Программа для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 210104 65 (210100) «Микроэлектроника и твердотельная электроника»




Скачать 115,83 Kb.
НазваниеПрограмма для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 210104 65 (210100) «Микроэлектроника и твердотельная электроника»
Дата публикации17.05.2013
Размер115,83 Kb.
ТипПрограмма для подготовки
pochit.ru > Физика > Программа для подготовки


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Рязанский государственный радиотехнический университет»

(ФГБОУ ВПО «РГРТУ», РГРТУ)





«УТВЕРЖДАЮ»
Зав.кафедрой БМПЭ



Д.ф.-м.н.___________С.П.Вихров
«______»______________2011 г.
ПРОГРАММА

для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену

по специальности 210104_65 (210100)

«Микроэлектроника и твердотельная электроника»


^



Рязань 2011

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА



Основные законы строения и свойства кристаллов. Кристаллографические индексы и символы узлов, направлений, плоскостей. Симметрия формы кристаллов, сингонии, классы симметрии, решетки с базисом (Браве).

Координационное число и координационный многогранник. Число атомов в элементарной ячейке. Кристаллические структуры типа алмаза, вюрцита, сфалерита. Дефекты структуры реальных кристаллов.

Электронные состояния в кристаллах. Электрон в периодическом потенциальном поле. Одноэлектронное приближение. Волновые функции Блоха. Зона Бриллюэна. Свойства энергетического спектра электронов, энергетические зоны. Волновой вектор, импульс, скорость и эффективная масса электрона.

Характер заполнения энергетических зон. Электроны и дырки. Диэлектрики, полупроводники, металлы. Типы химических связей. Металлические, ионные, ковалентные, молекулярные кристаллы. Характеристика энергетических зон, распределение электронной плотности.

Водородоподобная модель мелкого примесного центра. Приближение эффективной массы. Доноры и акцепторы в кубических полупроводниках. Мелкие и глубокие уровни в запрещенной зоне.

Невырожденные и вырожденные полупроводники. Уровень Ферми, концентрация электронов и дырок. Собственные полупроводники, собственная концентрация свободных носителей заряда.

Статистика заполнения локальных уровней. Уравнение электронейтральности.

Рассеяние носителей заряда в металлах и полупроводниках. Подвижность свободных носителей заряда. Основные механизмы рассеяния. Рассеяние на колебаниях кристаллической решетки. Рассеяние на ионизированных и нейтральных примесях.

Квантовая теория колебаний кристаллической решетки. Фононы. Энергия и импульс фонона. Статистика фононов. Плотность фононовых состояний. Теплоемкость кристаллической решетки, температура Дебая. Ангармонизм колебаний.

Зависимость электропроводности полупроводников и металлов от температуры.

Термоэлектрические эффекты. Эффект Холла. Диффузионные уравнения. Уравнения Эйнштейна.

Генерация и рекомбинация носителей заряда. Неравновесные носители заряда. Время жизни. Максвелловская релаксация заряда в твердых телах, время релаксации, дебаевская длина экранирования.

Неравновесная функция распределения, квазиуровни Ферми. Уравнение непрерывности. Время жизни неосновных неравновесных носителей. Диффузионная длина.

Механизмы рекомбинации. Рекомбинация зона-зона. Рекомбинация с участием уровней в запрещенной зоне, модель Шокли-Рида. Модель рекомбинации П.Т.Орешкина.

Межзонные электронные переходы. Собственное оптическое поглощение, край собственного поглощения. Экситонные эффекты.

Поглощение на свободных носителях заряда. Поглощение света в примесной области спектра. Фотопроводимость. Оптическое поглощение на колебаниях кристаллической решетки.

Магнитные моменты атомов. Диамагнетики, парамагнетики. Намагниченность, магнитная проницаемость.

Магнитное упорядочение. Спонтанная намагниченность. Обменное взаимодействие. Спиновые волны. Ферромагнетики, антиферромагнетики, ферримагнетики. Доменная структура, механизмы намагничивания, гистерезис.

