Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Martedì Generalità sul meccanismo di diffusione.
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- Agostino Mura
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1 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Martedì Introduzione al corso. Programma e bibliografia. Segregazione delle impurezze. Generalità sul meccanismo di diffusione. Produzione del silicio. Tecniche CZ e FZ. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Venerdì Calcolo della distribuzione del drogante durante la cristallizzazione. Il caso del coefficiente di segre- Equazione di continuità. Equazione del trasporto: il tipo diffusivo e quello ohmico-diffusivo. gazione costante e quello del coefficiente di se- gregazione variabile. Ore Firma Ore Firma 1
2 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Venerdì Difetti cristallografici. Relazione fra difetti e resa di produzione. Ossidazione del silicio. Generalità. Modello di Deal e Grove. Ore Firma Ore Firma Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Lunedì Data Lunedì Calcolo della cinetica di ossidazione. Casi limite del modello. Deposizione di film sottili. Tecniche PVD e CVD. Epitassia CVD. Dipendenza dei coefficienti dai parametri esterni. 2
3 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Martedì Calcolo della cinetica dell epitassia CVD. Generalità sulla diffusione dei droganti. Soluzione dell equazione della diffusione. Il caso del dominio illimitato da ambo i lati. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Venerdì Il caso del dominio illimitato da uno solo lato. Condizioni di saldatura all interfaccia. Applicazioni: predep e drive-in. Processi termici successivi. Generalità sull impianto ionico. Schema a blocchi dell impiantatore ionico. Filtro magnetico e filtro elettromagnetico. Parametri tipici dell impiantatore ionico. Collisione binaria fra ione e nucleo. Calcolo dell energia trasferita nella collisione. Tipi di traiettorie percorse dagli ioni nel silicio. Incanalamento. 3
4 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Lunedì Potere frenante nucleare. Calcolo della lunghezza della traiettoria dello ione. Potere frenante elettronico. Andamento dei poteri frenanti. Energia critica. Calcolo del range per mezzo del teorema del limite centrale. Distribuzione del profilo impiantato. Fenomeni che causano code della distribuzione. Ore Firma Ore Firma Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Lunedì Data Martedì Metodi per prevenire l incanalamento. Annealing. Tecniche TA, LA, RTA. Confronto fra impianto ionico e diffusione termica. Generalità sulla litografia. Resist positivo e resist negativo. Fabbricazione delle maschere. Litografia a contatto e litografia in prossimità. Litografia a proiezione. 4
5 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Venerdì Litografia ottica, a raggi X, elettronica, ionica. Descrizione del processo bipolare. Confronto fra le tecniche litografiche. Etching isotropo. Tipi di etching anisotropo: PE e RIE, e schema dell apparato. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Lunedì Descrizione del processo CMOS. Evoluzione dei circuiti integrati. 5
6 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Lunedì Data Martedì Regole di scala a campo costante. Descrizione di uno stabilimento per la produzione di circuiti integrati. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Venerdì Progettazione assistita dal calcolatore. Struttura delle equazioni dei dispositivi a semicon- duttore, e cenni sui metodi numerici per la soluzio- ne di queste. 6
7 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Lunedì Esempi di soluzione delle equazioni dei semicon- duttori in due e tre dimensioni. Il reticolo cubico a facce centrate. Indici di Miller. Esempi: la struttura del diamante e quella della zincoblenda. Reticoli cristallini. Definizioni generali. Vettori caratteristici. Cella elementare. Reticolo diretto e reticolo reciproco. Esistenza delle bande di energia nei solidi cristal- lini. Densità degli stati in energia. Prima zona di Brillouin. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Lunedì Data Martedì Statistica di Fermi. Concentrazione degli elettroni nelle bande. Concetto di lacuna. Classificazione dei cristalli in conduttori, isolanti e Calcolo della concentrazione intrinseca all equilibrio. Posizione del livello di Fermi intrinseco. Valori delle grandezze notevoli per i semiconduttori di maggior interesse. semiconduttori. 7
