Memorie a semiconduttore e tecnologia

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 2 2005 Politecnico di Torino 1

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 4 2005 Politecnico di Torino 2

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 6 2005 Politecnico di Torino 3

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 8 2005 Politecnico di Torino 4

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 10 2005 Politecnico di Torino 5

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 10 12 2005 Politecnico di Torino 6

Leggi di Moore ed evoluzione della tecnologia Leggi di Moore ed evoluzione della tecnologia Principi della tecnologia planare Crescita monocristallo e preparazione substrati Fotolitografia 14 2005 Politecnico di Torino 7

Leggi di Moore 15 Leggi di Moore 16 2005 Politecnico di Torino 8

Leggi di Moore 17 Leggi di Moore 18 2005 Politecnico di Torino 9

Leggi di Moore 19 Leggi di Moore 20 2005 Politecnico di Torino 10

Leggi di Moore 21 Primo transistore 22 2005 Politecnico di Torino 11

Evoluzione del transistore 23 Evoluzione del transistore 24 2005 Politecnico di Torino 12

Transistore a giunzione 25 Transistore a giunzione 26 2005 Politecnico di Torino 13

Transistore a lega-giunzione 27 Transistore a lega-giunzione 28 2005 Politecnico di Torino 14

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

Leggi di Moore ed evoluzione della tecnologia Principi della tecnologia planare Crescita monocristallo e preparazione substrati Fotolitografia 31 Processo planare 32 2005 Politecnico di Torino 16

Processo planare 33 Processo planare 34 2005 Politecnico di Torino 17

Processo planare 35 Transistore planare 36 2005 Politecnico di Torino 18

Processo planare: flusso 37 Processo planare: flusso 38 2005 Politecnico di Torino 19

Processo planare: flusso 39 Processo planare: flusso 40 2005 Politecnico di Torino 20

Processo planare: flusso 41 Processo planare: flusso 42 2005 Politecnico di Torino 21

Processo planare: flusso 43 Processo planare BJT 44 2005 Politecnico di Torino 22

Processo planare BJT 45 Processo planare BJT 46 2005 Politecnico di Torino 23

Processo planare BJT 47 Processo planare BJT 48 2005 Politecnico di Torino 24

Processo planare BJT 49 Processo Planare IC 50 2005 Politecnico di Torino 25

Processo Planare IC 51 Storia e Prospettive 52 2005 Politecnico di Torino 26

Storia e Prospettive 53 Storia e Prospettive 54 2005 Politecnico di Torino 27

Crescita monocristallo e preparazione substrati Leggi di Moore ed evoluzione della tecnologia Principi della tecnologia planare Crescita monocristallo e preparazione substrati Fotolitografia 56 2005 Politecnico di Torino 28

Crescita monocristalli 57 Crescita monocristalli 58 2005 Politecnico di Torino 29

Crescita monocristalli 59 Crescita monocristalli 60 2005 Politecnico di Torino 30

Crescita monocristalli 61 Crescita monocristalli 62 2005 Politecnico di Torino 31

Crescita monocristalli 63 Crescita monocristalli 64 2005 Politecnico di Torino 32

Crescita monocristalli 65 Crescita monocristalli 66 2005 Politecnico di Torino 33

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 68 2005 Politecnico di Torino 34

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 70 2005 Politecnico di Torino 35

Metodo CZ 71 Metodo CZ 72 2005 Politecnico di Torino 36

Metodo CZ 73 Metodo CZ 74 2005 Politecnico di Torino 37

Metodo CZ 75 Metodo CZ 76 2005 Politecnico di Torino 38

Tornitura del lingotto TORNITURA DEL LINGOTTO 77 Realizzazione dei Flat 78 2005 Politecnico di Torino 39

Realizzazione dei Flat PRIMARY FLAT SECONDARY FLAT 79 Realizzazione dei Flat PRIMARY FLAT SECONDARY FLAT PRIMARY FLAT SECONDARY FLAT 80 2005 Politecnico di Torino 40

Taglio dei wafer 81 Etching dei wafer 82 2005 Politecnico di Torino 41

Lappatura superficiale 83 Realizzazione Substrato 84 2005 Politecnico di Torino 42

Realizzazione Substrato 85 Realizzazione Substrato 86 2005 Politecnico di Torino 43

Realizzazione Substrato 87 Realizzazione Substrato 88 2005 Politecnico di Torino 44

Realizzazione Substrato 89 Realizzazione Substrato 90 2005 Politecnico di Torino 45

Realizzazione Substrato 91 Realizzazione Substrato 92 2005 Politecnico di Torino 46

Realizzazione Substrato 93 Realizzazione Substrato 94 2005 Politecnico di Torino 47

Realizzazione Substrato 95 Fotolitografia 2005 Politecnico di Torino 48

Leggi di Moore ed evoluzione della tecnologia Principi della tecnologia planare Crescita monocristallo e preparazione substrati Fotolitografia 97 Fotolitografia: ciclo di un IC 98 2005 Politecnico di Torino 49

Fotolitografia: ciclo di un IC 99 Fotolitografia: ciclo di un IC 100 2005 Politecnico di Torino 50

Fotolitografia: ciclo di un IC 101 Fotolitografia: ciclo di un IC 102 2005 Politecnico di Torino 51

Fotolitografia: ciclo di un IC 103 Linea di fabbricazione 104 2005 Politecnico di Torino 52

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 106 2005 Politecnico di Torino 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 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 108 2005 Politecnico di Torino 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 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 110 2005 Politecnico di Torino 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 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 112 2005 Politecnico di Torino 56

Fotolitografia 113 Fotolitografia 114 2005 Politecnico di Torino 57

Fotolitografia 115 Fotolitografia 116 2005 Politecnico di Torino 58

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 118 2005 Politecnico di Torino 59

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 120 2005 Politecnico di Torino 60

Maschere e Reticoli 121 Maschere e Reticoli 122 2005 Politecnico di Torino 61

Maschere e Reticoli 123 Maschere e Reticoli 124 2005 Politecnico di Torino 62

Maschere e Reticoli 125 Fabbricazione maschere 126 2005 Politecnico di Torino 63

Fabbricazione maschere 127 Fabbricazione maschere 128 2005 Politecnico di Torino 64

Fabbricazione maschere 129 Fabbricazione maschere 130 2005 Politecnico di Torino 65

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 132 2005 Politecnico di Torino 66

Sommario della lezione Leggi di Moore ed evoluzione della tecnologia Principi della tecnologia planare Crescita monocristallo e preparazione substrati Fotolitografia 133 2005 Politecnico di Torino 67