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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Instituto de Física
 
Disciplinas Interdepartamentais do Instituto de Física
 
Disciplina: 4305374 - Processamento de dispositivos em sala limpa
Device processing in a clean room

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 15/07/2022 Desativação:

Objetivos
Ensinar aos estudantes os fundamentos e a prática do processamento de dispositivos (opto)eletrônicos em sala limpa, apresentando-lhes cada uma das etapas importantes do processo do ponto de vista teórico e depois do ponto de vista experimental usando o método “hands on” (mão na massa). Será usada apenas a infraestrutura do nosso laboratório (Laboratório de Novos Materiais Semicondutores) que é autossuficiente para esta disciplina (https://portal.if.usp.br/mbe/pt-br/node/323).
 
To teach students the fundamentals and practice of processing (opto)electronic devices in a clean room, introducing them to each of the important steps of the process from a theoretical point of view and then from an experimental point of view using the "hands-on" method. Only the infrastructure of our laboratory (Laboratory of New Semiconductor Materials)-which is self-sufficient for this course-will be used (https://portal.if.usp.br/mbe/pt-br/node/323).
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
76652 - Alain Andre Quivy
 
Programa Resumido
-Sala limpa (classificação, fabricação, funcionamento, componentes externos, módulos internos, segurança, vestimentas, manutenção).
-Fotolitografia (fundamentos, outros tipos de litografia, limpeza das amostras e ferramentas, fotorresiste positivo e negativo, spinner, 1ª cura (soft bake)).
-Máscaras (design, programas, camadas, substratos (blanks), modos de fabricação, fotolitografia sem máscara).
-Alinhadora de máscaras (fundamentos, operação, resolução, modo de soft & hard contact).
-Transferência do padrão na amostra (revelação, 2ª cura (hard bake), tipos de corrosão (seca e úmida), perfil de corrosão).
-Avaliação da profundidade da corrosão (tipos de perfilômetro, fundamentos e operação do perfilômetro mecânico, taxa de corrosão, ajuste da corrosão).
-Preparação para a metalização dos contatos elétricos (segunda etapa de litografia, inversão de imagem, alinhamento dos padrões, revelação, limpeza com plasma de oxigênio (ashing), remoção do óxido da amostra).
-Metalização dos contatos (tipos de evaporadora, fundamentos e operação de uma evaporadora por feixe de elétrons (e-beam), tipos de contatos elétricos (ôhmicos e Schottky), lift off).
-Recozimento rápido (RTA) dos contatos (fundamentos e operação do sistema RTA, ligas ôhmicas, perfil de difusão).
-Teste dos dispositivos com probe station (fundamentos e operação da probe station, fundamentos e operação do analisador de parâmetros semicondutores, curvas I-V, curvas C-V).
-Microssoldas com fios de ouro (tipos de chip carrier, fundamentos e operação da microssoldadora (wirebonder), tipos de contatos (ball bonding, wedge bonding)).
-Teste de dispositivos em baixas temperaturas (fundamentos de vácuo e criogenia, operação de uma bomba de vácuo e de um criostato, medidas de curvas I-V a 77K).
 
-Clean room (classification, manufacture, operation, external components, internal modules, safety, clothing, maintenance). -Photolithography (fundamentals, other types of lithography, samples and tools cleaning, positive and negative photoresist, spinner, soft bake). -Masks (design, programs, layers, blanks, manufacture, maskless lithography). -Mask aligner (fundamentals, operation, resolution, soft & hard contact mode). -Pattern transfer (development, hard bake, types of etching (dry and wet), etching profile). -Evaluation of the etching depth (types of profiler, fundamentals, and operation of a mechanical profiler, etching rate, etching-depth adjustment). -Preparation for contact metallization (second step of lithography, image reversal, pattern alignment, development, cleaning with oxygen plasma (ashing), oxide removal from the sample). -Contacts metallization (types of deposition systems, fundamentals and operation of an electron-beam (e-beam) deposition system, types of electrical contacts (Ohmic and Schottky), lift-off). -Rapid thermal annealing (RTA) of contacts (fundamentals and operation of an RTA system, Ohmic alloys, diffusion profile). -Device testing with a probe station (fundamentals and operation of a probe station, fundamentals and operation of a semiconductor-parameter analyzer, I-V and C-V curves). -Wire bonding with gold wires (types of chip carrier, fundamentals, and operation of a wire bonder, types of contacts (ball bonding, wedge bonding)). -Device testing at low temperature (fundamentals of vacuum and cryogenics, operation of vacuum pump and cryostat, I-V curves at 77K).
 
