| TNE058 |
Halvledarteknik och tillverkning, 12 hp
/Semiconductor Technology/
För:
ED
|
| |
Prel. schemalagd
tid: 108
Rek. självstudietid: 212
|
| |
Utbildningsområde: Naturvetenskap
Huvudområde: Teknisk fysik, Elektroteknik Nivå (G1,G2,A): A
|
| |
Mål:
IUAE-matris
Kursen avser att göra studenten förtrogen med fundamentala principer för halvledarkomponenter, att förstå och koppla fundamentala materialegenskaper till elektriska och optiska karakteristika hos halvledarkomponenter. Vidare ska studenten lära sig hur halvledarkomponenter tillverkas. Efter avslutad kurs ska studenten kunna:
- beskriva halvledartillverkningsstegen, litografi, oxidering, dopning, metallisering och etsning
- kombinera tillverkningsstegen för tillverkning av bipolärtransistor, MOSFET, CMOS och MEMS
- förklara begrepp som bandgap, energinivå, mobilitet, effektivmassa, laddningsgeneration och rekombination, dopning, drift, diffusion, jämvikt och stadigvarande tillstånd.
- tillämpa samband mellan bandgap, energinivå, mobilitet, effektiv massa, laddningsgeneration och rekombination, dopning, drift, diffusion, jämvikt och stadigvarande tillstånd, ledningsförmåga, strömtäthet, temperatur och belysning i halvledare.
- beräkna och bestämma materialparametrar (bandgap, dopning, laddningars livslängd, diffusionslängd) utifrån elektrisk karakteristika av halvledarkomponenter
- konstruera pn-övergång, Schottky diod, bipolär transistor, MOSFET och pn-solceller enligt givna karakteristika
- beräkna komponent parametrar så som inbyggd potential i pn-övergångar, förstärkning, bastransportfaktor och emitters verkningsgrad i BJT, flatband och tröskelspänning i MOSFET
|
| |
Förkunskaper: (gäller studerande antagna till program som kursen ges inom, se 'För:' ovan)
Studenten förväntas ha grundläggande kunskaper inom fysik och matematik. Studenten ska kunna lösa ekvationssystem , differentialekvationer, differentiering och integrering av funktioner med fler än en variabel. Studenten ska ha grundläggande kunskaper inom klassisk fysik och förstå samband inom den newtonianska mekaniken, optik och vågrörelse. Studenten ska vara bekant med Schrödingerekvationen inom modern fysik.
OBS! Tillträdeskrav för icke programstudenter omfattar vanligen också tillträdeskrav för programmet och ev. tröskelkrav för progression inom programmet, eller motsvarande.
|
| |
Påbyggnadskurser
Solcellsteknik, Laddningstransport i organiska, och organiska material, Effektelektronik, System Design
|
| |
Organisation:
Undervisningen förmedlas i form av storseminarier, laborationer och redovisningar. Studenten ska hitta lösningsmetod till givna laborationsproblem. Labresultaten ska presenteras muntligt och skriftligt. Varje student (enskilt eller i grupp av två) ska fördjupa sig inom något område inom tillverkningen av halvledarkomponenter och presentera det muntligt för kursdeltagarna och även skriftligt för läraren.
Kursen pågår hela höstterminen.
|
| |
Kursinnehåll:
Introduktion till energibanddiagram, Fermi-Dirac statistik och samband mellan dopning och energinivå. Olika begrepp och fenomen så som effektivmassa, mobilitet, drift, diffusion, dopning, intrinsisk-, extrinsisk halvledare, elektron-hålpar, laddningsgeneration och rekombination, temperatur och belysnings effekt på generation och rekombination optiska egenskaper, jämvikt och stationärt tillstånd. minoritetsbärare, majoritetsbärare, pn-övergångs funktionssätt och I-V karakteristik, kontaktpotential, utarmningsområde, olika genombrottmekanismer för p-n övergångar, Schottky och ohmisk kontakt, barriär höjd, utträdesarbete för metaller och halvledare, bipolär transistors funktionssätt och I-V karakteristik, strömförstärkning och verkningsgrad MOSFETs funktionssätt, tröskel spänning, ström-spänning karakteristik.
Halvledartillverknings grundläggande processer så som jonimplantation, diffusion, oxidation, anealing, deponeringsprocesser, förångning, sputtering, CVD och epitaxiellt tillväxt samt tillverkningsprocesser som optisk och elektron litografi, fotoresist och etsning. CMOS teknologi, GaAs teknologi, Bipolär teknologi, samt MEMS. Laborationerna innefattar diod. transistor samt solcell undersökningar.
|
| |
Kurslitteratur:
Jasprit Singh, "Semiconductor Devices, basic principles, Wiley & Sons 2002 ISBN 0-471-36245-X.
Introduction to Microfabrication; Sami Franssila, Wiley & Sons (2004) ISBN: 0470-85106-6
|
| |
Examination: |
TEN1
LAB1
UPG1
DUG1
UPG2
|
Skriftlig tentamen (U,3,4,5)
Laborationer, muntlig och skriftlig redovosning. (U,G)
Fördjupningsarbete, skriftlig och muntlig presentation (U,G)
Dugga (U,G)
Frivilliga hemuppgifter (U,G)
|
8 hp
1 hp
1 hp
2 hp
0 hp
|
| |
|
Obligatorisk närvaro vid studentpresentationer. |
|