Федеральное государственное автономное учреждение высшего
профессионального образования
«Московский институт электроники и математики -
Национальный исследовательский университет
«Высшая школа экономики»»
Факультет Электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины «Проектирование и технология электронной компонентной базы» Направление подготовки 210100.68 - Электроника и наноэлектроника Квалификация выпускника - магистр
Авторы – доц., к.т.н. Б.А. Лапшинов, проф., к.т.н. Харитонов И.А.
Одобрена на заседании кафедры электроника и наноэлектроника «___»_____________2012 г.
Заведующий кафедрой _______________ К.О.Петросянц
Рекомендована секцией УМС «Электроника» «__» ______________ 2012 г.
Председатель _______________ Утверждена УС факультета Электроники и телекоммуникаций
Ученый секретарь _______________ «___»_____________2012 г.
Москва 2012 Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы
Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 210100 - Электроника и наноэлектроника подготовки магистра, изучающих дисциплину «Проектирование и технология электронной
компонентной базы»
Программа разработана в соответствии с:
Федеральным государственным образовательным стандартом по направлению подготовки магистра 210100.68 «Электроника и наноэлектроника»;
Образовательной программой подготовки магистра 210100.68 «Электроника и наноэлектроника»;
Рабочим учебным планом университета по направлению подготовки магистра 210100.68 «Электроника и наноэлектроника», утвержденным в 2012 г.
Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины "Проектирование и технология электронной компонентной базы" является формирования у студентов знаний о методах проектирования электронной компонентной базы современных и перспективных изделий микро- и наноэлектроники, назначении, физических принципах и методики выполнения основных технологических процессов производства приборов микро- и наноэлектроники.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоение дисциплины В результате освоения дисциплины «Проектирование и технология электронной компонентной базы» студент должен:
- изучить особенности электронной компонентной базы аналоговой и цифровой техники, принципы работы элементов аналоговых и цифровых микросхем;
- изучить методы расчета, проектирования, конструирования и модернизации электронной компонентной базы с учетом заданных требований и с использованием систем автоматизированного проектирования;
- изучить современные программные средства для проектирования и конструирования приборов, схем и устройств электроники и наноэлектроники различного функционального назначения;
- изучить физические принципы и основные технологические процессы формирования структур приборов твердотельной электроники;
- изучить физические принципы и технологические процессы сборки приборов твердотельной электроники;
- изучить конструктивные особенностей приборов твердотельной электроники;
В результате освоения дисциплины «Проектирование и технология электронной компонентной базы» студент осваивает следующие компетенции: Компетенция
| Код по
ФГОС
| Дескрипторы – основные признаки освоения (показатели достижения результата)
| Формы и методы обучения, способствующие формированию и развитию компетенции
| Способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень.
| ОК-1
| Подготовка к практическим занятиям, обсуждение тем домашних заданий, подготовка к написанию реферата
| Посещение лекций, подготовка к практическим занятиям и работа на них, написание реферата
| Способностью адаптироваться к изменяющимся условиям, переоценивать накопленный опыт, анализировать свои возможности
| ОК-7
| Выбирает необходимые технологические процессы, оценивает режимы их выполнения, изучает и анализирует методы проектирования приборов, изучает соответствующие литературные источники
| Подготовка реферата, дискуссии на практических занятиях,
| Готовностью определять цели, осуществлять постановку задач проектирования электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения, подготавливать технические задания на выполнение проектных работ
| ПК-8
| Работает на практических занятиях, рассчитывает режимы выполнения технологических процессов, анализирует схемотехнические решения
| Активность на практических занятиях, написание реферата
| Способностью владеть методами проектирования технологических процессов производства материалов и изделий электронной техники с использованием автоматизированных систем технологической подготовки производства
| ПК-12
| Изучает и анализирует технологические варианты изготовления приборов, методы их проектирования, изучает соответствующие литературные источники
|
| Место дисциплины в структуре образовательной программы Дисциплина " Проектирование и технология электронной компонентной базы " относится к базовой части Профессионального цикла.
Дисциплина требует наличия у студента знаний, умений и навыков, полученных в ходе изучения дисциплин бакалавриата «Физика», «Химия», «Материалы электронной техники», «Теоретические основы электротехники», «Физические основы электроники», «Схемотехника», «Основы технологии электронной компонентной базы». Для изучения дисциплины студент должен обладать следующими компетенциями:
ОК-1 – Способность владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения;
ОК-2 - Способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности;
ПК-1 – Способность представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики;
ПК-6 – Способность собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии;
ПК-14 – Способность выполнять работы по технологической подготовке производства материалов и изделий электронной техники;
ПК-18 – Способность собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научно-техническую информацию по тематике исследования в области электроники и наноэлектроники;
ПК-21 – Готовность анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций.
