Memorie a semiconduttore e tecnologia

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1 Memorie a semiconduttore e tecnologia Memorie a semiconduttore e tecnologia Architettura di una memoria Memorie non volatili Memorie a scrittura e lettura Processi di base Esempi Politecnico di Torino 1

2 Prerequisiti per la lezione Proprietà chimico-fisiche dei principali materiali per l elettronica 3 Prerequisiti per la lezione Proprietà chimico-fisiche dei principali materiali per l elettronica Principi di funzionamento del BJT Politecnico di Torino 2

3 Prerequisiti per la lezione Proprietà chimico-fisiche dei principali materiali per l elettronica Principi di funzionamento del BJT Struttura del BJT 5 Prerequisiti per la lezione Proprietà chimico-fisiche dei principali materiali per l elettronica Principi di funzionamento del BJT Struttura del BJT Principi di funzionamento del MOSFET Politecnico di Torino 3

4 Prerequisiti per la lezione Proprietà chimico-fisiche dei principali materiali per l elettronica Principi di funzionamento del BJT Struttura del BJT Principi di funzionamento del MOSFET Struttura del MOSFET 7 Obiettivi della lezione Storia e prospettive delle tecnologie elettroniche Politecnico di Torino 4

5 Obiettivi della lezione Storia e prospettive delle tecnologie elettroniche Fasi principali di un processo planare 9 Obiettivi della lezione Storia e prospettive delle tecnologie elettroniche Fasi principali di un processo planare Tecniche di preparazione dei substrati Politecnico di Torino 5

6 Obiettivi della lezione Storia e prospettive delle tecnologie elettroniche Fasi principali di un processo planare Tecniche di preparazione dei substrati Tecniche fotolitografiche 11 Riferimenti bibliografici per la lezione Dispositivi a semiconduttore di Simon Sze BSH Hoepli, 1991 capitoli 8, 9, 10, 11 Dispositivi per la microelettronica di Giovanni Ghione McGraw-Hill, 1998 capitolo Politecnico di Torino 6

7 Leggi di Moore ed evoluzione della tecnologia Leggi di Moore ed evoluzione della tecnologia Principi della tecnologia planare Crescita monocristallo e preparazione substrati Fotolitografia Politecnico di Torino 7

8 Leggi di Moore 15 Leggi di Moore Politecnico di Torino 8

9 Leggi di Moore 17 Leggi di Moore Politecnico di Torino 9

10 Leggi di Moore 19 Leggi di Moore Politecnico di Torino 10

11 Leggi di Moore 21 Primo transistore Politecnico di Torino 11

12 Evoluzione del transistore 23 Evoluzione del transistore Politecnico di Torino 12

13 Transistore a giunzione 25 Transistore a giunzione Politecnico di Torino 13

14 Transistore a lega-giunzione 27 Transistore a lega-giunzione Politecnico di Torino 14

15 Transistore a lega-giunzione 29 Principi della tecnologia planare 2005 Politecnico di Torino 15

16 Leggi di Moore ed evoluzione della tecnologia Principi della tecnologia planare Crescita monocristallo e preparazione substrati Fotolitografia 31 Processo planare Politecnico di Torino 16

17 Processo planare 33 Processo planare Politecnico di Torino 17

18 Processo planare 35 Transistore planare Politecnico di Torino 18

19 Processo planare: flusso 37 Processo planare: flusso Politecnico di Torino 19

20 Processo planare: flusso 39 Processo planare: flusso Politecnico di Torino 20

21 Processo planare: flusso 41 Processo planare: flusso Politecnico di Torino 21

22 Processo planare: flusso 43 Processo planare BJT Politecnico di Torino 22

23 Processo planare BJT 45 Processo planare BJT Politecnico di Torino 23

24 Processo planare BJT 47 Processo planare BJT Politecnico di Torino 24

25 Processo planare BJT 49 Processo Planare IC Politecnico di Torino 25

26 Processo Planare IC 51 Storia e Prospettive Politecnico di Torino 26

27 Storia e Prospettive 53 Storia e Prospettive Politecnico di Torino 27

28 Crescita monocristallo e preparazione substrati Leggi di Moore ed evoluzione della tecnologia Principi della tecnologia planare Crescita monocristallo e preparazione substrati Fotolitografia Politecnico di Torino 28

