Программа Технология материалов и изделий

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики»
Факультет Электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины
«Технология материалов и изделий электронной техники»
по направлению 11.03.04.62 «Электроника и наноэлектроника» подготовки бакалавра
Автор программы:
Рыбалко В.В., к.т.н., доцент
vrybalko@hse.ru
Одобрена на заседании кафедры «Микросистемная техника, материаловедение и технологии» «__30_» ___августа________ 2015г.
Зав. кафедрой
В.П.Кулагин
Рекомендована секцией УМС [Введите название секции УМС] «___»____________ 20 г
Председатель [Введите И.О. Фамилия]
Утверждена УС факультета [Введите название факультета] «___»_____________20 г.
Ученый секретарь [Введите И.О. Фамилия] ________________________ [подпись]
Москва, 2015
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Технология материалов и изделий электронной техники» для направления 210100 «Электроника и микроэлектроника» подготовки специалиста
1. Цели и задачи дисциплины.
Дисциплина предусмотрена учебным планом с целью формирования у студентов знаний
о специальных физико-химических аспектах технологии производства изделий электронной
техники, которые необходимы при разработке технологических процессов производства микроэлектронных и электровакуумных изделий.
Дисциплина базируется на знании основ высшей математики, общей физики, общей и
физической химии, материаловедения и физических основ электронной техники.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны:
Знать: технологические особенности производства микроэлектронных и электровакуумных изделий; физико-химические основы базовых технологических процессов полупроводникового и электровакуумного производства; материалы, применяемые в полупроводниковом и
электровакуумном производстве; конструкции современных электронных приборов; современные методы интенсификации технологических процессов; технологические схемы производства изделий электронной техники.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
Уметь: проводить анализ технологических процессов производства микроэлектронных и
электровакуумных изделий с целью их оптимизации и повышения качества; разрабатывать
технологические схемы производства микроэлектронных и электровакуумных изделий.
4. Формы контроля
Данный курс предполагает текущий и рубежный контроль. В качестве текущего контроля выступают домашние задания и коллоквиум, рубежного контроля – экзамен.
Структура итоговой оценки
Кумулятивная оценка складывается из трех элементов:
 Домашнее задание — 30%:
o письменная работа;
 коллоквиум — 20%:
o устные ответы (с подготовкой) на вопросы по темам курса, полнота и содержательность ответов на вопросы;
– экзамен — 50%:
o устные ответы (с подготовкой) на вопросы по темам курса. полнота и содержательность ответов на вопросы;
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Курсовой проект
Расчетно-графические работы
Реферат
И (или) другие виды аудиторных заня-
Всего
часов
106
98
60
1
54
48
30
Модуль
2
52
48
30
38
-
20
18
*
*
*
*
*
-
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Технология материалов и изделий электронной техники» для направления 210100 «Электроника и микроэлектроника» подготовки специалиста
тий
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
Экз.
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№
п
Аудиторные занятия
Лекции
ЛР
1.1.1.1.1
(или
С)
3
4
5
*
Раздел дисциплины
/п
1
1
2
Введение
1.
Раздел 1
2
Тема 1.1.

3
Тема 1.2.

4
Тема 1.3.

5
Тема 1.4.

6
Тема 1.5.

7
Тема 1.6.

8
Тема 1.7.

9
Тема 1.8.

1
Тема 1.9.

1
Тема 1.10.

1
Тема 1.11.

1
Тема 1.12.

2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Раздел 2
1
Тема 2.1.

1
Тема 2.2.

1
Тема 2.3.

14.
15.
16.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Технология материалов и изделий электронной техники» для направления 210100 «Электроника и микроэлектроника» подготовки специалиста
1
Тема 2.4.

