз).
10. Пул Ч. Нанотехнологии : учеб. пособие/пер. с англ. под ред. Ю. И. Головина. 2-е изд., доп. - М. : Техносфера, 2005. (3 экз).
11. А.И. Гусев. Нономатериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М.: Физматлит, 2005, 416 с. (Научная библиотека).
12. Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века / Пер. с англ. М. : Техносфера, 2003. (1 экз).
13. Д.А. Шутов, Д.В. Ситанов. Процессы микро- и нанотехнологий. Лабораторный практикум. Часть 1, (2). Иваново, 2006, 143 с. (136 с.). (90 экз – 1 часть; 90 экз – 2 часть).
^
- база данных по технологии производства материалов электронной техники,
- контролирующее - обучающий модуль (электронный учебник).
- программы для расчета кинетики отдельных технологических процессов.
- Учебный сайт каф. ТПиМЭТ http://www.isuct.ru/tpimet_les/ с раздаточным материалом для самостоятельной проработки студентом.
^
Семестр
|
Номер работы
|
Название работы
|
Выполнение (недели)
|
Часы
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
8
|
1
|
Технологические процессы изготовления однослойных, двухслойных и многослойных печатных плат
|
1
|
4
|
2
|
Конструкция и технология поверхностного монтажа интегральных микросхем
|
2
|
4
|
3
|
Методы и технология изготовления фотошаблонов для производства печатных плат
|
3
|
4
|
4
|
Материалы для полупроводниковых микросхем и гибридных интегральных микросхем
|
5
|
4
|
5
|
Изучение планарно-эпитаксиальной технологии изготовления полупроводниковых микросхем на биполярных транзисторах
|
6
|
4
|
6
|
Изучение технологии изготовления МДП интегральных микросхем
|
9
|
4
|
7
|
Изучение элементной базы, топологии и конструкции полупроводниковых интегральных микросхем
|
10
|
4
|
^
Все лабораторные занятия проводятся в лабораториях кафедры «Технология приборов и материалов электронной техники» на специализированных лабораторных стендах. В качестве технических средств используются соответствующие лабораторные стенды, оптические средства увеличения изображения (увеличительные стекла), микроскопы типа МИН-5. Образцы объектов исследования скомпонованы в кассетах по вариантам выполнения (всего 10 вариантов на каждую работу).
^
В самостоятельную работу включается:
Заблаговременная подготовка к выполнению лабораторных работ и практическим занятиям.
Ведение лабораторного журнала вне аудиторных занятий и подготовка отчета обо всех выполненных работах.
Подготовка к сдаче лабораторных работ по темам, предусмотренным учебным планом.
На самостоятельную проработку выносятся следующим темы:
- Химическое травление технологических слоев в технологии микроэлектроники;
- Фоторезисты, электронорезисты и их характеристики;
- Ионно-лучевая и голографическая литография;
- Факторы, влияющие на скорость роста пленки окисла кремния, при его выращивании в технологии микроэлектроники;
- Получение и свойства пленок нитрида кремния, поликристаллических пленок кремния и карбида кремния;
- Описание и технические характеристики типового технологического оборудования для электронно-лучевого экспонирования, совмещения и экспонирования при фотолитографии, ионного внедрения, термического окисления кремния, пиролитического и плазмохимического осаждения пленок, проявления и сушки фоторезиста, проекционной фотолитографии и рентгенолитографии (соответствующий материал выдается студентам в электронном виде и опубликован на сайте информационных технологий ИГХТУ (UMO)) .
- Свойства и области применения углеродных нанотрубок в технологии микро и наноэлектроники, основы биотехнологии и генной инженерии (соответствующий материал выдается студентам в электронном виде и опубликован на учебном сайте кафедры ТПиМЭТ (http://www.isuct.ru/tpimet_les/).
^
Условием получения зачета по дисциплине является:
Выполнение студентом всех лабораторных работ, предусмотренных данным курсом.
Сдача отчетов (защита) по проделанным лабораторным работам.
Успешная сдача всех коллоквиумов.
Экзаменационные вопросы для курса
«Процессы микро- и нанотехнологий»
^
История и предпосылки использования термина «нанотехнология». Понятие термина «высокие технологии» применительно к промышленности в целом и микроэлектронике в частности.
Понятие микро- и наноэлектроники: характерные черты, тенденции развития, объем и номенклатура выпускаемой продукции. Закон Мура.
Факторы, влияющие на ограничения размеров элементов интегральных схем и возможные пути их преодоления.
Понятие планарно-эпитаксиальной технологии: особенности и характерные черты. Понятие основных и вспомогательных технологических операций.
Классификация операций планарно-эпитаксиальной технологии в зависимости от характера воздействия на используемые материалы, цели операции и конечного результата.
Назначение операций очистки в технологии микроэлектроники, типы загрязнений и их источники.
Общая классификация методов очистки подложек, их назначение и возможности. Преимущества и недостатки различных методов очистки подложек.
Жидкостная очистка подложек в технологии микроэлектроники: их назначение, возможности, преимущества и недостатки. Понятие полирующих, селективных и анизотропных травителей.
Классификация, возможности, преимущества и недостатки сухих методов обработки подложек при их очистке.
Эпитаксиальное наращивание полупроводниковых слоев. Определение эпитаксиального наращивания слоев. Понятие гомоэпитаксии (автоэпитаксии), хемоэпитаксии, гетероэпитаксии.
Физико-химическая сущность газофазной эпитаксии, как классического примера гетерогенного процесса (рассмотреть стадии этого гетерогенного процесса и возможные лимитирующие стадии). Факторы, от которых зависит скорость роста эпитаксиального слоя и его качество.
Обобщенная структурная схема установки газофазной эпитаксии, регламент работы этой установки. Основные блоки и их назначение.
Физико-химическая сущность процессов автолегирования при реализации газофазного наращивания эпитаксиальной пленки. Назначение и способы легирования эпитаксиальной пленки. Преимущества и недостатки автолегирования.
Жидкофазная эпитаксия: определение, назначение, область применения, преимущества и недостатки.
Общая классификация, номенклатура и назначение маскирующих, изолирующих и пассивирующих слоев, используемых в технологии микроэлектроники.
Назначение и примеры использования тонких пленок SiO2 в технологии микроэлектроники. Сравнительная характеристика этих пленок с другими типами тонких пленок, используемых для целей изоляции, маскирования и пассивации технологических слоев в технологии микроэлектроники.
Назначение и примеры использования тонких пленок Si3N4 в технологии микроэлектроники. Сравнительная характеристика этих пленок с другими типами тонких пленок, используемых для целей изоляции, маскирования и пассивации технологических слоев в технологии микроэлектроники.
Назначение и примеры использования пленок и слоев поликристаллического кремния и карбида кремния в технологии микроэлектроники. Сравнительная характеристика этих слоев с другими типами тонких пленок, используемых для целей изоляции, маскирования и пассивации технологических слоев в технологии микроэлектроники.
Физико-химическая сущность термического окисления кремния для целей создания тонких пленок SiO2. Физико-химические и кинетические особенности роста пленки в сухом и увлажненном кислороде. Преимущества и недостатки данных подходов. Промышленная реализация процесса получения пленок SiO2.
Оборудование для термического окисления кремния. Назначение основных функциональных блоков реакционной камеры для окисления кремния и регламент работы этой установки. Конструкционные особенности и регламент работы однозонной диффузионной печи СДО-125/3 и автоматизированных диффузионных систем типа АДС-3-100(150) и АДС-6-100(150).
Основные типы брака, получаемые при реализации технологического процесса термического окисления кремния и пути их устранения. Понятие температурного профиля термического окисления кремния.
Особенность термического окисления кремния при повышенном давлении и в галогенсодержащих средах. Преимущества и недостатки подобного проведения процесса с анализом свойств получаемых диэлектрических пленок.
Анализ факторов, влияющих на скорость роста пленки окисла кремния при промышленной реализации технологического процесса: эффекты ориентации кристалла, эффекты концентрации легируюшей примеси, повышенное давление, введение в реактор химически активных тяжелых частиц (HCl–O2), наличие зарядов в окисле.
Физико-химическая сущность пиролитического осаждения пленок SiO2. Преимущества и недостатки данного подхода по сравнению с термическим окислением кремния. Сравнительная характеристика качества пленок, получаемых методом пиролитического осаждения по сравнению с другими методами.
Оборудование для пиролитического осаждения пленок SiO2 на примере промышленной установки «ИЗОТРОН». Назначение конструкционных блоков установки «ИЗОТРОН» и регламент ее работы.
Физико-химическая сущность плазмохимического осаждения пленок SiO2. Преимущества и недостатки данного подхода по сравнению с другими методами получения пленок SiO2. Сравнительная характеристика качества пленок, получаемых методом плазмохимического осаждения по сравнению с другими методами.
Оборудование для плазмохимического осаждения пленок SiO2 на примере промышленной установки УВП-2М (УВП-4АМ). Назначение конструкционных блоков установки УВП-2М (УВП-4АМ) и регламент ее работы.
Свойства и назначение пленок «нитрида кремния», применяемых в технологии микроэлектроники. Методы получения пленок нитрида кремния: прямое азотирование, пиролитическое осаждение, нитрирование галогенидов кремния. Преимущества и недостатки этих методов при их промышленной реализации.