Магнитные резонансы.

^ ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Полупроводниковые диоды. Вольт-амперная характеристика диода. Плоскостной и точечный p-n переход. Выпрямительные диоды. Диоды Шоттки. Стабилитроны. Варикапы. Параметры и характеристики. Виды пробоя полупроводниковых диодов. Частотные свойства диода. Модели полупроводникового диода. Методы повышения пробивного напряжения p-n перехода.

Биполярные транзисторы. Принципы работы. Основные параметры и характеристики биполярных транзисторов. Работа биполярного транзистора в схеме с ОБ и с ОЭ. ВАХ. Эффекты Кирка, Эрли, оттеснения тока эмиттера. Зависимость коэффициента усиления h21 от тока коллектора. Пробой биполярного транзистора. Модели биполярного транзистора. Частотные свойства биполярного транзистора. Переходные процессы в биполярных транзисторах. Особенности мощных, СВЧ, высоковольтных биполярных транзисторов. Шумы в биполярных транзисторах.

Полевой транзистор с управляющим p-n переходом. Параметры. ВАХ. Особенности конструкции. Транзистор со статической индукцией.

МДП транзистор. Особенности ВАХ. Параметры n- и p-канальных МДП транзисторов. Модели МДП транзисторов. Особенности МДП транзисторов с малыми геометрическими размерами.

Полупроводниковые датчики магнитного поля. Основные параметры датчиков магнитного поля. Полупроводниковые термоэлектрические приборы. Принцип действия. Термоэлектрические генераторы, холодильники.
^ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МИКРОСХЕМ

Этапы конструирования ИС. Анализ принципиальной электрической схемы. Разработка требований к базовому технологическому процессу. Геометрические размеры элементов. Топологическое проектирование. Выбор корпуса. Разработка документации.

Типы интегральных микросхем. Сравнительная характеристика и конструкторско-технологические особенности. Пассивные и активные элементы ИС. Параметры элементов полупроводниковых ИС, выполненных по биполярной и МДП технологиям. Параметры элементов пленочных интегральных схем.

Основные уравнения, используемые при расчете параметров элементов полупроводниковых ИС. Структура биполярного транзистора и распределение примеси при базовой и эмиттерной диффузии. Аппроксимация распределения для расчета электрических характеристик транзисторов, оценка ошибки аппроксимации.

Рабочие слои биполярных и ИС на основе МДП-транзисторов, их характеристики (эмиттерный, базовый, скрытый n+ слой, диффузионные и коллекторный слои, подложка, истоковый и стоковый слои).

Удельная барьерная емкость p-n переходов с плавным и ступенчатым распределением примесей в слое пространственного заряда. Оценка барьерной емкости при смещении, равном контактной разности потенциалов и противоположном по знаку. Удельная емкость донной и боковой поверхности планарного p-n перехода полупроводниковой ИС.

Удельное сопротивление слоев полупроводниковой ИС, полученных методом диффузии. Расчет удельного сопротивления базовой области, учет зависимости подвижности носителей от концентрации примеси. Базовый слой, ограниченный эмиттерным слоем, понятие числа Гуммеля.

ВАХ p-n переходов полупроводниковой ИС. Особенности вольтамперной характеристики для эмиттерных и коллекторных p-n переходов.

Проектирование гибридных интегральных схем. Конструктивно-технологические особенности ГИМС. Этапы проектирования ГИМС. Подложки для ГИМС, основные параметры, типоразмеры, применение. Материалы для резистивных слоев, основные требования, типы, применимость. Проводящие слои для ГИМС, требования, двух- и трехслойные структуры. Конденсаторные структуры ГИМС однослойные и многослойные. Диэлектрики пленочных конденсаторов. Проектирование тонкопленочных резисторов, коэффициент формы, типы резисторов.

МИКРОСХЕМОТЕХНИКА


Биполярный транзистор (БТ) в схемах сигналов. Н-параметры БТ для разных схем включения. БТ в усилительных схемах. Задание рабочей точки. Полевой транзистор (ПТ) в схемах усилителей. Задание рабочей точки для ПТ.