Дисциплина " Проектирование и технология электронной компонентной базы ":
-:изучается на первом курсе магистратуры в 3 и 4 модулях;
- имеет междисциплинарные связи с дисциплинами «Методы математического моделирования» (1, 2 модули), «Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники» (1. 2 модули), «Основы проектирования оборудования микро- и нанотехнологий» (3. 4 модули).
Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
| Всего часов / зачетных единиц
| Модули
| 3
| 4
| -
| Общая трудоемкость дисциплины
| 180
|
|
|
| Аудиторные занятия (всего)
| 100
| 40
| 60
|
| В том числе:
| -
| -
|
|
| Лекции
| 20
| 10
| 10
|
| Практические занятия (ПЗ)
| 80
| 30
| 50
|
| Семинары (С)
| -
| -
|
|
| Лабораторные работы (ЛР)
| -
| -
|
|
| Самостоятельная работа (всего)
| 80
| 40
| 40
|
| В том числе:
| -
| -
|
|
| Контрольная работа
| 1
| -
| 10
|
| Домашнее задание
| 2
| -
| 30
|
| Реферат
| 1
| 40
|
|
| Другие виды самостоятельной работы
| -
| -
|
|
|
| -
| -
|
|
| Промежуточная аттестация (зачет)
| -
| Зач.
| Экз.
|
| Общая трудоемкость часы
| 180
|
|
|
| -
| -
|
|
|
Тематический план учебной дисциплины
-
№ п/п
| Наименование раздела дисциплины
| Лекц.
| Практ.
зан.
| СРС
| Все-го
| 1.
| Введение. Технологические особенности производства электронной компонентной базы.
| 2
| 4
| 6
|
| 2.
| Основные технологические процессы микроэлектронного производства
| 3
| 10
| 10
|
| 3.
| Возможности, ограничения и перспективы развития литографических процессов
| 3
| 10
| 14
|
| 4.
| Плазменные и плазмохимические процессы в технологии производства электронной компонентной базы
| 2
| 6
| 10
|
| 5.
| Современные подходы к автоматизированному проектированию электронной компонентной базы.
| 2
| 16
| 8
|
| 6
| Проектирование БИС на основе базовых матричных кристаллов (БМК)
| 3
| 12
| 10
|
| 7
| Проектирование фрагментов аналоговых микросхем
| 3
| 12
| 12
|
| 8
| Перспективные направления развития элементной базы БИС и СБИС
| 2
| 10
| 10
|
|
Формы контроля знаний студентов
Тип контроля
| Форма контроля
| Модуль
| Параметры
| Текущий
| контроль активности на практических занятиях
| 3, 4
| ответы на вопросы, решение задач, участие в дискуссиях
| Промежуточный
(зачет 3-й мод.), выполнение контрольной работы и домашних заданий
| Подготовка и выполнение реферата
| 3, 4
| Активность работы над рефератом.
Объем реферата 15-20 стр. по выбранной тематике
| Итоговый
| экзамен
| 4
|
|
Порядок формирования оценок по дисциплине
текущий контроль предусматривает учет активности студентов в ходе проведения практических занятий;
промежуточный контроль предусматривает оценку за реферат (3-й модуль), выполнение контрольной работы и домашних заданий (4-й семестр);
итоговый контроль проводится по результатам экзамена
Итоговая оценка формируется как взвешенная сумма оценки, накопленной в течение курса, и оценки за реферат, экзамен и оценок промежуточного контроля.
Критерии оценки знаний, навыков
Активность на практических занятиях оценивается по следующим критериям:
Ответы на вопросы, предлагаемые преподавателем;
Выступления у доски;
Участие в дискуссии по предложенной тематике.
Реферат направлен на описание и анализ конкретного технологического процесса изготовления микроэлектронных приборов. Требования к реферату изложены в отдельном разделе программы (см. ниже). Реферат оценивается по следующим критериям:
Определение места технологического процесса во всей цепочке процессов;
Описание физических основ проведения процесса;
Определение технологических режимов проведения процесса и структурной схемы технологического оборудования;
Аккуратность в оформлении работы, стиль изложения.
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Базовые учебники
Основная литература
Королев М.А. Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем: в 2 ч.\/ М.А. Королев, Т.Ю. Крупкина, М.А. Ревелева; под общей ред. Ю.А. Чаплыгина. –М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. Ч.1: Технологические процессы изготовления кремниевых интегральных схем и их моделирование. – 2007.
Киреев В.Ю. Введение в технологии микроэлектроники и наноэлектроники. – 2008.
В.Ю. Киреев, А.А. Столяров. Технологии микроэлектроники. Химическое осаждение из газовой фазы. – 2006.
Л.А. Коледов. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. - 2008.
Лапшинов Б.А. Технология литографических процессов. Учеб. пособ. М.: МИЭМ, 2011.