17.
4.2 Содержание разделов дисциплины
1-й модуль
Введение. Цели и задачи дисциплины. Понятие об электронике и электронных приборах.
Краткий исторический обзор развития производства электронных приборов. Классификация и
характеристика основных технологических процессов производства изделий электронной техники (2 часа).
Раздел 1. Технология производства микроэлектронных приборов
Тема 1.1. Классификация и характеристика основных типов микроэлектронных приборов: дискретные полупроводниковые приборы, полупроводниковые интегральные микросхемы,
тонкопленочные и толстопленочные интегральные микросхемы, гибридные микросхемы. (2
часа)
Тема 1.2. Технологические процессы очистки исходных материалов и готовых полупроводниковых структур. Понятие о чистых веществах. Классификация материалов по степени
чистоты. Технология процессов разделения и очистки материалов. (2 часа)
Тема 1.3. Методы получения монокристаллов полупроводниковых материалов. Классификация методов направленной кристаллизации. Получение монокристаллов по методу Чохральского. Метод бестигельной зонной плавки. Методы получения профильных кристаллов
полупроводников. (2 часов)
Тема 1.4. Технология изготовления полупроводниковых подложек. Материалы, используемые при изготовлении подложек. Основы абразивной обработки полупроводниковых материалов. Методы резки монокристаллов на пластины. Абразивное шлифование и полирование
пластин. Структура нарушенного слоя при абразивной обработке хрупких материалов. Методы
контроля качества полупроводниковых подложек. (2 часов)
Тема 1.5. Технология формирования тонкопленочных покрытий. Классификация методов формирования покрытий. Химическое и плазмохимическое осаждение диэлектрических
покрытий. Высокотемпературное окисление кремния. Вакуумные методы формирования тонкопленочных покрытий. Метод термического испарения материалов в вакууме. Распыление материалов ионной бомбардировкой. (10 часов)
Тема 1.6. Поверхностное легирование полупроводниковых материалов. Легирование
материалов методом диффузии. Законы диффузии Фика. Диффузия из неограниченного и ограниченного источников. Легирование методом ионной имплантации. (2 часов)
Тема 1.7. Технология формирования эпитаксиальных структур. Свойства эпитаксиальных структур и области их применения. Получение эпитаксиальных структур из газовой и жидкой фаз. Методы проведения эпитаксии в вакууме. Молекулярно-лучевая эпитаксия. (2 часа).
Тема 1.8. Литографические процессы в микроэлектронной технологии. Основные цели
и задачи литографических процессов. Фоторезисты и их свойства. Фотолитография и основные
этапы ее проведения. Ограничения фотолитографии. Основы УФ- , рентгено-, электроно- и
ионолитографии. (4 часов)
2-й модуль
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Технология материалов и изделий электронной техники» для направления 210100 «Электроника и микроэлектроника» подготовки специалиста
Тема 1.9. Плазмо-химические процессы в микроэлектронной технологии. Взаимодействие ионов с материалами. Физико-химические процессы в низкотемпературной газоразрядной
плазме. Процессы травления и очистки материалов с использованием НГП. Основы ионного
травления, плазмохимического травления и ионно-химического травления материалов. (6 часов)
Тема 1.10. Конструкции элементов полупроводниковых микросхем. Конструктивнотехнологические варианты изготовления биполярных и МДП транзисторов. Варианты изоляции элементов микросхем. Контакты к кремнию, проводники разводки, контактные площадки
внешних выводов микросхем. (4 часа)
Тема 1.11. Технология изготовления гибридных микросхем. Технология формирования
тонкопленочных элементов ГИС. Технология формирования толстопленочных ГИС. (4 часа)
Тема 1.12. Технологические процессы сборки полупроводниковых приборов и ИМС.
Разделение пластин на кристаллы. Методы крепления кристаллов в корпусе прибора. Методы
присоединения внешних выводов. Сборка приборов на ленточный носитель. Методы герметизации корпусов приборов. (6 часов)
Раздел 2. Технология производства электровакуумных приборов
Тема 2.1. Технология изготовления деталей из диэлектрических материалов. Стекло и
стеклообразные материалы. Изготовление деталей из керамических материалов. Получение
спаев металла со стеклом и керамикой. (2 часа)
Тема 2.2. Очистка деталей: обезжиривание и травление. Виды загрязнений и методы их
удаления. Способы очистки. Виды растворителей. Полирование: назначение и способы реализации. (2 часа)
Тема 2.3. Технология формирования неразъемных соединений. Применение сварных и
паяных соединений в конструкции электровакуумных приборов. Понятие о вакуумной плотности соединений. Требования к сварочным материалам. Выбор типа соединения. (4 часа)