Простейший RC-усилитель. АЧХ и ФЧХ таких усилителей. Усилители постоянного тока (УПТ). Особенности постоянного тока (УПТ). Особенности построения. Основные параметры.

Понятие логических переменных и логических функций. Минтермы, макстермы. Базисные функции. Минимизация логических функций. Синтез логических схем. Теорема Де"Моргана.

Простейшие схемы для реализации логических функций. Простой и сложный ТТЛ элемент. Основные параметры логических элементов ЭСЛ элемент. Особенности работы КМОП логические элементы. Особенности применения КМОП элементов. Инжекционная логика. Особенности схемотехники и структуры таких элементов.

Комбинационные логические схемы. Шифратор. Дешифратор. Мультиплексор. Демультиплексор. Мажоритарный элемент. Сумматор. АЛУ.

Триггер. Принцип работы. Триггеры на логических элементах. R-S-триггеры. Синхронные триггеры. D-триггеры. У-К-триггеры. Применение триггеров в различных схемах БМА.

Обобщенная структура ЗУ. Разновидности микросхем ЗУ. ОЗУ, ПЗУ, РПЗУ, ПЛМ. Основные параметры ЗУ. Применение ЗУ в различных устройствах БМА.

Операционный усилитель (ОУ). Реальный и идеальный ОУ. Решающие усилители (РУ) на основе ОУ.

Основная схема инвертирующего решающего усилителя (ИРУ). Погрешности ИРУ. Схемы для реализации различных функций. Дифференциальный решающий усилитель (ОРУ). Особенности схемотехники. Погрешности ДРУ.

Дифференциальный каскад (ДК) на БТ. Особенности работы. Параметры. Принципы конструирования ДК. Разновидности ДК. ДК с динамическими нагрузками. Особенности построения таких ДК. Разновидности.

Основные принципы построения ОУ. Переход от симметрического выхода к несимметричному. Каскады сдвига уровня и выходные каскады для ОУ. Коррекция АЧХ ОУ. ОУ с полевыми транзисторами. Особенности таких ОУ.
^ ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ
Классификация процессов микро- и нанотехнологии по физико-химической сущности: механический, термический, химический, корпускулярно-полевой; виду процесса: нанесение, удаление, модифицирование; характеру протекания процессов: тотальный, локальный, селективный, избирательный, анизотропный; способу активации: тепло, излучение, поле.

Технологические процессы выращивания монокристаллов полупроводников, примесный состав кристаллов, распределение примесей. Особенности выращивания кристаллов GaAs.

Механическая обработка полупроводниковых материалов

Виды, назначение механической обработки, требования, предъявляемые к механической обработке. Оборудование, абразивные материалы. Методы контроля ориентации слитков, поверхности пластин.

Химическая, плазмохимическая обработка материалов

Краткие теоретические сведения по теории травления. Основные материалы, оборудование для химической обработки. Место в технологическом цикле, назначение и цель обработки. Газовое, ионное и плазмохимическое травление. Техника безопасности и защита окружающей среды.

Основы технологии получения эпитаксиальных слоев. Гомо- и гетероэпитаксия. Методы эпитаксии, влияние различных технологических факторов на рост слоев, образование переходного слоя. Газофазная эпитаксия кремния, бинарных и многокомпонентных соединений, жидкофазная эпитаксия, нанесение моно- и мультислоев органических веществ методом Ленмюра-Блоджетт. Легирование в процессе эпитаксии. Дефекты слоев и методы контроля основных параметров. Методы получения самоорганизованных Si-Ge наноструктур, нанокристаллы кремния.

Получение p-n переходов методом диффузии. Теория диффузии в полупроводниках, механизмы диффузии в идеальных и реальных кристаллах. Уравнение диффузии и его решение при различных граничных условиях, глубина залегания p-n перехода, методы расчета диффузионных структур. Способы осуществления диффузии, методы диффузии. Источники примесей. Влияние технологических факторов на распределение примесей. Методы контроля диффузионных структур. Оборудование, техника безопасности и охрана окружающей среды.

