632-0825/01 – Materiály pro mikroelektroniku (MME)
| Garantující katedra | Katedra materiálů a technologií pro automobily | Kredity | 3 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Ivo Szurman, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Ivo Szurman, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný typu B |
| Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2023/2024 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | USP, FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Student po absolvování předmětu získá schopnost:
- získat přehled o perspektivních materiálech pro mikroelektroniku
- posoudit možnosti jednotlivých technologií výroby materiálů pro mikroelektroniku
Vyučovací metody
Přednášky
Semináře
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Projekt
Anotace
Předmět je zaměřen na charakteristiku procesů přípravy jednotlivých typů mikro- a nanostrukturních materiálů a současnými technologiemi ve vztahu k mikroelektronice, používanými materiály a směry vývoje pro potřebu kvalifikovaného řešení problémů spojených s další miniaturizací elektronických systémů a prvků. Předmět se zabývá dále technologiemi přípravy fyzikálně a chemicky vysoce čistých materiálů, základními procesy a materiály soudobé technologie polovodičových materiálů a integrovaných obvodů s velmi vysokou integrací, vlivem geometrických rozměrů na vlastnosti pevných látek, mechanismy nerovnovážných procesů tvorby mikro- a nanostruktury, principy selektivity a postupů mikrotechnologických operací, syntézou, vytvářením mikro- a nanovrstev, zpracováním objemových materiálů, jejich charakterizací, vlastnostmi a aplikacemi v elektronice. Výklad teorie syntézy materiálů, molekulárního inženýrství, nano- a mikrotechnologií umožňuje vytvářet představy o technologiích příštích desetiletí.
Povinná literatura:
DRÁPALA, J.: Materiály pro elektrotechniku. Studijní opora, VŠB - TU Ostrava, 2014, http://www.person.vsb.cz/archivcd/FMMI/ETMAT/
LIPTÁK, J., SEDLÁČEK, J.: Úvod do elektrotechnických materiálů, ČVUT Praha, 2005
BOUDA, V. et al.: Materiály pro elektrotechniku, ČVUT Praha, 2005
SOLYMAR, L. et al.: Electrical properties of materials - ninth edition, Oxford unicersity press, 2014
DORFMAN, V. F.: Mikrometallurgija v mikroelektronike. Moskva, Metallurgija, 272 s., 1978
Doporučená literatura:
PAVLOV, L. P.: Metody izmerenija parametrov poluprovodniovych materialov, Moskva, Vysšaja škola, 240 s., 1987
BOUDA, V. et al.: Materiály pro elektrotechniku, ČVUT Praha, 2005
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
2 kontrolní testy
E-learning
http://www.person.vsb.cz/archivcd/FMMI/ETMAT/
Další požadavky na studenta
3 výpočetní programy
2 projekty - seminární práce
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
- Základní charakteristika a požadavky na mikro- a nanoelektronické materiály. Technologie přípravy fyzikálně a chemicky vysoce čistých materiálů. Fyzikální, chemické a fyzikálně chemické metody rafinace kovových i nekovových materiálů a jejich charakterizace.
- Metody přípravy vysoce čistých a strukturně definovaných materiálů s monokrystalickou strukturou pro nové typy elektronických, optoelektronických a magnetických prvků. Vliv elektricky aktivních prvků na vlastnosti elektronických součástek.
- Základní procesy a materiály. Soudobé technologie polovodičových materiálů a integrovaných obvodů, celková struktura technologií aplikovaných v mikroelektronice, evoluce a druhy technologií, příprava podložek (substrátů), základy fotolitografie, základní materiály používané při tvorbě struktury polovodičových prvků.
- Elementární polovodiče a polovodičové sloučeniny dielektrické nanovrstvy a metody jejich vytváření, kovové kontakty a vnitřní spoje, mikrolegování, technologické defekty polovodičových prvků, principy kontroly a automatizace technologických procesů.
- Vliv geometrických rozměrů na vlastnosti pevných látek . Vlastnosti nanokrystalů a krystalizačních zárodků, základní etapy tvorby nanovrstev a oblasti jejich použití, rozměrové efekty ve struktuře elektronických prvků
- Miniaturizace a topologie elektronických prvků, nanotechnologické operace a funkční vlastnosti
součástek, mechanismy degradace elektronických prvků.
- Mechanismy nerovnovážných procesů tvorby nanostruktury. Klasifikace teoretických modelů krystalizace, kvazirovnovážné a kinetické modely, kineticko-statistický model tvorby vrstev z molekulárních svazků, mechanismus růstu nanovrstev s účastí chemických reakcí (CVD, MO CVD, ).
- Mechanismus elementárních procesů růstu nanovrstev epitaxí, napařováním, naprašováním a
iontovou implantací, mechanismy difuzních procesů v polovodičích.
- Mikroelektronika. Princip selektivity a postupů nanotechnologických operací. Základní kritéria hodnocení lokálních operací, metody vytváření výchozího topologického obrazce na podložce, maskování, lokálně aktivované operace, topologické přeměny a vytváření dodatečných prvků struktury pomocí selektivních operací.
- Vytváření horizontálního členění struktur. Litografické metody. EUV litografie, elektronová a iontová projekční litografie. Reaktivní iontové leptání. Vytváření vertikálních nanometrových struktur. Epitaxní metody. Epitaxe molekulárních svazků, epitaxe z organokovů. Technologie přípravy kvantových teček na bázi polovodičů.
- Finální operace, fyzikální metody kontroly defektů, kompozice a obvody lokálních operací, principiální podmínky úplného odstranění mechanických spojů. Metody LP CVD, LE CVD, PETEOS. Mikrofabrikace a nanofabrikace. Nanosoučástky. Návrh mikrotranzistoru, fyzikální modelování.
- Mikrooptoelektronika, sloučeniny AIIIBV, AIIBVI…, materiály pro laserovou techniku, detektory záření, solární technika.
- Magnetické a dielektrické materiály. Oxidické materiály pro paměťové prvky (ferity, feroelektrika), materiály pro bublinové paměti (granáty).
- Kapalné krystaly. Nematické, lamelární a kolumnární systémy - struktura a její transformace, materiály pro zvláštní účely, whiskery.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.