Структура и свойства поликристаллических пленок кремния, применяемых в технологии микроэлектроники. Анализ возможных механизмов роста зерен поликристаллических пленок в процессе их нанесения или термообработки.
Методы получения поликристаллических пленок кремния: гидридный метод, хлоридный метод. Назначение, преимущества и недостатки этих методов при их промышленной реализации.
Понятие литографического процесса в технологии микроэлектроники. Определение, возможности литографии, достоинства и недостатки, стадии литографической обработки как последовательности основных и вспомогательных технологических операций.
Классификация литографических процессов: в зависимости от способа переноса изображения на подложку, в зависимости от типа используемого резиста, в зависимости от длины волны используемого излучения. Анализ факторов, обуславливающих широкое использование литографии в планарно-эпитаксиальной технологии.
Назначение фоторезистов и их типы, применяемых в технологии изготовления различных типов микросхем и печатных плат. Функции, выполняемые фоторезистами в процессе фотолитографии.
Физико-химическая сущность экспонирования и проявления различных типов фоторезистов. Определение основных параметров фоторезистов: светочувствительность, разрешающая способность, кислотостойкость (фактор травления), адгезия к подложке, технологичность.
Основные методы нанесения и сушки фоторезиста. Сравнительная характеристика этих методов, области их применения в технологии микроэлектроники.
Операции совмещения и экспонирования при реализации литографического процесса в технологии микроэлектроники. Особенности этих операций и типы используемого оборудования.
Назначение и реализация операций сушки при проведении литографической обработки полупроводниковых пластин в технологии микроэлектроники. Особенности операций сушки при использовании в технологии различных типов фоторезистов.
Назначение и место операций травления в планарно-эпитаксиальной технологии формирования микроэлектронных структур. Анализ и обоснование целесообразности при выборе конкретного способа реализации операции травления в технологии микроэлектроники. Преимущества и недостатки различных способов травления технологических слоев.
Физико-химическая сущность химического травления технологических слоев в технологии микроэлектроники. Привести примеры технологических слоев и способы их жидкостного травления. Преимущества и недостатки жидкостной обработки подложек. Основные параметрами режима травления, от которых зависят как его скорость и воспроизводимость размеров получаемых рельефов.
Классификация методов безжидкостного травления технологических слоев в технологии микро- и наноэлектроники. Преимущества и недостатки различных методов «сухой» обработки подложек.
Назначение и место операций плазмохимического травления различных материалов в технологии микроэлектроники. Преимущества и недостатки плазмохимического травления технологических слоев. Плазмообразующие газы, используемые в технологии.
Назначение и место лучевых технологий при обработке подложек в технологии микро- и нано- электроники. Схемы реактивного ионно-лучевого и ионно-плазменного травления. Физико-химическая сущность данных процессов.
Назначение и место лучевых технологий при обработке подложек в технологии микро- и наноэлектроники. Конструкции, назначение и принцип действия источника ионов с ВЧ индуктором и ионного источника Пеннинга.
Назначение и место лучевых технологий при обработке подложек в технологии микро- и наноэлектроники. Конструкции, назначение и принципы действия ионных источников Нильсена и Морозова.
Назначение и место лучевых технологий при обработке подложек в технологии микро- и наноэлектроники. Конструкции, назначение и принципы действия ионных источников типа «ДУАПЛАЗМОТРОН».
Способы удаления слоя фоторезиста с подложки: сравнительная характеристика различных способов с указанием последовательности операций, используемого оборудования и материалов (сырья).
Понятие проекционной и контактной фотолитографии. Оптические эффекты при фотолитографии. Возможные источники брака на операциях переноса изображения с фотошаблона на подложку.
Электронолитография: определение, особенности реализации, преимущества и недостатки по сравнению с фотолитографией. Способы непосредственного формирования элементов изображения на полупроводниковых подложках с использованием электронолитографии.
Электронорезисты: их характеристики (чувствительность, контраст, разрешающая способность, плазмостойкость, температура стеклования, кроющая способность) и методы их контроля. Механизмы экспонирования и проявления различных типов электронорезистов.
Механизмы и закономерности реализации электронно-лучевой литографии. Зависимости формы клина проявления на различных по толщине слоях электронорезиста. Влияние эффекта близости при электронолитографии на возникновение брака.
Рентгенолитография: определение, особенности реализации, преимущества и недостатки по сравнению с фотолитографией и электронолитографией. Способы переноса изображения с рентгеношаблона на рабочую площадь подложек. Рентгенорезисты, их свойства и характеристики.
Технология изготовления ренгеношаблонов. Требования, предъявляемые к рентгеношаблонам.
Обобщенная характеристика оборудования для рентгенолитографии: блок схема установки, требования, предъявляемые оборудованию, основные конструкционные узлы.