Маскирование поверхности полупроводников. Роль и назначение окисных пленок в планарной технологии. SiO2 и методы получения, основные свойства. Требования к диэлектрику и границы раздела Si–SiO2 Термическое окисление, пиролиз. Вакуумное осаждение Si3N4 – основные свойства. Методы получения, назначение. Влияние поверхности полупроводника на качество пленки, перераспределение примеси. Диффузия через пленки окисла. Методы контроля электрофизических параметров пленок.

Ионная имплантация. Основные особенности процесса ионного внедрения. Распределение примеси при ионной имплантации, эффекты каналирования и отдачи и их влияние на распределение примеси. Возникновение радиационных эффектов. Влияние обжига ионно-имплантированных структур. Расчет распределения примеси и глубины залегания. Имплантация через тонкий слой диэлектрика и распределение примеси. Применение ионной имплантации.

Расчет технологических режимов легирования. Особенности расчета температуры и времени диффузии при одностадийной диффузии и двухстадийной. Учет последующих высокотемпературных обработок. Расчет режимов ионной имплантации в открытую поверхность и через слой диэлектрика. Высокотемпературный отжиг. Методы зондовой нанотехнологии, локальная модификация поверхности при помощи СЗМ.

Фотолитография. Технология оптической литографии, оборудование, физические ограничения по разрешающей способности. Дефекты при фотолитографии. Фотошаблоны, методы изготовления. Рентгеновская литография, материалы и оборудование, ограничения и погрешности, источники рентгеновского излучения. Электронная литография, разрешающая способность, оборудование. Методы нанолитографии.

Методы получения невыпрямляющих контактов. Требования к невыпрямляющим контактам. Выбор материалов, получения контактов на Si, Ge, GaAs. Сплавление, вакуумное напыление, электролитическое осаждение. Многоуровневая металлизация.

Сборка приборов. Корпуса и конструкции полупроводниковых приборов. Крепление кристалла к корпусу, согласование температурных коэффициентов расширения кристалла и корпуса для мощных транзисторов, разварка выводов. Герметизация. Контроль приборов. Испытания полупроводниковых приборов.

Методы изоляции. Изоляция элементов изготовления биполярного транзистора. Базовый процесс изготовления МДП транзистора. Производственные помещения, санитария, безопасность, охрана окружающей среды.

Арсенид галиевые ИС и дискретные приборы. Технология изготовления, виды схем. Топология. Проблемы металлизации. Многоуровневая металлизация GaAs ИС.

Атомно-молекулярная инженерия. Перспективы кремниевой наноэлектроники. Применение углеродных нанотрубок в технологии полупроводниковых приборов.

ЛИТЕРАТУРА


  1. Павлов И.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела.– М.: Высшая школа, 1995.

  2. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков.– М.: Высшая школа, 1977.

  3. Айвазов А.А., Будагян В.Г., Вихров С.П., Попов А.И. Неупорядоченные полупроводники.– М.: Высшая школа, 1995.

  4. Пасынков В.В., Чирков Л.К. Полупроводниковые приборы. М.:Высш.шк., 1997.

  5. А.С.Березин, О.Р., Мочалкина. Технология и конструирование инте­гральных схем. М.: Радио и связь. 1983. 232с.

  6. Конструирование и технология микросхем. Под.ред. Л.А.Коледова. М.:Высшая школа. 1984. 231с.

  7. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1990. –496 с., ил.

  8. Попов А.И. Физика и технология неупорядоченных полупроводников: Учеб. пособие для вузов – М.: МЭИ, 2008. 272 с.

  9. Королёв М.А. Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем: в 2 ч. Ч.1: Технологические процессы изготовления кремниевых интегральных схем и их моделирование. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009 г. 397 с.

  10. Введение в процессы интегральных микро- и нанотехнологий: Учебное пособие для вузов: в 2 т. Т.1: Физико-химические основы технологии микроэлектроники / Чистяков Ю.Д., Райнова Ю.П. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010 г. 392 с.