6. В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев Электроника и микропроцессорная техника// М., Высшая школа, 2004 г., 790 стр.
7. Казённов, Г.Г. Основы проектирования интегральных схем и систем // Г.Г. Казённов. – М.: БИНОМ. Лаборотория знаний, 2009. – 295 с.
8. Петросянц К.О., Харитонов И.А., Стародубов А.Ю. Моделирование работы цифровых устройств с помощью программы PSPICE// РИС МИЭМ, 2005. Дополнительная литература
Плазменные процессы в производстве изделий электронной техники. В 3-х т. Мн.: ФУАинформ, 2000.
Попов В.Ф., Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии: Учеб. Пособие для вузов. М. : Высш.шк., 1988.
Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. – М.: Радио и связь, 1991.
Технология СБИС /Под ред. С.Зи. Т 1, 2. – М.: Мир, 1986.
Бродуай И., Мерей Д. Физические основы микротехнологии. – М.: Мир, 1985.
6. А. Бухтев, Методы и средства проектирования систем на кристалле, // Chip News», 2003 №4.
7. Разевиг В.Д. Система проектирования ORCAD 9.2. // Москва, Солон-Р, 2003.
8. Горячкин Ю. В. Физико-топологическое моделирование в САПР ТСАД / Ю. В. Горячкин, С. А. Нестеров, Б. П. Сурин. – Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2006. 124 с. – (Учебники Мордовского университета).
Содержание программы Тема 1. Введение. Технологические особенности производства электронной компонентной базы. Цели и задачи дисциплины. Микроэлектронные приборы – основа электронной компонентной базы. Характеристика и технологические особенности микроэлектронного производства. Основные типы приборов твердотельной электроники (2 часа) Основная литература:
Королев М.А. Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем: в 2 ч.\/ М.А. Королев, Т.Ю. Крупкина, М.А. Ревелева; под общей ред. Ю.А. Чаплыгина. –М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. Ч.1: Технологические процессы изготовления кремниевых интегральных схем и их моделирование. – 2007.
Киреев В.Ю. Введение в технологии микроэлектроники и наноэлектроники. – 2008.
Дополнительная литература:
Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. – М.: Радио и связь, 1991.
Тема 2. Основные технологические процессы микроэлектронного производства.
Физические основы и технологические особенности основных технологических процессов – формирования тонкопленочных диэлектрических и проводящих покрытий, модификации электрофизических свойств полупроводников, осуществления локальности обработки (литографические процессы). Основная литература:
Киреев В.Ю. Введение в технологии микроэлектроники и наноэлектроники. – 2008.
Л.А. Коледов. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. - 2008.
Дополнительная литература:
Физические методы контроля качества материалов: Учеб. пособие / Под. ред. А.А. Батаева. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000.
Технология СБИС /Под ред. С.Зи. Т 1, 2. – М.: Мир, 1986
3. В.Ю. Киреев, А.А. Столяров. Технологии микроэлектроники. Химическое осаждение из газовой фазы. – 2006.
Тема 3. Возможности, ограничения и перспективы развития литографических процессов.
Основные цели и задачи литографических процессов. Фоторезисты и их свойства. Фотолитография и основные этапы ее проведения. Физические и технологические ограничения фотолитографии. Основы УФ- , рентгено-, электроно- и ионолитографии, их возможности и проблемы. Основная литература:
Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. – М.: Радио и связь, 1991.
Лапшинов Б.А. Технология литографических процессов. Учеб. пособ. М.: МИЭМ, 2011.
Попов В.Ф., Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии: Учеб. Пособие для вузов. М. : Высш.шк., 1988.
Дополнительная литература:
Технология СБИС /Под ред. С.Зи. Т 1, 2. – М.: Мир, 1986.
Бродуай И., Мерей Д. Физические основы микротехнологии. – М.: Мир, 1985.
Тема 4. Плазменные и плазмохимические процессы в технологии производства электронной компонентной базы. Взаимодействие энергетических 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. Перспективы использования методов в технологиях производства электронной компонентной базы. Основная литература:
Попов В.Ф., Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии: Учеб. Пособие для вузов. М. : Высш.шк., 1988.
Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. – М.: Радио и связь, 1991.
Дополнительная литература:
Плазменные процессы в производстве изделий электронной техники. В 3-х т. Мн.: ФУАинформ, 2000.
Тема 5. Современные подходы к автоматизированному проектированию электронной компонентной базы.
Проектирование «сверху-вниз» и «снизу-вверх». Поведенческое описание работы устройства. Физическое , логическое и схемотехническое проектирование. Верификация полученного проекта. Системы автоматизированного проектирования электронной компонентной базы. Основная литература:
1. В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев Электроника и микропроцессорная техника// М., Высшая школа, 2004 г., 790 стр.
