Félvezető technológia

A tantárgy angol neve: Semiconductor Processing

Adatlap utolsó módosítása: 2019. május 6.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki szak
BSc képzés
Mikroelektronika és elektronikai technológia szakirány
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIEEAC02 5 2/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Plesz Balázs,
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Mizsei János

egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Zólomy Imre

professor emeritus

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Gyulai József

professor emeritus

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Plesz Balázs

egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Neumann Péter Lajos

adjunktus

Elektronikus Eszközök Tsz

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Mikroelektronika

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
((Szakirany("AVINmikrogyart", _) VAGY
Szakirany("AVINmikroterv", _) VAGY
Szakirany("AVImikro", _) )

VAGY Training.code=("5NAA7") )

ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIEEA329" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIEEA329", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:

A tárgy felvételéhez javasolt a Mikroelektronika tárgy kreditjeinek megszerzése.

7. A tantárgy célkitűzése

A tárgy áttekintés adást ad a félvezető eszközök gyártása során használt technológiákról, és bemutatja a leggyakoribb félvezető eszközök és integrált áramkörök fizikai felépítését, működési elvét és előállításának folyamatait. A szerzett ismeretek segítik a hallgatókat a félvezető eszközök világában való eligazodásban, és tervezési feladatoknál az adott feladathoz legalkalmasabb típusú és felépítésű eszköz kiválasztásában. A gyártástechnológia ismerete továbbá mélyebb betekintést biztosít az integrált áramkörök tervezésénél alkalmazandó tervezési szabályok okaiba, ezzel elősegítve az átfogó tervezési szemléletmód alkalmazását.

8. A tantárgy részletes tematikája

1. hét

Bevezető: félvezető technológia alapok, félvezető eszközök típusai (diszkrét kontra integrált áramkör, teljesítményelektronika, PV, érzékelők), az egyes irányzatok jellegzetességei, gyártástechnológiai lépések csoportosítása, gyártástechnológiai processzfelépítés alapvető elvei, korszerű CMOS eszközök felépítésének és gyártástechnológiájának rövid áttekintése

2. hét

Félvezető alapanyagok (gyakran használt félvezető anyagok: szilícium, gallium-arzenid, szilícium-karbid, germánium) és paramétereik (élettartam, adalékolási szint, diffúziós hossz, alapvető tulajdonságok).

3. hét

Si egykristály alapanyag előállítása: kristályhúzási eljárások, fűrészelés, polírozás, SIO alapanyag, Smart-cut, epitaxiális rétegek

4. hét

Szilárd fázisú diffúzió félvezetőkben, adalékolás diffúzióval, adalékatomok diffúziója a gyártási folyamat során, thermal budget.

5. hét

Ionimplantáció

6. hét

Rétegnövesztési eljárások: szilícium-dioxid, szilícium-nitrid, LOCOS, STI, rétegleválasztási eljárások (PVD és CVD)

7. hét

Litográfia: fotoreziszt típusok, litográfiai eljárások, maszktípusok, DUV, EUV, direktírás, elektronsugaras litográfia, multi-patterning, spacer patterning, nano-imprint

8. hét

Fémezés kialakítása, többrétegű fémezések, fém-félvezető kontaktusok, szilicedek, önillesztő szilicidek (salicide), barrier rétegek, damaszkuszi technológia, CMP, poliszilícium

9. hét

Posztprocessz megmunkálás (vékonyítás, fűrészelés, lézeres vágás, stb.) és huzalkötés, multichip integrálási technológiák (TSV, BGA fémezés, stacked die)

 

 

10. hét

Teljesítményeszközök (IGBT, szilícium karbid, bipoláris eszközök)

11. hét

Memóriák (ROM, PROM, EPROM, SRAM, DRAM, trench kapacitás)

12. hét

MEMS technológiák, felületi és tömbi mikromechanika, nedves és szárazkémia marási eljárások, RIE, feláldozandó rétegek használata

13. hét

 Félvezetők méréstechnikája, alapanyag-minősítés, érintésmentes eljárások, gyártásközi ellenőrzés, C-V mérés

14. hét

Kitekintés a félvezető technológiák fejlesztési trendjeiről, integrált áramkörök fejlődési irányzatai, méretcsökkentés lehetőségei és korlátai, beyond CMOS technológiák.

