Politechnika Warszawska - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Zaawansowane struktury półprzewodnikowe

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELxxx-MSP-ZSP Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Zaawansowane struktury półprzewodnikowe
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Fotonika i nanoelektronika )-Mikroelektronika, fotonika i nanotechnologie-mgr.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
( Przedmioty zaawansowane )-Elektronika-dr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane techniczne )--mgr.-EITI
Punkty ECTS i inne: 4.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

ZSP

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Wykład jest poświęcony zaawansowanym przyrządom półprzewodnikowymi (np. tranzystory wielobramkowe MOS, heterozłączowe tranzystory bipolarne, przyrządy kwantowe) oraz materiałom stosowanym w takich przyrządach (np. krzemogerman, węglik krzemu, związki AIIIBV, grafen). Zawiera również omówienie obecnych tendencji rozwojowych mikro- i nanoelektroniki. Efekty kształcenia: zrozumienie zasady działania zaawansowanych przyrządów półprzewodnikowych oraz ich zalet w porównaniu z przyrządami klasycznymi, zrozumienie tendencji rozwojowych mikro- i nanoelektroniki, zrozumienie wpływu parametrów materiałowo-konstrukcyjnych na działanie takich przyrządów.

Pełny opis:

Wykład jest poświęcony zaawansowanym przyrządom półprzewodnikowymi (np. tranzystory wielobramkowe MOS, heterozłączowe tranzystory bipolarne, przyrządy kwantowe) oraz materiałom stosowanym w takich przyrządach (np. krzemogerman, węglik krzemu, związki AIIIBV, grafen). Zawiera również omówienie obecnych tendencji rozwojowych mikro- i nanoelektroniki. Efekty kształcenia: zrozumienie zasady działania zaawansowanych przyrządów półprzewodnikowych oraz ich zalet w porównaniu z przyrządami klasycznymi, zrozumienie tendencji rozwojowych mikro- i nanoelektroniki, zrozumienie wpływu parametrów materiałowo-konstrukcyjnych na działanie takich przyrządów.

Treść wykładu

  • Przypomnienie podstawowych bloków przyrządów półprzewodnikowych
    (złącze p-n, styk metal-półprzewodnik, kondensator MOS/MIS, itd.).
    Przegląd przyrządów półprzewodnikowych. Technologia MOS/MIS i
    technologia bipolarna. (2h)

  • Tendencje rozwoju współczesnej mikroelektroniki: Siły napędowe
    rozwoju, wielkie standardy i układy specjalizowane. Integracja
    mikroelektroniki i mikromechaniki krzemowej. Dojrzałość i zakres
    zastosowań różnych technologii. (2h)

  • Tempo wzrostu skali integracji: Prawo Moore`a: wymiar
    charakterystyczny, powierzchnia struktur, efektywność upakowania
    (współczynnik udoskonaleń). (1h)

  • Materiały dla mikro- i nanoelektroniki. Dlaczego krzem? Inne
    pierwiastki czwartej grupy układu okresowego (german, węgiel).
    Krzemogerman i węglik krzemu. Związki AIIIBV i inne materiały
    półprzewodnikowe. Porównanie właściwości, pola zastosowań. (2h)

  • Ewolucja technologii CMOS: Tranzystor MOS - reguły skalowania i
    ich konsekwencje. Minimalne rozmiary tranzystora MOS. Grubość
    dielektryka bramkowego. Materiał bramki. Prąd tunelowy. Prąd drenu
    indukowany przez bramkę. Przebicie skrośne. Konsekwencje silnego i
    niejednorodnego domieszkowania. Minimalizacja głębokości złącz.
    Rezystancja szeregowa. Przebicie drenu. Prąd upływu złącz. Inżynieria
    źródła i drenu. Efekt gorących nośników. Napięcie progowe - efekty
    krótkiego i wąskiego kanału. Właściwości tranzystora w zakresie
    podprogowym. Efekty pasożytnicze w podłożu. Modele submikrometrowych
    tranzystorów MOS - statyczne i dynamiczne ograniczenia
    częstotliwościowe. Krzemogerman w technologii MOS. (6h)

  • Technologia SOI CMOS: Technologie podłoży SOI (Silicon on
    Insulator) - porównanie, analiza zalet i wad. Rodzaje tranzystorów. MOS
    SOI - całkowicie zubożony (FD) i częściowo zubożony (PD). Reguły
    skalowania tranzystora MOS SOI. Modele statyczne i dynamiczne
    tranzystora MOS SOI. Porównanie właściwości technologii CMOS -
    konwencjonalnej i SOI. Tranzystory wielobramkowe. Technologia planarna
    i nieplanarna (FinFET, nanodruty). Powtarzalność produkcji. Napięcie
    progowe w kanale niedomieszkowanym. Modele tranzystorów
    wielobramkowych. (5h)

  • Ewolucja komórki pamięci DRAM: Technologie "trench" i "stacked".
    Komórki pamięci nieulotnych EPROM i EEPROM, FLASH. Zastosowanie
    materiałów ferroelektrycznych w komórkach pamięci nieulotnych. (2h)

  • Przyrządy bipolarne: Ewolucja konstrukcji tranzystora - reguły
    skalowania. Modele statyczne i dynamiczne tranzystorów bipolarnych.
    Ograniczenia częstotliwościowe. Ewolucja technologii tranzystorów
    bipolarnych. Emiter polikrzemowy. Emiter szerokopasmowy (SiC).
    Krzemogerman w tranzystorze bipolarnym - różne konstrukcje. (4h)