  11. Введение в процессы интегральных микро- и нанотехнологий: Учебное пособие для вузов: в 2 т. Т.2: Технологические аспекты / под ред. Ю.Н. Коркишко М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011 г. 252 с.

  12. Галперин В.А. Процессы плазменного травления в микро- и нанотехнологиях: Учебное пособие. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010 г. 283 с.

  13. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учебное пособие для вузов, М.: Лаборатория базовых знаний. 2000 г. 488с.

  14. Пул Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии. М.: Техносфера, 2005. – 336 с.

  15. Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы / Под ред. Лучинина В.В., Таирова Ю.М. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 552 с.

  16. Герасименко Н.Н., Пархоменко Ю.Н. Кремний – материал наноэлектроники. М.: Техносфера, 2007. – 352с.

  17. Покровский Ф.Н. Материалы и компоненты радиоэлектронных средств: Учебное пособие для вузов. М: Горячая линия – Телеком, 2005 г. 350 с.

  18. Готтштайн Г. Физико-химические основы материаловедения / пер. с англ. К.Н. Золотовой, Д.О. Чаркина. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. 400 с.

  19. Рамбиди Н.Г., Березкин А.В. Физические и химические основы нанотехнологий.– М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009.– 456 с.

  20. Зебрев Г.И. Физические основы кремниевой наноэлектроники: учебн. пособие для вузов – М. БИНОМ, 2011. 240 с.

  21. Раскин А.А. Технология материалов микро-, опто- и наноэлектроники: учебн. пособие. Ч.1. – М: БИНОМ, 2010. 164 с.



Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры БМПЭ 02.12.2011 г., протокол №6.


Похожие:

Программа для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 210104 65 (210100) «Микроэлектроника и твердотельная электроника» iconВопросы для подготовки к Государственному междисциплинарному экзамену...
...
Программа для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 210104 65 (210100) «Микроэлектроника и твердотельная электроника» iconКафедра «Менеджмент» Вопросы к Государственному междисциплинарному...
...
Программа для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 210104 65 (210100) «Микроэлектроника и твердотельная электроника» iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности
Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы
Программа для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 210104 65 (210100) «Микроэлектроника и твердотельная электроника» iconВопросы для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену
Анализ и оценка соотношения заемного и собственного капитала. Финансовый рычаг и расчет эффекта финансового рычага
Программа для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 210104 65 (210100) «Микроэлектроника и твердотельная электроника» iconВопросы к государственному междисциплинарному экзамену по специальности "Финансы и кредит"
Финансовые ресурсы предприятия: источники формирования и основные направления использования
Программа для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 210104 65 (210100) «Микроэлектроника и твердотельная электроника» icon28. 01. 2011 Вопросы для подготовки к комплексному государственному...
Вопросы для подготовки к комплексному государственному экзамену по специальности «Менеджмент организации»
Программа для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 210104 65 (210100) «Микроэлектроника и твердотельная электроника» iconТесты для подготовки к междисциплинарному экзамену по гигиене и экологии...
Тесты для подготовки к междисциплинарному экзамену по гигиене и экологии человека
Программа для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 210104 65 (210100) «Микроэлектроника и твердотельная электроника» iconПеречень вопросов для подготовки к Междисциплинарному государственному экзамену
Осуществление гражданских прав и их пределы. Формы и способы защиты гражданских прав
Программа для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 210104 65 (210100) «Микроэлектроника и твердотельная электроника» iconЗав кафедрой №21 проф. Смирнов С. В. Февраль 2008 Экзаменационные...
Инструментальные, органические, корпоративные, ассоциативные, сетевые организации
Программа для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 210104 65 (210100) «Микроэлектроника и твердотельная электроника» iconПрограмма междисциплинарного экзамена на 2012 г по направлению 210100...
ОЭ. Ключевой режим работы биполярного транзистора. Принцип действия и характеристики полевого транзистора с управляющим р-п-переходом....
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
pochit.ru
Главная страница