TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE 2. Kod przedmiotu

Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 1 z 1
KARTA PRZEDMIOTU
(pieczęć wydziału)
1. Nazwa przedmiotu: TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE
2. Kod przedmiotu: TM
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012
4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów: ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA (WYDZIAŁ AEiI)
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność:
9. Semestr: 5
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Elektroniki
11. Prowadzący przedmiot: dr inż. Krzysztof Waczyński
12. Przynależność do grupy przedmiotów:
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
przedmioty wspólne
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: elementy elektroniczne,
16. Cel przedmiotu: Celem przedmiotu prowadzonego w formie wykładu oraz laboratoriów jest
usystematyzowanie wiedzy w tak szybko rozwijającej się obecnie dziedzinie, jakimi są nowe techniki i
technologie wytwarzania elementów, czy układów elektronicznych. W trakcie wykładu szczególną uwagę
zwrócono na zarysowanie zagadnień związanych z wytwarzaniem przyrządów półprzewodnikowych,
monolitycznych układów scalonych oraz hybrydowych układów warstwowych, w tym realizowanych przy
wykorzystaniu techniki LTCC. Wykład ma na celu przedstawienie wybranych procedur (wytwarzania
monokryształów, epitaksji CVD, MBE, LPE, fotolitografii, rentgenolitografii, jonolitografii,
elektronolitografii, wytwarzania warstw dielektrycznych, domieszkowania dyfuzyjnego i implantacji
jonów, metalizacji i innych), które pozwalają na świadome i celowe modyfikowanie własności ciała
stałego (półprzewodnika) w celu wytworzenia określonych struktur półprzewodnikowych, czy wybranych
fragmentów układów elektronicznych realizowanych technikami warstwowymi..
17. Efekty kształcenia:1
Nr
1
2
1
Opis efektu kształcenia
Ma elementarną wiedzę w zakresie materiałów
stosowanych w przemyśle elektronicznym. Zna i
rozumie procesy, które są stosowane do wytwarzania
elementów elektronicznych, układów scalonych i
mikrosystemów. Zna podstawowe wymagania
związane z bezpieczeństwem i higieną pracy w
przemyśle elektronicznym
Orientuje się w obecnym stanie oraz najnowszych
trendach rozwojowych elektroniki tyczących się
metod i sposobów wytwarzania nowoczesnych
struktur półprzewodnikowych . Ma elementarną
wiedzę na temat cyklu życia urządzeń i systemów
elektronicznych
należy wskazać ok. 5 – 8 efektów kształcenia
Metoda sprawdzenia
efektu kształcenia
Forma
prowadzenia
zajęć
Sprawdzian pisemny
(test)
Wykład
Sprawdzian pisemny
(test)
Wykład
Odniesienie
do efektów
dla kierunku
studiów
K1_W02
K1_W05
K1_W13
Z1-PU7
3
4
5
Potrafi pozyskiwać informacje z literatury na temat
technologii wytwarzania nowoczesnych struktur
półprzewodnikowych, dokonywać ich interpretacji,
formułować i uzasadniać opinie. Potrafi zaplanować i
przeprowadzić pomiary charakterystyk elektrycznych
i optycznych, a także ekstrakcję podstawowych
parametrów charakteryzujących materiały i elementy
elektroniczne. Potrafi przedstawić uzyskane wyniki
w formie liczbowej i graficznej, dokonać ich
interpretacji i wyciągnąć właściwe wnioski
Potrafi opisać równaniami matematycznymi
podstawowe operacje technologiczne
wykorzystywane przy wytwarzaniu struktur
półprzewodnikowych w technologii krzemowej, takie
jak: utlenianie termiczne krzemu, domieszkowanie
dyfuzyjne, implantacja jonów
Potrafi zaprojektować prosty obwód drukowany,
zaplanować proces jego realizacji, przeprowadzić
montaż elementów elektronicznych
Ćw.