Характеристика методов, используемых в технологии микро- и нано- электроники, для создания в объеме полупроводниковой пластины участков с заданной величиной удельного сопротивления. Преимущества, недостатки, характеристики и назначение различных методов.
Высокотемпературная диффузия. Назначение и характеристика метода. Механизмы диффузии примеси в полупроводник. Преимущества и недостатки метода.
Высокотемпературная диффузия. Виды и источники легирующих примесей, используемые в современной технологии микроэлектроники. Назначение и классификация легирующей примеси.
Высокотемпературная диффузия. Модели распределения примеси при диффузии. Использование данных моделей для качественного описания двухстадийного способа внедрения примеси в полупроводник за счет диффузионных процессов.
Способы проведения двухстадийной высокотемпературной диффузии примеси в полупроводник. Необходимость и целесообразность двухстадийной диффузии.
Характеристика технологического оборудования для проведения диффузии в «открытой трубе». Специфика конструкционного оформления реактора в зависимости от типа используемого источника примеси.
Характеристика технологического оборудования для проведения диффузии в замкнутом объеме (ампульный и бокс методы). Специфика конструкционного оформления реактора в зависимости от типа используемого источника примеси.
Общая классификация и виды дефектов, возникающих при реализации высокотемпературной диффузии примеси в объем полупроводника и пути их устранения.
Ионное внедрение примеси в объем полупроводника. Назначение, возможности и области применения данной технологической операции. Преимущества и недостатки ионного внедрения (имплантации, легирования) по сравнению с высокотемпературной диффузией.
Классификация оборудования для ионного внедрения примеси в объем полупроводника. Конструкционное оформление установок ионного внедрения (имплантации, легирования) и назначение отдельных блоков. Требование к установкам в целом и их отдельным блокам.
Регламент установок ионного внедрения примеси в объем полупроводниковых пластин (материалов). Требования к вакуумной системе и откачным системам установок ионного внедрения (имплантации, легирования).
Технология поверхностного монтажа компонентов (ТПМК). Характеристика технологии, необходимость перехода на новый тип корпуссирования радиоэлементов. Преимущества и недостатки технологии ТПМК.
Характеристика современных технологий изготовления печатных плат: основные технологические операции, используемые материалы, система электрических и эксплуатационных параметров оценки качества печатных плат.
^
Основы молекулярной электроники: основные приоритеты и этапы развития. Преимущества и недостатки молекулярных электронных устройств по сравнению с полупроводниковыми устройствами.
Основные положения подхода фон Неймана, Мак Каллоха и Питтса в организации вычислительного процесса. Понятие нейронных сетей.
Биомолекулярные объекты как элементная база вычислительных устройств. Преимущества и недостатки биомолекулярных объектов по сравнению с полупроводниковыми материалами.
Биомолекулярные объекты как элементная база вычислительных устройств. История и перспективы их применения. Примеры биомолекулярных устройств (молекулярный диод Авирама и Ратнера, молекула хироптицена, перспективы использования бактериородопсина).
Понятие биомолекулярных (молекулярных) распределенных реакционно-диффузионных сред как представителей оптимальных специализированных нейронных сетей.
Перспективы использования достижений генной инженерии в электронике.
Перспективы использования новых материалов в технологии микро- и наноэлектроники. Применение фуллеренов и углеродных нанотрубок в технологии.
Перспективы использования углеродных нанотрубок в технологии изготовления транзисторов и энергонезависимой оперативной памяти NRAM (Nonvolatile Random Access Memory).
Понятие управляемого механосинтеза в технологии наноэлектроники. Возможности и назначение реплицируемых нанороботов (по представлениям Э.Дрекслера).
Основные физико-химические проблемы промышленной реализации и использования нанороботов в технологии.
Этапы реализации идей Э.Дрекслера в отношении создания промышленных нанороботов. Основные пути решения данной задачи, достигнутые успехи.
Перспективы применения трехмерных нанокомпозитов на основе упорядоченных структур наносфер кремнезема в технологии наноэлектроники (характеристики, возможные пути применения).
Перспективы создания порядочных, трехмерных структур в технологии опто- и наноэлектроники (назначение и их синтез).
Назначение и необходимость вовлечения в технологию микро- и наноэлектроники новых материалов. Назначение, преимущества и область применения трехмерных структур технологического опала (инвертированного опала с подрешеткой пустот опала) с введенным в его состав полупроводниковым материалом.
^
Расширение возможностей самостоятельного изучения материала студентами, который носит ознакомительный и справочный характер (выдача данного материала в электронном виде).
Стимулирование студентов в отношении поиска информации по новому технологическому оборудованию в сети Интернет, а также в периодической литературе.
Проведение семинарских занятий в виде дискуссии по теме, подготавливаемой одним из студентов, в виде реферата.
|