8 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Venerdì Modello intuitivo del comportamento elettrico di un semiconduttore intrinseco. Modello intuitivo del comportamento elettrico di un semiconduttore drogato. Il caso del drogaggio uniforme. Calcolo delle concentrazioni. Posizione del livello di Fermi. Lezione tenuta dall Ing. E. Gnani. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Lunedì Il caso non degenere e di completa ionizzazione. Effetto di compensazione. Effetto della temperatura e della concentrazione del drogante sulla posizione del livello di Fermi. Condizione intrinseca, di saturazione e di congelamento del drogante. Restringimento del gap dovuto a forti concentrazioni di drogante. Il caso del drogante non uniforme. Energia potenziale per elettroni e lacune. Varie espressioni delle concentrazioni di elettroni e lacune all equilibrio. Lezione tenuta dall Ing. E. Gnani. 8
9 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Lunedì Data Martedì Funzione di distribuzione. Densità degli stati. Il caso limite dell equilibrio. Definizione della concentrazione di elettroni e lacune a partire dalla funzione di distribuzione. Definizione della densità di corrente di elettroni e Equazione di Poisson nel semiconduttore. Il caso fuori equilibrio. Condizioni di quasi stazionarietà. Equazioni di continuità. Equazioni del trasporto di tipo ohmico-diffusivo. lacune a partire dalla funzione di distribuzione. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Venerdì Deduzione euristica del termine ohmico. Pseudopotenziali di Fermi. Modello matematico dei dispositivi a semicondut- Condizioni al contorno del modello dei dispositivi a semiconduttore. Transizioni assistite da trappole. tore. 9
10 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Lunedì Calcolo della funzione di ricombinazione SRH. Casi limite della funzione di ricombinazione SRH: completo svuotamento e debole iniezione. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Martedì Ricombinazione Auger e ionizzazione per impatto. Caso limite della forte ionizzazione. Generazione ottica. Andamento del tasso di gene- razione ottica all interno del materiale. 10
11 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Venerdì Seminario del Dr. G. D Emma sul tema Quality Control in an Industrial Environment. Seminario del Dr. G. D Emma sul tema Total Quality Management. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Lunedì Data Lunedì Generazioni e ricombinazioni dirette di tipo termi- co e ottico. Modelli macroscopici della mobilità. Collisioni con il reticolo, le impurezze ionizzate e le interfacce. Dipendenza dalla temperatura, dalla concentraziocomplessiva delle impurezze e dal campo normale all interfaccia. Dipendenza dal gradiente dello pseudopotenziale di Fermi. Regola di Mathiessen. 11
12 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Martedì Esempio di modello macroscopico di mobilità: l effetto delle impurezze ionizzate. Risultati di calcoli di mobilità a partire dalla soluzione dell equazione di Boltzmann. Giunzione p-n: struttura e andamento qualitativo del potenziale. Risultato della soluzione dell equazione di Poisson nel caso dell equilibrio. Regioni neutre e regioni di carica spaziale. Bilanciamento dei termini ohmico e diffusivo nel caso dell equilibrio. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Lunedì Data Lunedì Effetti dei contatti. Contatti ohmici ideali. Funzionamento qualitativo della giunzione p-n. Teoria di Shockley. Ipotesi di piccole iniezioni e disaccoppiamento delle zone neutre. Calcolo della relazione corrente-tensione della. giunzione p-n. Significato della lunghezza di diffusione. 12
13 Luogo (Aula) Luogo (Aula) 50 Data Martedì Data Martedì Dipendenza dalla temperatura della corrente della giunzione p-n in polarizzazione inversa. Ipotesi di completo svuotamento della regione di carica spaziale nella condizione di polarizzazione inversa. Andamento qualitativo della densità di carica, del campo elettrico e del potenziale elettrico. Calcolo dell estensione della regione di carica spaziale in polarizzazione inversa. Determinazione della capacità di barriera della giunzione p-n. Richiami sulla ionizzazione per impatto. Modello di Chynowetz dei coefficienti di ionizzazione. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Venerdì Calcolo degli integrali di ionizzazione. Esempio di applicazione. Transistore bipolare. Funzionamento qualitativo. Circuito equivalente a due generatori di corrente. Circuito equivalente a un generatore di corrente. Ottimizzazione del guadagno di corrente. Calcolo delle correnti. Modello di Ebers e Moll. 13
