Вопросы к экзамену 2007 (Вопросы к экзамену по предмету)

III курс. Весна 2007г.

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО КУРСУ

ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

1. Примеры материалов, используемых в электронике, области применения.

2. Классификация материалов по кристаллической структуре: мококристаллы и аморфные материалы. Понятие ближнего и дальнего порядков в расположении атомов.

3. Элементы симметрии кристаллов. Виды симметрии. Основные типы кристаллических решеток. Основные характеристики кристаллов. Кристаллографические плоскости и направления. Индексы Миллера. Постоянные решетки и межплоскостные расстояния. Категории, системы и сингонии кристаллов. Понятие примитивной ячейки.

4. Анизоторопия свойств кристаллов и их зависимость/связь от симметрии кристалла. Описание свойств кристаллов. Тензоры. Примеры описания свойств кристаллов с помощью тензоров. Какой будет структура тензора для кристаллов кубической, тетраэдрической, гексагогнальной, моноклинной симметрии.

5. Понятие чистоты материала. Принципы методов получения чистых веществ: диффузионный метод, зонная плавка, перегонка. Коэффициент распределения примеси в двухкомпонентной системе (Свяжите с диаграммой состояния!).

6. Зарождение и рост кристалла. Движущая сила кристаллизации, соотношение свободных энергий кристалла и аморфного тела. Переохлаждение, пересыщенный раствор. Образование зародышей. Энергия (работа) образования зародыша. Формулы для сферической частицы, разницы в энтальпии и энтропии двух фаз. теплота плавления/кристаллизации, удельная поверхностная энергия (силы поверхностного натяжения), зависимости от размеров зародыша. Зародыш критического размера. Зависимости числа центров кристаллизации и скорости роста зародышей новой фазы от переохлаждения. Условия разрастания кристалла, образования поликристалла, аморфного материала. Стабильная форма монокристалла, способность к самоог ранению. Метастабильность аморфного (и иоликристаллического) состояния.

7. Общая характеристика методов получения монокристаллов: из жидкой фазы, из раствора -расплава, из растворов (примеры растворителей), из газовой фазы, из твердой фазы (перекристаллизация). Зависимость давления пара от размера частицы, перекристаллизация.

8. Диаграмма состояния бинарной системы эвтектического типа. Правило Гиббса и его интерпретация, степени свободы, примеры. Охлаждение первоначально гомогенного раствора - темпы изменения температуры во время охлаждения. Изменения состава системы в процессе охлаждения.

9. Получение кристаллов из расплава (из жидкой фазы).

10. Метод Чохральского, требования к материалам тиглей, материалы тиглей для получения монокристаллов кремния. Затравки. Скорость роста кристалла, влияние на диаметр слитка. Отвод тепла кристаллизации. Распределение примеси вдоль оси роста кристалла. Примеры получаемых материатов. Метод горизонтальной направленной кристаллизации.

11. Бестигельные методы. Метод Вернейля. Идея метода, получаемые материалы.

12. Выращивание кристаллов из раствора в расплаве. Идея метода. Получаемые материалы, примеры растворителей.

13. Выращивание кристаллов из растворов. Примеры получаемых материалов. Растворители, требования к ним. Гидротермальный метод.

14. Выращивание кристаллов из гарнисажа.

15. Зонная плавка. Особенности поведения примесей в двухфазной системе. (Рекомендуется повторно дать анализ диаграммы состояния с целью пояснения такого параметра, как коэффициент распределения примеси). Очистка кристалла методом зонной плавки.

16. Методы легирования монокристаллов.

17. Получение кристаллов из газовой фазы.

18. Получение эпитаксиальных пленок.

19. Стекла. Классификация по составу, областям применения.

20. Люминофоры.

21. Конструкция и последовательность изготовления биполярного транзистора. Основные типы технологических операций и используемые материалы.