Тема 2.4. Электрофизические и электрохимические методы обработки деталей электровакуумных приборов: электроэрозионный, ультразвуковой, электрохимический, лазерный,
электронно-лучевой. Плазменное напыление покрытий.
(14 часа)
5. Лабораторный практикум.
№ п/п № раздела дисциплины
Наименование лабораторных работ
-
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1. Рекомендуемая литература
а) Основная литература.
1. Бондаренко Г.Г., Кабанова Т.А., Рыбалко В.В. Основы материаловедения: учебник для
студентов вузов (под ред. Г.Г. Бондаренко). – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. – 760 с..
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Технология материалов и изделий электронной техники» для направления 210100 «Электроника и микроэлектроника» подготовки специалиста
2. Королев М.А. Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем : в 2 ч. Ч 1. / М.А. Королев, Т.Ю. Крупкина, М.А. Ревелева; под общей ред.
Ю.А. Чаплыгина. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.
3. Коледов Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. Уч. пособие, 2008.
4. Сушков А.Д. Вакуумная электроника: Физико-технические основы: Уч.пособие. – СПб.:
Изд. «Лань», 2004.
5. Лапшинов Б.А. «Технология литографических процессов». Уч.пособие, МИЭМ, 2011
б) Дополнительная литература.
1. Черняев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА. - М.: Высшая школа.
1987.
2. Малышев В.В. Основы квантовой электроники и лазерной техники. М.: Высш. школа,
2005.
3. Барыбин А.А. Электроника и микроэлектроника. Физико-технологические основы. М.:
Физматлит, 2006.
4. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. – М.: Радио и
связь, 1991
5. Антонов В.А. Технология производства электровакуумных и полупроводниковых
приборов. - М.: Высшая школа. 1979.
6.2. Средства обеспечения дисциплины.
1. Компьютерные программы по проведению занятий
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
1. Компьютерный класс.
2. Цифровое проекционное оборудование
8. Методические рекомендации по организации обеспечения дисциплины
Семинарские занятия предусматривают освоение аналитических приемов подготовки
схемы эксперимента, методик определения характеристик материалов. Обработку и интерпретацию экспериментальных данных. В некоторые практические занятия целесообразно включать элементы научных теоретических исследований, которые потребуют углубленной самостоятельной проработки теоретического материала.
По результатам занятия преподаватель оценивает активность каждого студента и проводит опрос.
Домашнее задание выполняется студентом по теме, заданной преподавателем. При его
выполнении студент осваивает работу с научно-технической литературой, библиографическими каталогами, реферативными журналами. При ее выполнении студентом решается сформулированная задача. Критерии оценки реферата – решение поставленной задачи, освоение литературы, оформление работы,
Коллоквиум — устный опрос, направленный на проверку усвоенных студентами знаний и умений; выполняется по вопроснику, составленному преподавателем в соответствии с
пройденным материалом. Полный вопросник раздается студентам за неделю до коллоквиума.
Каждому студенту выдается по два вопроса.
Самостоятельная работа студентов - форма обучения, являющаяся продолжением
освоения материала, изучаемого студентами в лекционных и практических занятиях.
Внеаудиторная самостоятельная работа направлена на глубокое изучение дисциплины
по списку обязательной и дополнительной литературы, а также списку рекомендуемой литера-
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Технология материалов и изделий электронной техники» для направления 210100 «Электроника и микроэлектроника» подготовки специалиста
туры для самостоятельной работы, включает в себя глубокую проработку теоретических разделов курса, подготовку к выполнению и защите практических работ, написанию контрольной
работы и реферата.
Форма проверки самостоятельной работы – опрос студентов на практических занятиях,
оценка преподавателем реферата и домашнего задания.
Рабочая программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 11.03.04
«Электроника наноэлектроника» подготовки бакалавра.
Программу составил доцент кафедры «Микросистемная техника, материаловедение и
технологии», к.т.н. В.В.Рыбалко
Настоящая программа рассмотрена на заседании кафедры «___»______ 2015 г, протокол
№____ и рекомендована к применению в учебном процессе.
Заведующий кафедрой
д.т.н.,профессор
В.П.Кулагин
Срок действия программы продлен на:
20__/20__
20__/20__
уч.год_______________________________________.
(подпись зав. кафедрой)
уч.год_______________________________________.
(подпись зав. кафедрой)