Szilárdtest-fizika

Áttekintés adása a félvezető technológia korszerű módszereiről, a félvezetőkkel kapcsolatos korábbi tudás elmélyítése az elméletben tanultak gyakorlati alkalmazásával.

Előadás:

Félvezető alapanyagok jellemzői, a Si egykristály előállítása. Kristályhibák és vizsgálatuk. Az egykristályos Si szelet technológiája, minősége, a gyártás fejlődési tendenciái. A geometriai tűrések és szerepük.

Rétegnövesztés a szelet anyagából: oxidáció. A határfelületek szerepe az oxid növekedésében. Reakciósebesség és diffúzió korlátozott növekedés. Az oxid elektromos jellemzői, szerepe a gyártásban. A lokális oxidáció.

Adalékolási technológia: diffúzió szilárdtestekben. A diffúzió matematikai modelljei (diszkrét és folytonos): sztochasztikus mátrixok és differenciálegyenletek. Adalék újraeloszlás számítása konvolúcióval. Adalékolási technológia: a diffúzió gyakorlati kivitelezése. Ionimplantáció. Hőkezelések szerepe. A rétegek minősítése.

Gőzfázisból kémiai úton leválasztott rétegek. Si epitaxia.

Rétegleválasztás vákuumgőzöléssel és katódporlasztással.

A rétegek megmunkálása: fotolitográfia, maratási eljárások (nedves és száraz marás). Maszk előállítás.

Szabványos bipoláris technológia lépései, a keletkezett struktúra jellemzői. Összefüggés a technológia és az eszközök paraméterei között.

VLSI IC (NMOS) technológia lépései, a keletkezett struktúra jellemzői. CMOS és BiCMOS technológiák jellegzetes vonásai.

Technológiai és eszközminősítő mérések. Kapacitás-feszültség módszerek általános (méréstechnikai) vonásai. MOS struktúrák, fém-félvezető struktúrák és heteroátmenetek: energia sávdiagramok és fizikai tulajdonságok. A kiürítéses közelítés. Adalékolás helyfüggésének meghatározása. A Poisson egyenlet megoldása félvezető felület környezetében. A MOS struktúra elméletileg számítható C-V görbéje. Nagyfrekvenciás, kvázi-sztatikus és nem egyensúlyi viszonyok esetén kialakuló C-V görbék. A C-V görbék mérésére szolgáló, a gyakorlatban is alkalmazható eljárások. A C-V görbék gyakorlatban való megmérése és kiértékelése. Kisebbségi töltéshordozók élettartamának becslése a nem egyensúlyi előfeszítéssel mért C-T diagramokból. Tömbi hibák vizsgálata mélynívó spektroszkópiával és a kisebbségi töltéshordozók élettartamának feltérképezésével (mikrohullám reflexió).

Laborgyakorlatok: Egy konkrét p csatornás monolit integrált áramkör elkészítése.

Si alapanyag laboratóriumi vizsgálata, technológiához való előkészítése, oxidáció, fotoreziszt technika, diffúzió. MOS oxid növesztése, kontaktus ablakok nyitása, alumínium gőzölése. Diffúziós rétegek minősítése, terjedési ellenállás mérés. Hőkezelés, alumínium marása. MOS oxid minősítése C-V mérésekkel. Az elkészült áramkör mérése szeleten, tokba szerelése (termokompresszió), inverter-karakterisztikák felvétele.

Előadás a félév első részében, majd a tanultak szemléltetése laborgyakorlatok keretében egy egyszerű monolit IC megvalósításával.

c. Elővizsga: megbeszélés alapján

A technológiai jellegű laborgyakorlatok pótlására a munka természete folytán a vizsgaidőszakban nincs mód.

Az előadókkal történő személyes megbeszélés képezi a konzultáció alapját.

S. M. Sze, VLSI technology, Mc Graw Hill, 1983

http://www.eet.bme.hu/index2.html

Laboratóriumi útmutató Monolit integrált áramkörök készítéséről

Erlaky: Integrált áramkörök technológiája és konstrukciója II, Műegyetemi kiadó 1994, 51170