L.30
P.0
Strona 2 z 2
Sprawdziany w
ramach kontroli
poziomu
przygotowania do
ćwiczeń
laboratoryjnych
laboratorium
K1_U01
K1_U12
Sprawdzian w ramach
kontroli poziomu
przygotowania do
ćwiczeń
laboratoryjnych
Laboratotium
K1_U07
Sprawdziany w
ramach kontroli
poziomu
przygotowania do
ćwiczeń
laboratoryjnych
Ocena zaangażowania
studenta w pracę
laboratoryjną
Laboratorium K1_U18
K1_U19
Rozumie pozatechniczne aspekty i skutki
działalności inżyniera-elektronika, w tym wpływ
6
poznanych technologii na środowisko i związaną z
tym odpowiedzialnością za podejmowane decyzje.
Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną
oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy
zespołowej
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
W.30
WYDANIE N1
Laboratorium K1_K02
K1_K04
Sem.0
19. Treści kształcenia:
(oddzielnie dla każdej z form zajęć dydaktycznych W./Ćw./L./P./Sem.)
WYKŁAD
Wprowadzenie pojęć mikroelektronika, mikrostruktura, podstawowe typy struktur mikroelektronicznych.
Wytwarzanie układów mikroelektronicznych. Podstawowe operacje technologiczne w elektronice
półprzewodnikowej Czynniki decydujące o uzysku produkcyjnym. Czystość pomieszczeń
technologicznych. Zapylenie przestrzeni roboczych, Wymagania stawiane materiałom w produkcji
mikroelektronicznej. Czystość wody i odczynników chemicznych. Miary czystości wody i metody
oczyszczania. Dejonizacja. Usuwanie zanieczyszczeń mechanicznych – filtracja. Filtracja odczynników
chemicznych. Materiały półprzewodnikowe stosowane w produkcji przyrządów półprzewodnikowych i
układów scalonych – krzem, arsenek galu, fosforek indu. Wytwarzanie monokryształów. „Wyciąganie”
monokryształów krzemu metodą Czochralskiego, wytwarzanie monokryształów arsenku galu.
Wytwarzanie monokryształów metodą „topienia strefowego” Wytwarzanie krzemowych płytek
podłożowych. Cięcie, szlifowanie, polerowanie. Obróbka chemiczna powierzchni płytek. Specjalne metody
technologiczne wytwarzania struktur półprzewodnikowych. Epitaksja – rodzaje epitaksji, typy struktur
epitaksjalnych. Sposoby realizacji procesu epitaksji – epitaksja z fazy ciekłej, gazowej, epitaksja z wiązek
molekularnych. Metody próżniowe wytwarzania warstw epitaksjalnych. Epitaksja z wiązek molekularnych.
Epitaksja metodą chemicznego osadzania z par CVD. Wytwarzanie krzemowych warstw epitaksjalnych
metodą CVD – reaktory. Epitaksja warstw krzemogermanu. Epitaksja ze związków krzemoorganicznych
MOCVD. Epitaksja z fazy ciekłej LPE. Wytwarzanie warstw dielektrycznych. Funkcje warstw
dielektrycznych w technologii struktur półprzewodnikowych. Wytwarzanie warstw dwutlenku krzemu.
Utlenianie termiczne – opis kinetyki procesu utleniania, metody utleniania, aparatura. Własności warstw
dwutlenku krzemu. Wytwarzanie warstw azotku krzemu. Litografia – rodzaje litografii, czynniki
modyfikujące własności warstwy kopiowej. Fotolitografia. Etapy procesu fotolitografii, metody
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 3 z 3
naświetlania warstwy kopiowej, wywoływanie, trawienie. Metody suchego trawienia. Ograniczenia
metody fotolitografii. Rentgenolitografia – aparatura. Maskowanie w rentgenolitografii. Eektronolitografia,
jonolitografia. Domieszkowanie półprzewodników. Domieszkowanie dyfuzyjne. Matematyczny opis
dyfuzji – prawa Ficka. Sposoby realizacji procesu domieszkowania dyfuzyjnego. Metody domieszkowania
krzemu borem, fosforem i arsenem. Implantacja jonów –idea metody. Aparatura – implantator jonów.