29 Crescita monocristalli 57 Crescita monocristalli Politecnico di Torino 29

30 Crescita monocristalli 59 Crescita monocristalli Politecnico di Torino 30

31 Crescita monocristalli 61 Crescita monocristalli Politecnico di Torino 31

32 Crescita monocristalli 63 Crescita monocristalli Politecnico di Torino 32

33 Crescita monocristalli 65 Crescita monocristalli Politecnico di Torino 33

34 Crescita monocristalli 67 Metodo CZ MANDRINO PORTA CRISTALLO TRAZIONE + ROTAZIONE SEME CRISTALLINO MONOCRISTALLO SILICIO POLISILICIO FUSO 1420 C CROGIOLO IN QUARZO SCHERMO TERMICO ELEMENTO RISCALDANTE RAFFREDDAMENTO AD ACQUA Politecnico di Torino 34

35 Metodo CZ MANDRINO PORTA CRISTALLO TRAZIONE + ROTAZIONE SEME CRISTALLINO MONOCRISTALLO SILICIO POLISILICIO FUSO 1420 C CROGIOLO IN QUARZO SCHERMO TERMICO ELEMENTO RISCALDANTE RAFFREDDAMENTO AD ACQUA 69 Metodo CZ MANDRINO PORTA CRISTALLO TRAZIONE + ROTAZIONE SEME CRISTALLINO MONOCRISTALLO SILICIO POLISILICIO FUSO 1420 C CROGIOLO IN QUARZO SCHERMO TERMICO ELEMENTO RISCALDANTE RAFFREDDAMENTO AD ACQUA Politecnico di Torino 35

36 Metodo CZ 71 Metodo CZ Politecnico di Torino 36

37 Metodo CZ 73 Metodo CZ Politecnico di Torino 37

38 Metodo CZ 75 Metodo CZ Politecnico di Torino 38

39 Tornitura del lingotto TORNITURA DEL LINGOTTO 77 Realizzazione dei Flat Politecnico di Torino 39

40 Realizzazione dei Flat PRIMARY FLAT SECONDARY FLAT 79 Realizzazione dei Flat PRIMARY FLAT SECONDARY FLAT PRIMARY FLAT SECONDARY FLAT Politecnico di Torino 40

41 Taglio dei wafer 81 Etching dei wafer Politecnico di Torino 41

42 Lappatura superficiale 83 Realizzazione Substrato Politecnico di Torino 42

43 Realizzazione Substrato 85 Realizzazione Substrato Politecnico di Torino 43

44 Realizzazione Substrato 87 Realizzazione Substrato Politecnico di Torino 44

45 Realizzazione Substrato 89 Realizzazione Substrato Politecnico di Torino 45

46 Realizzazione Substrato 91 Realizzazione Substrato Politecnico di Torino 46

47 Realizzazione Substrato 93 Realizzazione Substrato Politecnico di Torino 47

48 Realizzazione Substrato 95 Fotolitografia 2005 Politecnico di Torino 48

49 Leggi di Moore ed evoluzione della tecnologia Principi della tecnologia planare Crescita monocristallo e preparazione substrati Fotolitografia 97 Fotolitografia: ciclo di un IC Politecnico di Torino 49

50 Fotolitografia: ciclo di un IC 99 Fotolitografia: ciclo di un IC Politecnico di Torino 50

51 Fotolitografia: ciclo di un IC 101 Fotolitografia: ciclo di un IC Politecnico di Torino 51

52 Fotolitografia: ciclo di un IC 103 Linea di fabbricazione Politecnico di Torino 52

53 Fotolitografia: fasi LAMPADA UV HMDS PHOTORESIST MASCHERA Preparazione WAFER con Hexamethyldisilazane per aumentare adesione resist Deposizione resist con spin Essiccazione soft Allineamento Esposizione Essiccazione dopo esposizione Sviluppo Essiccazione hard Ispezione 105 Fotolitografia: fasi LAMPADA UV HMDS PHOTORESIST MASCHERA Preparazione WAFER con Hexamethyldisilazane per aumentare adesione resist Deposizione resist con spin Essiccazione soft Allineamento Esposizione Essiccazione dopo esposizione Sviluppo Essiccazione hard Ispezione Politecnico di Torino 53

54 Fotolitografia: fasi LAMPADA UV HMDS PHOTORESIST MASCHERA Preparazione WAFER con Hexamethyldisilazane per aumentare adesione resist Deposizione resist con spin Essiccazione soft Allineamento Esposizione Essiccazione dopo esposizione Sviluppo Essiccazione hard Ispezione 107 Fotolitografia: fasi LAMPADA UV HMDS PHOTORESIST MASCHERA Preparazione WAFER con Hexamethyldisilazane per aumentare adesione resist Deposizione resist con spin Essiccazione soft Allineamento Esposizione Essiccazione dopo esposizione Sviluppo Essiccazione hard Ispezione Politecnico di Torino 54

