Рабочая программа дисциплины микроэлектроника icon

Рабочая программа дисциплины микроэлектроника

Смотрите также:
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины сд...
Рабочая программа дисциплины основы теории автоматического управления...
Рабочая учебная программа по дисциплине: электротехника и электроника (Теоретические основы...
Рабочая программа по дисциплине общий курс физики...
Учебно-методический комплекс по дисциплине «материалы и элементы электронной техники»...
Рабочая программа дисциплины автоматизированный гидропневмопривод рекомендована Методическим...
Учебная программа дисциплины дисциплина “Маркетинг наукоемких технологий”...
Рабочая программа практики для направления/специальности 210100 68 Электроника и...
Программа дисциплины «Интеллектуальные системы»...
Учебная программа дисциплины дисциплина Материаловедение и материалы электронных средств...
Рабочая программа дисциплины (наименование дисциплины (модуля)) Направление подготовки...



скачать


Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»





УТВЕРЖДАЮ





Проректор по инновационному образованию




___________ О.И. Ребрин




"____" ___________ 2009 г.



^ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


МИКРОЭЛЕКТРОНИКА


Рекомендована методическим советом УГТУ-УПИ


для направления 210100 «Электроника и микроэлектроника»,

для специальности 210107 «Электронное машиностроение»


Екатеринбург

2009

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования направления 210100 «Электроника и микроэлектроника» (регистрационный номер ГОС 23 тех/дс от 10 марта 2000 г.) и учебным планом специальности 210107 «Электронное машиностроение».


Программу составил:

Тихонов Игорь Николаевич, кандидат технических наук, доцент


Программа одобрена на заседании кафедры электронного машиностроения 26.02.2009г., протокол № 2.


Заведующий кафедрой И.Н. Тихонов


Программа одобрена на заседании методической комиссии механико-машиностроительного факультета "___" ___________ 2009 г., протокол № ___.


Председатель методической комиссии Ю.В. Денисов


^ АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


В рабочей программе рассмотрены основы пленочной и полупроводниковой микроэлектроники; особенности изготовления ИМС, БИС, СБИС, микросборок, вопросы разработки и проектирования различных типов ИМС, основы функциональной микроэлектроники.

Рассматриваются вопросы конструкций и технологий устройств и приборов, выполненных с применением технологий микроэлектроники.

^ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Современная микроэлектроника (МЭ) развивается по пути микроминиатюризации и увеличения степени интеграции микроэлектронных изделий (МЭИ): интегральных микросхем (ИМС), микросборок (МСБ), полупроводниковых и гибридных больших (БИС) и сверхбольших (СБИС) интегральных схем. Особое место среди направлений МЭ занимает функциональная микроэлектроника (квантовая МЭ, диэлектрическая электроника, оптоэлектроника, акустоэлектроника, магнетоэлектроника, криотроника, хемотроника, биоэлектроника), изделия которой находят все более широкое применение в системах передачи, обработки, хранения и отображения информации. Использование современных достижений МЭ в разрабатываемых системах различного функционального назначения позволяет комплексно решать проблемы многофункциональности, повышения надежности, уменьшения массы, габаритов, энергопотребления и стоимости.

Целью преподавания микроэлектроники является

  • ознакомление с основными задачами, принципами и направлениями развития современной МЭ;

  • приобретение знаний по принципам построения, функциональных возможностей, изготовления и использования МЭ в аппаратуре различного функционального назначения, включая устройства и системы промышленной электроники;

  • ознакомление с конструкциями и технологиями устройств и приборов, выполненных с применением технологий микроэлектроники.

Основные задачи дисциплины направлены на приобретение студентами соответствующих знаний.

^ 2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Для успешного освоения дисциплины необходимы базовые знания по информатике, электротехнике, оборудованию и технологии изделий электронной техники, физике, материалам и элементам электронной техники, вакуумной и плазменной электроники, твердотельной электроники.