22. Методы формирования рисунков/топологии монокристаллических ИС. Фотолитография. Фоторезисты и их свойства. Фотошаблоны. Основные этапы формирования рисунка. Разрешающая способность метода, ограничения разрешающей способности. Методы переноса рисунка в слой фоторезиста, контактная и проекционная литографмия. Методы травление подложки: изотропное (жидкостное и плазмохимическое), анизотропное (монокристаллов, ионным распылением . Селективность травления разных материалов. Проблемы совмещения рисунков слоев. Погрешности при переносе рисунка с фотошаблона в слой на подложке. Электроннолучевая литография. Ограничения по разрешающей способности. Рентгенолитография. проблемы создания шаблонов. Источники излучения.

23. Методы легирования. Диффузионное легирование. Уравнение диффузии,понятие коэффициента диффузии. Зависимость коэффициента диффузии оттсмперавтуры. Краевые условия (истояник неограниченной мощности, точечный источник, связывающая граница). Решения уравнения диффузии для неограниченного тела. Эволюция профиля распределения примеси при диффузии.

24. Основные параметры легирующих примесей, выбор примеси. Источники диффузанта. Поверхностные источники диффузанта. Диффузия в ампуле, в потоке газа-носителя. Зависимость концентрации примеси в приповерхностном слое от давления паров диффузанта. Двухстадийная диффузия («загонка» и «разгонка» примеси). Газ-носитель. Метод параллельного источника.

25. Локальное легирование - использование масок из оксида и нитрида кремния. Локальное окисление кремния. Ионное легирование. Механизмы потерь энергии иона, зависимости электронной и ядерной тормозных способностей от энергии ионов. Профиль распределения примесей при ионном легировании. Механизм образования дефектов. Степень активности примеси. Каналирование ионов. Необходимость термообработок. Самосовмещение затвора и канала (краев областей стока/истока). Пример создания захороненной пленки окисла.

26. Применения пленок в изделиях электронной техники. Основные типы материалов пленок: проводники (металлы и поликристаллический кремний, графит), полупроводниковые (кремний, германий, SiC, полупроводниковые соединения типа АЗВ5 (GaAs, GaP. InSb, GaxAI( 1-х)Р и др.) А2В6 (ZnS. ZnSe. ZnO), области применения каждого из указанных материалов), диэлектрики (Si02, Si3N4, основные применения).

27. Основные методы получения пленок, материалы и применения.

28. Термическое окисление, основные процессы, зависимость толщины пленки от времени окисления и давления окислителя. Понятие лимитирующей стадии (процесса). Энергии активации разных процессов при окислении, смена лимитирующего процесса при изменении температуры. Перераспределение примеси в процессе окисления.

29. Термическое испарение в вакууме. Методы испарения. Микроструктура пленок, влияние степени пересыщения пара и температуры подложки. Адгезия пленок к подложке. Реактивное напыление. Формирование рисунка методом свободной маски.

30. Толстопленочная технология. Методы формирования рисунков. Составы паст и режимы их обработки. Трафареты. Применения толстопленочной технологии.

31. Сборочные операции. Основные типы корпусов. Материалы корпусов. Спаи стекло/керамика металл, согласование коэффициентов линейного расширения. Стойкость к термоудару.

ЛИТЕРАТУРА

Очень желательно, чтобы в период подготовки к экзамену в Вашем распоряжении было 2 книги: по одной из первой и второй серий.

I серия:

1. Пасынков В.В., Сорокин B.C. Материалы электронной техники. М.: Высшая школа. 1986.

2. Медведев С.А. Введение в технологию полупроводниковых материалов. М.: Высш. Школа, 1970

3. Гурвич A.M. Введение в физическую химию кристаллофосфоров. М.: Высшая школа, 1982.

4. Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов. С-Петербург.: "Лань", 2002г. УДК 621.38 T145

II серия:

1. Березин А.С. Мочалкина О.Р. Технология и конструирование интегральных микросхем. М.: "Радио и связь", 1983.

2. Коледов Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропоцессоров и микросборок. М.: Радио и связь. 1989.

3. Пичугин И.Г . Таиров Ю.М. Технология полупроводниковых приборов. М.: Высшая школа. 1984.

4. Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем. М.: Радио и связь, 1987. УДК 621-38 Ч498