Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Félvezetőkkel kapcsolatos alapvető fizikai és anyagtudományi ismeretek, félvezető eszközök és elektronikus (analóg, digitális) áramkörök.

A tárgy a monolit technika specialisták által igényelt részleteit ismerteti, s elmélyíti a mikrorendszerek területére szakosodott hallgatók tudását annak érdekében, hogy képesek legyenek átlátni az eszközök felépítését és működését, kiválasztani a megfelelő tervezési és technológiai eljárásokat, illetve a tervezés területén figyelembe venni a technológiai korlátokat.

A monolit IC előállítás fő vonásai az egykristály előállításától a tokozott eszköz minősítéséig. Egy mai gyártórendszer felépítése, jellemzői, a technológiai műveletek és fizikai alapjaik: egykristály növesztés, epitaxiális és egyéb rétegek növesztése és leválasztása, diffúzió szilárdtestekben, ionimplantáció, kontaktusok kialakítása, hőkezelések, a technológiai lépések kölcsönhatásai). A lokális oxidáció szerepe. A szabványos bipoláris, az önbeállító NMOS, a CMOS és a BiCMOS technológiákkal előállítható szerkezetek jellegzetességei. Fejlődési trendek (szelet méret, lapka méret, bonyolultság), fizikai korlátok. A lapka és a környezet kapcsolata: szerelés, tokozás.

A technológia minősítésére alkalmas eszközök: preferenciális maratás kristályhibák vizsgálatára, infravörös spektroszkópia, ellipszometria, C-V módszerek, mélynívó spektroszkópia, roncsolásos és roncsolásmentes adalékkoncentráció mérési módszerek, rétegvastagság és felületi morfológia feltérképezése, élettartam szelettérképek felvétele, technológiai vizsgálóábrák és áramkörök.

A MOS eszközök működésének részletei: MOS kapacitás és C-V görbéi, MOSFET-ek és karakterisztikáik, a küszöbfeszültség alatti áramok, alagút áram a vezérlőelektróda felől, parazita bipoláris effektusok. Az arányos méretcsökkentés (scale down) és hatása az eszközök jellemzőire. A méretcsökkentés fizikai és technológiai korlátai. A szubmikronos kivitelű MOSFET (különleges vezérlőelektróda, csatorna és nyelő szerkezetek, kvantum jelenségek). Speciális (SOI, MESFET) eszközök. A modellezés kérdései. A bipoláris eszközök működésének részletei.

Az IC-k vezetékezésének kérdései. A sokrétegű összeköttetések. Az alacsony dielektromos állandójú szigetelő fontossága. Késleltetés, az órajel ellátás problémái, csatolások, zaj.

A szimuláció szintjei: technológiai-, eszköz(fizikai)-, áramkör-, és rendszerszimuláció. A MOS és bipoláris eszközök fizikai szimulációja és áramköri modellezése.

A memóriák felépítése, működése. A maximális elemsűrűség elérése céljából alkalmazott különleges elem-struktúrák és előállításuk.

Az IC-k termikus problémái. A hőelvezetés, mint az integrációt korlátozó tényező. Tokozás, hőelvezetés igen nagy disszipáció esetén. Stacionárius és tranziens termikus hatások. Az elektro-termikus hatások és modellezésük.

Az IC-k tesztelésének problémái. Hibamodell, kombinációs és szekvenciális hálózatok tesztelése. Tesztelhetőre tervezés: a "scan-design". A beépitett önteszt és áramkörei: LFSR, aláírás (szignatúra) analízis. On-line teszt. A perem-figyelés (boundary scan) szabványa és áramköri megoldásai. A tesztelés helye a gyártásban, mérőautomaták.

Tantermi előadás, szemléltető jellegű laboratóriumi bemutatókkal.

1. A szorgalmi időszakban: az aláírás megszerzésének feltétele: 1 db nagyzárthelyi min. elégséges megírása és a félév során egy kb. 6 órás otthoni elfoglaltsággal kidolgozható nagyfeladat megfelelő szintű teljesítése. A megszerzett aláírás későbbi szemeszterben érvényes.
2. A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga alapján megajánlott jegy, szóbeli módosítási lehetőséggel.
3. Elővizsga: feltétele a legalább 4-es ZH osztályzat, és az a./ pont teljesítése.

Az utolsó oktatási héten pótzh írását biztosítjuk, sikertelen pótzh esetén a pótlás a vizsgaidőszakban a TVSz szerint lehetséges. Be nem adott feladat pótlása a vizsgaidőszakban nem lehetséges.

Az előadókkal történő személyes megbeszélés képezi a konzultáció alapját.

Mikroelektronika és technológia, Mojzes Imre (szerk.) Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1995.

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

S. M. Sze, Physics of semiconductor devices, John Wiley and Sons 1981

Folyóiratok:

Solid State Technology

European Semiconductors

: