Διεργασίες Παραγωγής Ηλεκτρονικών Υλικών (Ανοικτό Μάθημα)

Εξοικείωση με τις ιδιαιτερότητες των χημικών και φυσικών διεργασιών στον τομέα της μικροηλεκτρονικής (CVD, PVD, MBE, Sputtering, PECVD, Etching) μέσω του παραδείγματος της παραγωγής Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Πυριτίου. Εμπέδωση βασικών γνώσεων της χημικής μηχανικής μέσα από τις ιδιαιτερότητες του τεχνολογικού παραδείγματος

Στόχοι Μαθήματος

Μεταφορά των γνώσεων που έχουν αποκτηθεί στις χημικές διεργασίες και τα φαινόμενα μεταφοράς στη μικροσκοπική κλίμακα των Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων.

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Το μάθημα χρησιμοποιεί γνώσεις χημικών διεργασιών, χημικής κινητικής και φαινομένων μεταφοράς τις οποίες θεωρείται ότι οι φοιτητές έχουν διδαχθεί.

Περιεχόμενα

Εισαγωγή. Ολοκληρωμένα Κυκλώματα (ΟΚ). Ημιαγωγοί και φορείς φορτίου, βασικές σχέσεις. Στοιχειώδεις μονάδες των ΟΚ, δίοδοι και τρανζίστορς, στοιχειώδης φυσική των ηλεκτρονικών ιδιοσκευών. Γενική περιγραφή των σταδίων κατασκευής ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος, από την άμμο στο ΟΚ. Παραγωγή μεταλλουργικού πυριτίου. Διεργασίες εξευγενισμού του πυριτίου, ηλεκτρονικό πυρίτιο. Παραγωγή και απόσταξη χλωροσιλανίων. Μέθοδοι παραγωγής πολυκρυσταλλικού πυριτίου: Siemens, ρευστοστερεά κλίνη. Ανάπτυξη κρυστάλλων. Η μέθοδος Czochralski (CZ) και οι μέθοδοι Bridgeman και floating zone. Η μέθοδος CZ, υπολογισμοί αξονικής και ακτινικής κατανομής των προσμίξεων Χημικές Διεργασίες εναπόθεσης υμενίων. Χημική εναπόθεση ατμών (CVD). Επιφανειακή Διάχυση και Επιταξία. Ομογενείς και ετερογενείς αντιδράσεις και κινητική της εναπόθεσης. Αντιδραστήρες CVD. Καθεστώτα ροής και μεταφορά θερμότητας, σχεδιασμός αντιδραστήρων. Εμπλουτισμός. Ενσωμάτωση και μεταφορά των προσμίξεων. Διάχυση και ανακατανομή των προσμίξεων. Λιθογραφία. Βασικές αρχές και τεχνικές. Φωτοευαίσθητα γαλακτώματα και εμφάνιση. Φυσικές και Φυσικοχημικές Διεργασίες. Εξάχνωση (PVD) και Επιταξία Μοριακής Δέσμης (MBE). Διεργασίες Πλάσματος. Sputtering (dc και rf), υπολογισμοί ρυθμών sputtering και ρυθμού εναπόθεσης. Χημική εναπόθεση ατμών ενισχυμένη με πλάσμα (PECVD). Δημιουργία δομών με εγχάραξη πλάσματος (Plasma Etching). Αντιδραστήρες PVD. Αντιδραστήρες Πλάσματος: Ιδιαιτερότητες, ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και σχεδιασμός.