В результате изучения дисциплины студент должен знать:


  • знать основные направления в МЭ;

  • классификационные признаки и характеристики МЭИ;

  • конструктивно-технологические особенности различных типов интегральных схем и методы изготовления пассивных и активных элементов ИМС;

  • основные разновидности аналоговых и цифровых интегральных схем и особенности их использования в промышленной аппаратуре;

  • основные особенности и принципы проектирования МЭИ;

  • принципы работы устройств функциональной МЭ;

После освоения материала дисциплины студент должен уметь:


  • уметь производить расшифровку маркировки ИМС, выбор элементной базы при разработке устройств МЭ и осуществлять разработку технических требований для изготовления аппаратуры;

  • уметь осуществлять измерение параметров ИМС и производить расчеты их элементов, осуществлять выбор технологии изготовления элементов интегральных схем, составлять эскизы топологии элементов и ИМС.

  • выбрать необходимый тип устройств и приборов, выполненных с применением технологий микроэлектроники



^ 3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ


Вид учебной работы

Семестр

Всего

часов

Общая трудоемкость дисциплины

7

120

Аудиторные занятия

7

68

Лекции

7

51

Лабораторные работы (ЛР)

7

17

Контрольные работы

7

6

Самостоятельная работа

7

52

Вид итогового контроля

7

зачет



^ 4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий




Раздел дисциплины

Лекции,

час.

ЛР,

час

1

Введение

2



2

Подложки пленочных, гибридных и полупроводниковых ИМС

4

4

3

Технологические основы пленочной микроэлектроники

4




4

Технологические основы полупроводниковой микроэлектроники

4

4

5

Технология изготовления полупроводниковых элементов, ИМС и БИС

6

5

6

Технология изготовления гибридных ИМС, БИС и МСБ

6




7

Физические ограничения на уменьшение размеров и рост степени интеграции

4




8

Технологические ограничения на уменьшение размеров элементов ИС

4




9

Предельная степень интеграции

4




10

Основы функциональной микроэлектроники

4




11

Устройства и приборы, выполненные с применением технологий микроэлектроники

9

4



4.2. Содержание разделов дисциплины

4.2.1. Введение


Предмет изучаемой дисциплины. Задачи и принципы МЭ. Факторы, определяющие развитие МЭ. Основные направления МЭ: пленочные и гибридные ИМС, полупроводниковые ИМС, микропроцессоры и микро- ЭВМ, функциональная МЭ. Особенности интегральной и функциональной МЭ. Классификация изделий МЭ. Основные параметры ИМС: степень интеграции, интегральная плотность (плотность упаковки), функциональная сложность, функциональная плотность, информационная сложность. Конструктивно-технологические особенности и условные обозначения ИМС. Сравнительный анализ различных типов ИМС: тонкопленочных и толстопленочных, полупроводниковых и гибридных ИМС.

4.1.2. Подложки пленочных, гибридных и полупроводниковых ИМС


Классификация, назначение и особенности подложек для различных типов ИМС (пленочных, полупроводниковых и гибридных). Подложки для полупроводниковых ИМС и их условные обозначения. Подложки пленочных, гибридных ИМС и микросборок (МСБ). Загрязнения подложек и методы их очистки.

4.1.3. Технологические основы пленочной микроэлектроники


Вакуумные методы нанесения ТНП: термическое напыление, катодное распыление (физическое и реактивное), ионно-плазменное напыление, магнетронное распыление. Электрохимические и химические методы нанесения ТНП: электролитическое и химическое осаждение, анодное окисление. Получение различных конфигураций схемотехнических ТНП структур: методы съемной (свободной маски) и контактной маски, фотолитография, комбинированный метод. Танталовая технология изготовления ТНП элементов. Типовой технологический процесс изготовления интегральной RC-цепи. Технология изготовления ТЛП: материалы, трафаретная печать, процесс вжигания. Металлизация полупроводниковых структур для создания внутрисхемных соединений с помощью ТНП.

4.2.4. Технологические основы полупроводниковой микроэлектроники


Основные технологические процессы для формирования полупроводниковых структур. Получение слоев оксида (SiO2) и нитрида кремния (Si3N4), их назначения и свойства.

Методы литографии, их назначение и особенности применения. Фотолитография: контактная и бесконтактная.

Методы легирования полупроводников: высокотемпературная диффузия, радиационно-стимулированная диффузия, ионное легирование. Эпитаксиальная технология наращивания полупроводников.

4.2.5. Технология изготовления полупроводниковых элементов, ИМС и БИС


Особенности, этапы и классификация процессов создания полупроводниковых ИМС: биполярная (БП) и МДП-технологии.