  • Heterostruktury na związkach AIIIBV. Zastosowanie w tranzystorach
    bipolarnych (HBT) i polowych (HEMT). Opłacalność. Porównanie z
    przyrządami SOI oraz HBT z bazą SiGe. (2h)

  • Ograniczenia rozwoju nanoelektroniki: systemowe, układowe,
    przyrządowe, materiałowe i fundamentalne. (2h)

  • Czynniki ekonomiczne jako ograniczenia rozwoju: Jednostkowy koszt
    tranzystora (bitu). Problemy uzysku. Nowe koncepcje wytwarzania. Nowe
    materiały (np. grafen). Nowe przyrządy (blokada kulombowska, przyrządy
    z rezonansem tunelowym, itd.). Prognoza rozwoju nanoelektroniki
    ("roadmap") według różnych aktualnych przewidywań. (2h)


Zakres projektu
Będą to indywidualne problemy projektowania przyrządów i procesów
technologicznych. Ich realizacja będzie wymagała skorzystania z
literatury źródłowej i rozwiązania konkretnego zadania. Przykłady:


  1. Zaprojektuj tak tranzystor z bazą z krzemogermanu, aby uzyskać
    maksymalną wartość iloczynu: wzmocnienie prądowe (?) x napięcie
    Early`ego przy zadanych m.in. koncentracji domieszek w emiterze,
    napięciu dopuszczalnym BUCEO.

  2. Dokonaj ilościowego porównania efektów krótkokanałowych w
    tranzystorach MOS: konwencjonalnym, SOI (FD) i SOI (PD) na przykładzie
    zmian napięcia progowego. Uzasadnij wybór zastosowanego modelu.

  3. Wykorzystując dane doświadczalne kinetyki procesu utleniania
    dobierz korzystając z programu ATHENA parametry tego procesu.



Poprzedniki
Typ poprzednikaNr poprzednikaKod poprzednikaNazwa poprzednika
Zalecany1103C-ELxxx-ISP-PPPrzyrządy półprzewodnikowe

Literatura:

    1. S.M. Sze (ed.), High Speed Semiconductor Devices", Wiley, New
      York (1990).

    2. S.M. Sze, K.K. Ng, "Physics of Semiconductor Devices", Wiley, New
      York (2007)

    3. A. Amara, O.Roseau, eds., "Planar Double-Gate Transistor",
      Springer (2009)

    4. M. Lundstrom, J. Guo, "Nanoscale Transistor", Springer (2006)

    5. J.-P. Collinge, ed., "FinFETs and Other Mulit-Gate Transistors",
      Springer (2008)

    6. F. Balestra, "Nanoscale CMOS. Innovative Materials, Modeling and
      Characterization", Wiley, (2010)

    7. P. Ashburn, "SiGe Heterojunction Bipolar Transistors", Wiley, New
      York, 2003

    8. A. Jakubowski i in., Artykuły na temat tendencji rozwoju
      mikroelektroniki, Elektronika (1995, 1996, 1997).

    9. Materiały Konferencji IEDM, Artykuły: Semiconductor
      International, IEEE Trans. on Electron Devices, Solid State Electronics
      i in.

    10. K. Iniewski, A. Jakubowski, B. Majkusiak, Przyrządy MOS w
      zadaniach", WPW, Warszawa (1991).

    11. Kwok K. Ng, Complete Guide to Semiconductor Devices", McGraw -
      Hill, Inc. New York (1995).

    12. J.P. Collinge, Silicon - on Insulator Technology: Materials to
      VLSI", Kluwer (1991).

    13. R.F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals", Addison-Wesley,
      (1995).

Metody i kryteria oceniania:

Zaliczenie przedmiotu składa się z dwóch etapów, tj. projektu oraz egzaminu. W sumie można uzyskać 100p (40p - projekt, 60p - egzamin). Do zaliczenia przedmiotu wymagane jest uzyskanie przynajmniej 51 p. Projekt umożliwia weryfikację zrozumienia wpływu parametrów materiałowo-konstrukcyjnych na działanie projektowanego przyrządu, egzamin umożliwia weryfikację zrozumienia zasad działania zaawansowanych przyrządów półprzewodnikowych oraz ich zalet w porównaniu z przyrządami klasycznymi, a także zrozumienia tendencji rozwojowych mikroelektroniki i nanoelektroniki.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2019/2020 - sem. letni" (w trakcie)

Okres: 2020-02-22 - 2020-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Lidia Łukasiak, Tomasz Skotnicki
Prowadzący grup: Lidia Łukasiak, Tomasz Skotnicki
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2018/2019 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2019-02-18 - 2019-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Lidia Łukasiak, Tomasz Skotnicki
Prowadzący grup: Lidia Łukasiak, Tomasz Skotnicki
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2018-02-19 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Lidia Łukasiak, Tomasz Skotnicki
Prowadzący grup: Lidia Łukasiak, Tomasz Skotnicki
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-18
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Andrzej Jakubowski
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2016/2017 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2017-02-20 - 2017-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Tomasz Skotnicki
Prowadzący grup: Tomasz Skotnicki
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2015/2016 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2016-02-23 - 2016-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Tomasz Skotnicki
Prowadzący grup: Tomasz Skotnicki
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2014/2015 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2015-02-23 - 2015-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Lidia Łukasiak
Prowadzący grup: Lidia Łukasiak
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2013/2014 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2014-02-24 - 2014-09-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Andrzej Jakubowski
Prowadzący grup: Andrzej Jakubowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2012/2013 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2013-02-20 - 2013-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Projekt, 15 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Andrzej Jakubowski
Prowadzący grup: Andrzej Jakubowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.