Oddziaływanie jonów z ciałem stałym – mechanizmy wyhamowania jonów. Wykorzystanie implantacji
jonów do realizacji struktur półprzewodnikowych. Efekt „kanałowania”. Metalizacja struktur
półprzewodnikowych. Własności złącza metal-półprzewodnik. Aluminium jako podstawowy materiał do
wytwarzania warstw kontaktowych na krzemie. Technologie hybrydowych układów warstwowych.
Elementy struktur i układów elektronicznych realizowanych technikami warstwowymi. Podłoża układów
hybrydowych. Hybrydowe układy cienkowarstwowe. Metody wytwarzania cienkich warstw metalicznych,
rezystywnych i dielektrycznych. Technologia grubowarstwowa. Technika druku sitowego, wypalanie past.
Rodzaje past – przewodzące, rezystywne, dielektryczne. Układy hybrydowe z wykorzystaniem ceramiki
niskotemperaturowej – LTCC. Etapy wytwarzania układów LTCC. Struktury sensorowe wytwarzane
techniką LTCC
LABORATORIUM
1. Technologia wysokiej próżni – metody wytwarzania i kontroli próżni
2. Próżniowe technologie wytwarzania struktur warstwowych
3. Próżniowe metody analityczne cienkich warstw
4. Przygotowanie i obróbka podłoży krzemowych (mycie, trawienie, teksturyzacja)
5. Czynniki wpływające na uzysk procesu wytwarzania struktur półprzewodnikowych w technologii krzemowej
6. Wytwarzanie warstw dyfuzyjnych i warstw pasywujących w strukturze elementu półprzewodnikowego
7. Pomiary parametrów warstw dyfuzyjnych
8. Optyczna (mikroskopowa) kontrola jakości wytworzonych układów i struktur
9. Pomiary właściwości elektrycznych wytworzonych struktur półprzewodnikowych
10.Wytworzenie warstw przewodzących i rezystywnych metodami osadzania chemicznego
11.Projektowanie i wykonanie obwodów drukowanych
12.Montaż elementów i struktur półprzewodnikowych
20. Egzamin: nie
21. Literatura podstawowa:
1. Waczyński K., Wróbel E.: „Technologie mikroelektroniczne – metody wytwarzania materiałów i
struktur półprzewodnikowych” skrypt nr 2395, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice
2006.
2. Waczyński K i inni: „Technologie mikroelektroniczne - laboratorium technologii
półprzewodników” , Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Skrypt nr 2195, Gliwice 2000.
3. Praca zbiorowa: Procesy technologiczne w elektronice półprzewodnikowej, WNT, Warszawa
1980
22. Literatura uzupełniająca:
1.
Rainer Waser (Ed.) „Nanoelectronics and Information Technology – Advanced Electronic Materials and
Nowel Devices” Wiley-VCH GmbH&Co.KGaA, Weinheim, 2003
Campbell S.A. “The Science and Engineering of Microfabrication” Oxford University Press,
New York, Oxford, 2001.
3. Einspruch N. G. „VLSI Handbook“ Academic Press, INC, Orlando, New York, Tokyo, 1985
4. Runyan W.R., Shaffner T.J.: Semiconductor Measurement & Instrumentation McGraw-Hill, New
York, Toronto, 1998
2.
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 4 z 4
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
3
Laboratorium
4
Projekt
0/0
5
Seminarium
0/0
6
Inne
5/
Suma godzin
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
30/5
0/0
30/40
65/45
24. Suma wszystkich godzin: 110
25. Liczba punktów ECTS:2 4
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego 2
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty) 2
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)
2
1 punkt ECTS – 30 godzin.