Планарно-эпитаксиальные интегральные БП транзисторы, их топология, параметры и отличия от дискретных БП транзисторов. Топология интегральных диодов. Пассивные элементы БП ИМС (резисторы, конденсаторы), их конфигурации и характеристики. Планарная и планарно-эпитаксиальная технологии изготовления полупроводниковых БП структур. Методы изготовления БП ИМС с изоляцией p-n переходом, с диэлектрической и с комбинированной изоляцией. Стандартная технология изготовления интегральной схемы «БП транзистор, диод, резистор, конденсатор». Совмещенная технология изготовления ИМС.

Устройство интегрального МДП-транзистора с встроенным и индуцированным каналами p- и n- типов, их характеристики и особенности изготовления. N-канальная, p-канальная и комплементарная (КМДП) технологии изготовления МДП ИМС. Технологии и методы создания БИС и СБИС. Комбинированная технология изготовления БИС (БИ-ПТ-технология). Сборка и защита полупроводниковых ИМС.

4.2.6. Технология изготовления гибридных ИМС, БИС и МСБ


Особенности, классификация технологических процессов и основные этапы изготовления коммутационных плат гибридных ИМС (ГИМС), БИС и МСБ. Тонкопленочные ГИМС и МСБ. Изготовление толстопленочных ГИМС и МСБ. Защита и сборка ГИМС, БИС и МСБ.

4.2.7. Физические ограничения на уменьшение размеров и рост степени интеграции


Минимально допустимые напряжения и токи в ИС.

Электромиграция. Допустимые плотности токов в шинах ИС.

Статистическая воспроизводимость технологического процесса.

Теплофизические ограничения на рост интеграции.

Задержка и искажение импульсов на связях.

4.2.8. Технологические ограничения на уменьшение размеров элементов ИС


Предельные возможности фотолитографии.

Электронная и ионная литография в микроэлектронике.

Формообразующие характеристики процессов легирования.

4.2.9. Предельная степень интеграции


Минимальная площадь, занимаемая одним элементом ИС.

Плотность записи МДП ЗУ в функции от размеров элемента ИС.

4.2.10. Основы функциональной микроэлектроники


Цели и задачи функциональной микроэлектроники (ФМЭ), основные направления развития: оптоэлектроника, квантовая МЭ, акустоэлектроника, магнитоэлектроника, диэлектрическая электроника, биоэлектроника, криоэлектроника, хемотроника.

Основные устройства и приборы ФМЭ: светодиоды, гетеролазеры, фотоприемники, оптроны, оптоэлектронные ИМС, фотоприборы с зарядовой связью (ПЗС) (фотолинейки, фотоматрицы); акустические линии задержки, фильтры на ПАВ, акустоэлектронные усилители и преобразователи; диэлектрические диоды и транзисторы; ионисторы, электрохимические ячейки памяти и управляемые сопротивления; сверхпроводниковые усилители, приборы на эффекте Джосефсона; приборы на эффекте Ганна.

4.2.11. Устройства и приборы, выполненные с применением технологий микроэлектроники


Конструкции и технологии устройств и приборов, выполненных с применением технологий микроэлектроники. СВЧ МЭ. Фотосенсоры. ЖК-мониторы. Квантовый компьютер. Прозрачная электроника. Биокомпьютер. Молекулярный компьютер. FLASH-память.

5. Контрольные работы


В курсе предусмотрены контрольная и домашняя работы, выполняемые студентами по индивидуальному варианту.






№ раздела дисциплины

Наименование работ

Кол-во

часов

1

7

Расчет тепловыделения процессора (контрольная)

2

2

2..11

Подготовка презентации и тестовых вопросов по выбранной теме (домашняя)

4



6. Лабораторный практикум


В лабораторном практикуме предусмотрено 4 лабораторные работы. Лабораторная работа выполняется бригадой студентов из 3-4 человек.






№ раздела дисциплины


Наименование лабораторных работ

Кол-во

часов

1

4

Исследование интегрального операционного усилителя

4

2

5

Исследование цифровых логических микросхем типа ТТЛ

5

3

2-5

Исследование топологии интегральной схемы

4

4

11

Вольтамперные характеристики полупроводникового диода

4



7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература:


1. Коваленко А. А. Основы микроэлектроники. Учебное пособие. Гриф УМО МО РФ для студентов высших учеб. Заведений. М.: Academia. 2006. 240с

2. Ефимов И.Е., Козырь И.Я. Основы микроэлектроники. Учебник для вузов. М.: Лань 2008. 384 с.