55 Fotolitografia: fasi LAMPADA UV HMDS PHOTORESIST MASCHERA Preparazione WAFER con Hexamethyldisilazane per aumentare adesione resist Deposizione resist con spin Essiccazione soft Allineamento Esposizione Essiccazione dopo esposizione Sviluppo Essiccazione hard Ispezione 109 Fotolitografia: fasi LAMPADA UV HMDS PHOTORESIST MASCHERA Preparazione WAFER con Hexamethyldisilazane per aumentare adesione resist Deposizione resist con spin Essiccazione soft Allineamento Esposizione Essiccazione dopo esposizione Sviluppo Essiccazione hard Ispezione Politecnico di Torino 55

56 Fotolitografia: fasi LAMPADA UV HMDS PHOTORESIST MASCHERA Preparazione WAFER con Hexamethyldisilazane per aumentare adesione resist Deposizione resist con spin Essiccazione soft Allineamento Esposizione Essiccazione dopo esposizione Sviluppo Essiccazione hard Ispezione 111 Fotolitografia: fasi LAMPADA UV HMDS PHOTORESIST MASCHERA Preparazione WAFER con Hexamethyldisilazane per aumentare adesione resist Deposizione resist con spin Essiccazione soft Allineamento Esposizione Essiccazione dopo esposizione Sviluppo Essiccazione hard Ispezione Politecnico di Torino 56

57 Fotolitografia 113 Fotolitografia Politecnico di Torino 57

58 Fotolitografia 115 Fotolitografia Politecnico di Torino 58

59 Photoresist Positivo LUCE UV AREA COPERTA DA CROMO SU VETRO AREA IN OMBRA SUL RESIST RESIST ESPOSTO VIENE RIMOSSO AREA ESPOSTA ESPOSIZIONE RESIST SVILUPPATO 117 Photoresist Positivo LUCE UV AREA COPERTA DA CROMO SU VETRO AREA IN OMBRA SUL RESIST RESIST ESPOSTO VIENE RIMOSSO AREA ESPOSTA ESPOSIZIONE RESIST SVILUPPATO Politecnico di Torino 59

60 Photoresit Negativo LUCE UV AREA COPERTA DA CROMO SU VETRO MASCHERA RESIST ESPOSTO RIMANE AREA ESPOSTA RESIST NON ESPOSTO VIENE RIMOSSO AREA IN OMBRA SUL RESIST ESPOSIZIONE RESIST SVILUPPATO 119 Photoresit Negativo LUCE UV AREA COPERTA DA CROMO SU VETRO MASCHERA RESIST ESPOSTO RIMANE AREA ESPOSTA RESIST NON ESPOSTO VIENE RIMOSSO AREA IN OMBRA SUL RESIST ESPOSIZIONE RESIST SVILUPPATO Politecnico di Torino 60

61 Maschere e Reticoli 121 Maschere e Reticoli Politecnico di Torino 61

62 Maschere e Reticoli 123 Maschere e Reticoli Politecnico di Torino 62

63 Maschere e Reticoli 125 Fabbricazione maschere Politecnico di Torino 63

64 Fabbricazione maschere 127 Fabbricazione maschere Politecnico di Torino 64

65 Fabbricazione maschere 129 Fabbricazione maschere Politecnico di Torino 65

66 Esposizione fotolitografica SORGENTE DI LUCE UV OTTURATORE ALLINEATORE LASER RETICOLO LENTI DI FOCALIZZAZIONE SU WAFER E FOTORIDUZIONE POSIZIONAMENTO WAFER PROCEDURA STEP AND REPEAT 131 Esposizione fotolitografica SORGENTE DI LUCE UV OTTURATORE ALLINEATORE LASER RETICOLO LENTI DI FOCALIZZAZIONE SU WAFER E FOTORIDUZIONE POSIZIONAMENTO WAFER PROCEDURA STEP AND REPEAT Politecnico di Torino 66

67 Sommario della lezione Leggi di Moore ed evoluzione della tecnologia Principi della tecnologia planare Crescita monocristallo e preparazione substrati Fotolitografia Politecnico di Torino 67

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