Gyakorlatok:

A tárgyhoz tantermi gyakorlat (2 óra/2hét) tartozik.

  1. gyakorlat: félvezető alapanyagok paramétereinek számítása, adalékolások, fajlagos ellenállások, potenciálok különféle félvezető technológiával megvalósított szerkezetekben
  2. gyakorlat: diffúzió matematikai leírása, adalékprofilok számítása, diffúzió figyelembevétele hőkezeléseknél
  3. gyakorlat: Félvezető eszközök mértezése (dióda, bipoláris tranzisztor eszközparamétereinek számolása technológia paraméterek alapján).
  4. gyakorlat: Félvezető eszközök mértezése (FET-ek eszközparamétereinek számolása technológia paraméterek alapján).
  5. IC és MEMS layout és szerkezet elemzés
  6. Processztechnológiai tervezés
  7. Méréstechnikai bemutató gyakorlat, mérési eredmények értelmezése (C-V görbe, eszközkarakterisztikák)

 

 

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

A tantárgy elméleti anyagát a 2 óra/hét kiméretű előadásokon ismertetjük. Az előadások anyagát ppt-k segítségével mutatjuk meg, amelyek a tananyag elméleti ábrái és leírásai mellet gyakorlati megvalósítási példákat és megvalósított eszközök bemutatását is tartalmazzák (optikai- és elektron mikroszkópos felvételek, fotók, működést szemléltető ábrák, stb.)

 

A tantermi gyakorlatokon az előadásokon elhangzott tananyag elmélyítését, a fontosabb számítások és méretezések bemutatását célozzuk, laboratóriumi demonstrációkkal is szemléltetve.

10. Követelmények

A szorgalmi időszakban:

az aláírás feltétele:

·                       A szorgalmi időszakban: az előadások 70%-án való részvétel a félév végi aláírás feltétele, ezt katalógus tartásával ellenőrizzük. A gyakorlati foglalkozások összóraszámának 30%-át meghaladó hiányzás esetén a tantárgy kreditpontja nem szerezhető meg. Az aláírás feltétele továbbá egy zárthelyi dolgozat elégségesre való megírása.

a vizsgaidőszakban:

·        a tárgyból írásbeli vizsgát tartunk.

elővizsga lehetősége:

 

·        A tárgyból tartunk elővizsgát.

11. Pótlási lehetőségek

A nagy ZH a szorgalmi időszakban egyszer pótolható. Pót-pót ZH főszabály szerint nincs.

12. Konzultációs lehetőségek

Konzultációk elektronikusan (e-mailen) történő bejelentkezés alapján.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

·       Tanszéki elektronikus jegyzetek a tanszéki tanulmányi felületről (eBook kompatibilis formában is)

·       Előadások ppt prezentációi

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra

42

Készülés előadásokra

7

Készülés gyakorlatokra

7

Készülés laborra

0

Készülés zárthelyire

16

Házi feladat elkészítése

0

Önálló tananyag-feldolgozás

8

Vizsgafelkészülés

40

Összesen

120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Mizsei János

egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Zólomy Imre

professor emeritus

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Juhász László

egyetemi adjunktus

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Plesz Balázs

egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz

IMSc tematika és módszer

Az IMSc hallgatók valamint a téma iránt érdeklődők a kötelező gyakorlatokon túlmenően tisztatéri laboratóriumi gyakorlatokon vehetnek részt, amelynek keretén belül egyszerűbb félvezető eszközöket készíthetnek (dióda, tranzisztor) el, előzetes vezetett méretezés és gyártástechnológia kidolgozás után. Az eszköz elkészítését követően a hallgatók megismerkedhetnek a szükséges gyártásközi és végső minősítési eljárásokkal.

IMSc pontozás

Az IMSc különgyakorlaton részt vett hallgatók a laborgyakorlatokon való hiánytalan részvételért 5 IMSc pontot kapnak, a laborgyakorlatokról pedig jegyzőkönyvet készítenek, amelynek eredménye alapján legfeljebb 10 IMSc pont adható. Az IMSc pontok megszerzése a programban részt nem vevő hallgatók számára is biztosított.