2. Щука, А.А. Функциональная электроника: учебник для вузов. – М. : МИРЭА, 2008.

б) дополнительная литература:


1. Пасынков, В.В. Материалы электронной техники / В.В. Пасынков, В.С. Сорокин. – СПб. : "Лань", 2007. – 368 с.

2. Кравченко, А.Ф. Физические основы функциональной электроники : учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 2000.

3. Барыбин А.А. Электроника и микроэлектроника. Физико-технологические основы. Гриф УМО ВУЗов России. М.: Физматлит. 2006. 424 с.

7.2. Средства обеспечения освоения дисциплины


В процессе изучения дисциплины используются:

  • раздаточный материал для изучения лекционного материала (схемы и рисунки по изучаемому материалу);

  • теоретический учебный материал в электронном виде;

  • электронные и печатные каталоги продукции и компьютерные презентации фирм-производителей МЭУ;

  • программное обеспечение в соответствии с содержанием дисциплины.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины


Аудитория для чтения лекций должна быть оснащена персональным компьютером и проектором, передающим изображение с персонального компьютера на настенный экран. Образцы (или макеты) изучаемых технических средств используются на лекциях в качестве демонстрационного материала.

Лабораторный практикум должен проводиться в лабораториях кафедры электронного машиностроения (Т-1108, М-117). Для каждой лабораторной работы предусмотрено отдельное рабочее место с лабораторным стендом или персональным компьютером.

Лабораторные стенды:

Наименование стенда

Номер

лаб.

работы

Состав оборудования стенда

Стенд "микросхем ССИ"

1,2,4

Панель для микросхем, тактовый генератор, коммутационные и визуализирующие средства.

Стенд МБИ

3

Микроскоп МБИ-15 с фоторегистрирующим модулем



9. МЕТОДИЧЕСКИЕ РекоМендации ПО ОРГАНИЗАЦИИ ПРЕПОДАВАНИЯ И ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Рекомендации для преподавателя включают в себя следующее:


Глубоко прорабатывать структуру и последовательность изложения материала на лекциях.

По каждой теме приводить примеры реальных систем, в которых применяются изученные средства автоматизации. Примеры желательно выбирать связанными с автоматизацией в машиностроении.

Использовать на лекциях раздаточный материал (отпечатанные схемы и рисунки) для экономии лекционного времени.

Использовать на лекциях ПК и проектор для показа студентам компьютерных презентаций и демонстрации работы с изучаемым программным обеспечением.

Использовать реальные технические средства в качестве наглядных пособий на лекциях.

Составлять тестовые задания (контрольные вопросы) и периодически проводить контроль усвоения студентами пройденного материала.

Ознакомить студентов с литературой обязательной для изучения и дополнительной литературой. По каждой пройденной теме рекомендовать к изучению конкретный материал из литературы.

Часть теоретического материала выносить на самостоятельное изучение студентов. Разработать и изложить методику самостоятельной работы студентов.

Заблаговременно выдавать студентам методические указания к лабораторным работам, для их самостоятельной подготовки к лабораторным работам.

По каждой лабораторной работе проводить предварительный и итоговый контрольный опрос.

Рекомендации для студента включают в себя следующее:


Посещать все лекции и лабораторные занятия по курсу. Своевременно выполнять все контрольные мероприятия.

Своевременно разбираться с лекционным материалом. В тот же день, когда была прослушана лекция, внимательно прочитать записанный конспект, разобрать примеры приведённые в лекции, отметить непонятные места в конспекте, записать вопросы к преподавателю. Посещать текущие консультации преподавателя в течение семестра.

Не ограничиваться сведениями полученными на лекциях; изучать литературу по курсу и программное обеспечение; использовать Интернет для получения информации по современным средствам и системам автоматизации; читать журналы по промышленной автоматизации, посещать выставки передовых технологий автоматизации.

Готовиться к лабораторным занятиям, активно работать на лабораторных занятиях и своевременно выполнять все задания к лабораторным работам.


База данных защищена авторским правом © kursovaya-referat.ru 2017
При копировании материала укажите ссылку