Микро- и наноэлектроника

Магистратура 2020/2021

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс обязательный (Инжиниринг в электронике)

Направление: 11.04.04. Электроника и наноэлектроника

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Петросянц Константин Орестович, Филимонов Иван Сергеевич, Харитонов Игорь Анатольевич

Прогр. обучения: Инжиниринг в электронике

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 48

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Курс направлен на теоретическую и практическую подготовку студентов к решению организационных, научных и технических задач при разработке, изготовлении и применении приборов, схем и систем микро- и наноэлектроники, а также построении на их основе узлов и блоков интегральных схем различной степени интеграции. Рассматриваются следующие основные вопросы. - Интегральные схемы (ИС) и системы на кристалле (СНК) – основа микро- и наноэлектроники (МЭ и НЭ). - Материалы МЭ и НЭ. Их электрофизические параметры. Основные физические механизмы накопления, переноса, генерации и рекомбинации носителей заряда в материалах. Технологические маршруты изготовления полупроводниковых приборов. - Физические структуры, параметры и электрические характеристики приборов МЭ и НЭ. Электрические характеристики. - Наноструктуры п/п приборов. Эффекты сверхмалых размеров. Туннелирование. Кванто-механические эффекты. Сверх БИС и СНК . На практических занятиях студенты с помощью микроскопа изучают конструкции интегральных элементов. С использованием тепловизионной техники изучают тепловые режимы силовых элементов интегральных схем. С помощью пакета MathCAd учащиеся изучают особенности проведения ряда операций технологических процессов изготовления элементов ИС и БИС. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде учета активности студентов при проведении практических занятий и экзамена.

Цель освоения дисциплины

Целью изучения дисциплины «Микро- и наноэлектроника» является теоретическая и практическая подготовка студентов к решению организационных, научных и технических задач при разработке, изготовлении и применении приборов, схем и систем микро- и наноэлектроники, а также построении на их основе узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры.

Планируемые результаты обучения

Знает классификации ИС, понятия степени интеграции, устройство систем на кристалле.
Знает характеристики п/п материалов: Si, SiGe, GaAs, GaN, оксидов, металлов межсоединений. Технологические маршрут изготовления п/п приборов. Операции эпитаксии, оксиления, диффузии, ионной имплантации, травления, нанесения металлов.
Знает перспективные типы сверх БИС и СнК, Наноразмерные приборы с high-k диэлектриком. Правила масштабирования размеров элементов БИС. Особенности межсоединений БИС. Тепловые эффекты и ограничения. Тенденции развития МЭ и НЭ.
Знает устройство и принципы работы биполярных Si, SiGe и GaAs транзисторов, МОП-транзисторов, на объемном кремнии и КНИ-подложках. MESFET транзисторы (ПТШ) и HEMT на GaAs. Физические механизмы переноса и накопления заряда, генерации/рекомбинации.
Умеет рассчитывать параметры структур полупроводниковых приборов различных технологий. Исследовать топологии полупроводниковых приборов с помощью микроскопии.
Владеет системами автоматизированного проектирования схем
Умеет оценивать перспективы развития Микро и наноэлектроники,
Владеет навыками работы с технической литературой по наноэлектронике; навыками анализа топологий микроэлектронных изделий с использованием методов оптической микроскопии.
Умеет практически рассчитывать и оценивать профили примеси в полупроводниковых приборах, параметры приборов.
Владеет методами оценки параметров полупроводниковых структур.

Содержание учебной дисциплины

Тема 1. Введение в микро- и наноэлектронику.
Классификации ИС, понятия степени интеграции. Закон Мура. Интегральные схемы (ИС) и системы на кристалле (СНК) – основа МЭ и НЭ. Устройство систем на кристалле.
Тема 2. Материалы МЭ и НЭ. Электрофизические параметры. Технологические маршруты изготовления п/п приборов.
Основные физические механизмы накопления и переноса заряда. Генерация и рекомбинация. Характеристики п/п материалов: Si, SiGe, GaAs, GaN, оксидов, металлов межсоединений. Технологические маршрут изготовления п/п приборов. Операции эпитаксии, оксиления, диффузии, ионной имплантации, травления, нанесения металлов.
Тема 3. Физические структуры, параметры и электрические характеристики приборов МЭ и НЭ. Электрические характеристики.
Устройство и принципы работы биполярных Si, SiGe и GaAs транзисторов, МОП-транзисторов, на объемном кремнии и КНИ-подложках. MESFET транзисторы (ПТШ) и HEMT на GaAs. Физические механизмы переноса и накопления заряда, генерации/рекомбинации. Электрические характеристики приборов МЭ и НЭ.
Тема 4. Наноструктуры п/п приборов. Эффекты сверхмалых размеров. Туннелирование. Кванто-механические эффекты. Сверх БИС и СНК
Перспективные типы сверх БИС и СнК, Наноразмерные приборы с high-k диэлектриком. Правила масштабирования размеров элементов БИС.Особенности межсоединений БИС. Тепловые эффекты и ограничения. Тенденции развития МЭ и НЭ.

Элементы контроля

Контрольная работа
Формат проведения экзамена во 2 модуле может быть дистанционный, офлайн или смешанный в зависимости от ситуации. Информация доводится до студентов не позднее 10 дней до сессии.
Практическая работа
Формат проведения экзамена во 2 модуле может быть дистанционный, офлайн или смешанный в зависимости от ситуации. Информация доводится до студентов не позднее 10 дней до сессии.
Экзамен
Данная дисциплина обеспечивает формирование следующих компетенций согласно ОрОС: ПК-4, ПК-7, УК-1, УК-2, УК-6, ОПК-2, ПК-2. Преподаватель вправе освободить от прохождения экзамена студентов, с выставлением им во время сессии оценки по промежуточной аттестации, соответствующей накопленной оценке без учёта веса экзамена (то есть сумма весов всех элементов контроля, за исключением экзамена, приравнивается к единице). Преподаватель объявляет свое решение не позднее, чем на последнем занятии до экзамена. Для объявления оценок могут быть использованы официальные каналы передачи информации, используемые в процессе обучения. По желанию студентов, они могут отказаться от выставления оценки без проведения экзамена и сдать его, о чем сообщают преподавателю не позднее последнего занятия. Экзамен по курсу проводится в письменной форме на платформе Zoom. Во время написания экзаменационных работ студентам запрещено: общаться с кем-либо, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи считается нарушение связи в течение минуты и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи аналогична процедуре сдачи.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (2 модуль)
0.2 * Контрольная работа + 0.2 * Практическая работа + 0.6 * Экзамен

Программа дисциплины