14 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Lunedì 06/05/02 Data Lunedì 06/05/02 Struttura del condensatore MOS. Zona neutra e zona di carica spaziale. Relazione fra carica nel semiconduttore e poten- ziale superficiale nelle regioni di funzionamento del dispositivo. Lezione tenuta dalla Prof. S. Reggiani. Lezione tenuta dalla Prof. S. Reggiani. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Martedì Soluzione dell equazione di Poisson nel conden- satore MOS nel caso del drogaggio costante. Condizione di banda piatta. Condizioni di svuotamento e di inversione. Relazioni approssimate fra carica per unità di area e potenziale superficiale basate sulle ipotesi di completo svuotamento e ASCE. Capacità differenziale del condensatore MOS. Relazione fra potenziale superficiale e potenziale di gate nel caso impulsato. Lezione tenuta dalla Prof. S. Reggiani. Lezione tenuta dalla Prof. S. Reggiani. 14
15 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Venerdì Struttura del transistore MOS. Calcolo della corrente di drain. Ipotesi del profilo graduale. Parametri differenziali del transistore MOS a bassa frequenza. Limiti dell ipotesi del profilo graduale. Soluzione dell equazione di Poisson nel canale del transistore MOS in condizioni di fuori equilibrio. Giustificazione dell ipotesi del profilo graduale. Potenziale superficiale al source e al drain. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Lunedì Data Lunedì Illustrazione di esempi di calcoli numerici per la soluzione delle equazioni dei dispositivi. Cenno sul fotoresistore. Fotodiodo funzionante nel modo continuo. Calcolo della corrente ottica. Generalità sui sensori ottici a stato solido. Interazione radiazione-materia: assorbimento, Problemi realizzativi dei fotosensori complessi. emissione spontanea, emissione stimolata. Ore Firma Ore Firma 15
16 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Martedì Fotodiodo funzionante in storage mode. Fototransistore bipolare e fototransistore MOS. Fotocondensatore MOS. Calcolo del transitorio di campionamento. Lezione tenuta dalla Prof. S. Reggiani. Lezione tenuta dalla Prof. S. Reggiani. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Venerdì Richiami sui problemi realizzativi dei fotosensori complessi. Dispositivi a trasferimento di carica (BBD, CTD, CCD). Applicazione al caso delle memorie. Organizzazione dei sensori complessi. Sensori lineari a trasferimento di carica. Sensori bidimensionali: tipo a trasferimento di quadro e tipo a trasferimento di linea. Sensori elementari a iniezione di carica (CID). Applicazione al caso dei sensori ottici. Esempi illustrativi: telecamera CCD a colori. 16
17 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Lunedì Data Lunedì Fenomeno del blooming, e uso di giunzioni di drain per eliminarlo. Convoluzione discreta e struttura di un filtro tra- sversale. Altre cause di degradazione delle prestazioni dei CCD. Struttura e funzionamento della cella solare. Calcolo della corrente. Applicazioni dei CCD diverse da quelle nel campo Condizioni di massimo trasferimento di potenza. dei sensori: memorie e filtri di segnale. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Martedì Fattore di riempimento ed efficienza della cella solare. Calcolo della costante solare. Struttura e funzionamento del laser. Laser a semiconduttore. Display di tipo LED e LCD. Valori tipici dell efficienza della cella e ambiti applicativi del dispositivo. 17
18 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Venerdì Seminario del Prof. R. Guerrieri sui sensori tattili. Seminario del Prof. R. Guerrieri su metodi avanza- ti per le comunicazioni fra chip. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Lunedì Seminario del Prof. R. Guerrieri sulle architetture riconfigurabili. Seminario dell Ing. Davide Guermandi sul progetto di circuiti a radiofrequenza in tecnologia CMOS. Ore Firma Ore Firma 18
19 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Lunedì Data Lunedì Seminario dell Ing. Andrea Gaddi sulla fabbrica- zione e applicazione dei dispositivi MEMS. Metodo di misura dei tempi di vita basato sull uso della generazione ottica. Definizione delle velocità termiche e delle sezioni di cattura per elettroni e lacune. Metodo di Haynes e Shockley per la misura della mobilità. Ore Firma Ore Firma Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Martedì Seminario dell Ing. S. Reggiani sui princìpi e appli- cazioni della computazione quantica. Seminario dell Ing. S. Reggiani sulla realizzazione di gate quantici in silicio. 19
20 Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Martedì Data Venerdì Metodo per la misura del profilo di drogaggio ba- sato sul metodo della capacità. Metodo per la misura del profilo di drogaggio ba- sato sulla tecnica delle quattro punte. Metodo per la misura della conducibilità basato sul metodo di Van der Pauw. Luogo (Aula) Luogo (Aula) Data Venerdì Data Venerdì Sensori chimici per sostanze volatili. Ora dedicata a chiarimenti su questioni specifiche proposte dagli Studenti. Corso iniziato martedì e concluso vener- dì Ore Firma Ore Firma 20
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