2. Казённов, Г.Г. Основы проектирования интегральных схем и систем // Г.Г. Казённов. – М.: БИНОМ. Лаборотория знаний, 2009. – 295 с. Дополнительная литература:
1. А. Бухтев, Методы и средства проектирования систем на кристалле, // Chip News», 2003 №4.
Тема 6. Проектирование БИС на основе базовых матричных кристаллов (БМК). Особенности конструкции и топологии цифровых БМК. Методы проектирования ИС и БИС на основе базовых матричных кристаллов. Основная литература:
1. Казённов, Г.Г. Основы проектирования интегральных схем и систем // Г.Г. Казённов. – М.: БИНОМ. Лаборотория знаний, 2009. – 295 с.
2. Петросянц К.О., Харитонов И.А., Стародубов А.Ю. Моделирование работы цифровых устройств с помощью программы PSPICE// РИС МИЭМ, 2005. Дополнительная литература:
1. Разевиг В.Д. Система проектирования ORCAD 9.2. // Москва, Солон-Р, 2003.
Тема 7. Проектирование фрагментов аналоговых микросхем.
Аппаратурное использование ОУ: пороговые устройства, генераторы импульсов, таймеры.
Интегральные аналоговые перемножители, модуляторы, детекторы. Расчет характеристик фрагментов аналоговых микросхем. Основная литература:
1. Казённов, Г.Г. Основы проектирования интегральных схем и систем // Г.Г. Казённов. – М.: БИНОМ. Лаборотория знаний, 2009. – 295 с. Дополнительная литература:
1. Горячкин Ю. В. Физико-топологическое моделирование в САПР ТСАД / Ю. В. Горячкин, С. А. Нестеров, Б. П. Сурин. – Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2006. 124 с. – (Учебники Мордовского университета).
Тема 8. Перспективные направления развития элементной базы БИС и СБИС.
Сверхбыстродействующие БИС на основе GaAs и SiGe. Микросхемотехника оптоэлектронных ИС. Фоточувствительные СБИС на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) и КМОП-фотодиодных матриц. Основная литература:
Л.А. Коледов. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. - 2008.
2. В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев Электроника и микропроцессорная техника// М., Высшая школа, 2004 г., 790 стр. Дополнительная литература:
1. Разевиг В.Д. Система проектирования ORCAD 9.2. // Москва, Солон-Р, 2003
Оценочные средства для контроля и аттестации студента: реферат Требования к реферату
Объем реферата – 15 - 20 страниц текста формата А4 содержащего таблицы, графики, схемы выполненных 12 кеглем с интервалом 1,5. Реферат должен содержать титульный лист, задание, оглавление основных разделов и список используемой литературы.
Изложение всех разделов реферата должно быть четким, технически грамотным и доходчивым для чтения.
Темы реферата выдает преподаватель с учетом интересов студентов. Темы для всех студентов не повторяются.
Примерные темы рефератов:
1. Конструктивно-технологические варианты изоляции элементов микросхем друг от друга.
2. Сравнительная характеристика и область применения фотолитографических и электроннолитографических методов.
3. Методы нанесения металлических пленок при создании микроэлектронных приборов.
4. Технология высокотемпературного окисления кремния.
5. Сравнительные характеристики методов диффузионного и ионного легирования полупроводников.
6. Определите порядок расчета глубины залегания p-n перехода при диффузионном легировании.
7. Методы формирования эпитаксиальных слоев.
8. Опишите и сравните возможные методы нанесения металлических пленок при создании микроэлектронных приборов.
9. Сравнительный анализ рентгеновской, электронной и ионной литографий.
10. Сравнительные характеристики химических и плазменных методов травления в технологии производства микросхем.
11. Варианты плазмохимических методов обработки в микроэлектронной технологии.
14. Физические основы и технология формирования тонких диэлектрических пленок методами химического и плазмохимического осаждения.
15. Физическая сущность и основные этапы процесса фотолитографии.
16. Изготовление изделий из стекла и керамики.
17. Технология получения неразъемных соединений в производстве изделий ЭТ.
18. УЗ обработка в производстве изделий электронной техники.
19. Лазерная обработка в производстве изделий ЭТ.
20. Электронно-лучевая обработка материалов в электронной промышленности.
21. Конструкции элементов полупроводниковых микросхем, методы изоляции элементов.
22. Технология изготовления гибридных микросхем.
23. Технологические процессы сборки полупроводниковых приборов и ИМС.
24. Лазерная и электронно-лучевая микрообработка в производстве изделий ЭТ. Рекомендации по использованию информационных технологий: Помимо книг, учебников и статей в журналах, студенты могут широко использовать интернет-ресурсы при изучении дисциплины.
Авторы программы к.т.н., доцент: _____________ (Лапшинов Б.А.)
к.т.н., профессор ______________ (Харитонов И.А.)
|