 
Programa
-Sala limpa (classificação, fabricação, funcionamento, componentes externos, módulos internos, segurança, vestimentas, manutenção).
-Fotolitografia (fundamentos, outros tipos de litografia, limpeza das amostras e ferramentas, fotorresiste positivo e negativo, spinner, 1ª cura (soft bake)).
-Máscaras (design, programas, camadas, substratos (blanks), modos de fabricação, fotolitografia sem máscara).
-Alinhadora de máscaras (fundamentos, operação, resolução, modo de soft & hard contact).
-Transferência do padrão na amostra (revelação, 2ª cura (hard bake), tipos de corrosão (seca e úmida), perfil de corrosão).
-Avaliação da profundidade da corrosão (tipos de perfilômetro, fundamentos e operação do perfilômetro mecânico, taxa de corrosão, ajuste da corrosão).
-Preparação para a metalização dos contatos elétricos (segunda etapa de litografia, inversão de imagem, alinhamento dos padrões, revelação, limpeza com plasma de oxigênio (ashing), remoção do óxido da amostra).
-Metalização dos contatos (tipos de evaporadora, fundamentos e operação de uma evaporadora por feixe de elétrons (e-beam), tipos de contatos elétricos (ôhmicos e Schottky), lift off).
-Recozimento rápido (RTA) dos contatos (fundamentos e operação do sistema RTA, ligas ôhmicas, perfil de difusão).
-Teste dos dispositivos com probe station (fundamentos e operação da probe station, fundamentos e operação do analisador de parâmetros semicondutores, curvas I-V, curvas C-V).
-Microssoldas com fios de ouro (tipos de chip carrier, fundamentos e operação da microssoldadora (wirebonder), tipos de contatos (ball bonding, wedge bonding)).
-Teste de dispositivos em baixas temperaturas (fundamentos de vácuo e criogenia, operação de uma bomba de vácuo e de um criostato, medidas de curvas I-V a 77K).
 
-Clean room (classification, manufacture, operation, external components, internal modules, safety, clothing, maintenance). -Photolithography (fundamentals, other types of lithography, samples and tools cleaning, positive and negative photoresist, spinner, soft bake). -Masks (design, programs, layers, blanks, manufacture, maskless lithography). -Mask aligner (fundamentals, operation, resolution, soft & hard contact mode). -Pattern transfer (development, hard bake, types of etching (dry and wet), etching profile). -Evaluation of the etching depth (types of profiler, fundamentals, and operation of a mechanical profiler, etching rate, etching-depth adjustment). -Preparation for contact metallization (second step of lithography, image reversal, pattern alignment, development, cleaning with oxygen plasma (ashing), oxide removal from the sample). -Contacts metallization (types of deposition systems, fundamentals and operation of an electron-beam (e-beam) deposition system, types of electrical contacts (Ohmic and Schottky), lift-off). -Rapid thermal annealing (RTA) of contacts (fundamentals and operation of an RTA system, Ohmic alloys, diffusion profile). -Device testing with a probe station (fundamentals and operation of a probe station, fundamentals and operation of a semiconductor-parameter analyzer, I-V and C-V curves). -Wire bonding with gold wires (types of chip carrier, fundamentals, and operation of a wire bonder, types of contacts (ball bonding, wedge bonding)). -Device testing at low temperature (fundamentals of vacuum and cryogenics, operation of vacuum pump and cryostat, I-V curves at 77K).
 
 
Avaliação
     
Método
Aulas teóricas e de laboratório.
Critério
Avaliação em duas partes. 1) Redação de um projeto escrito relacionado com o desenvolvimento de um processo ou dispositivo, a ser entregue após 10 semanas (metade da nota). 2) Prática do projeto na sala limpa ou no laboratório no final do semestre (metade da nota).
Norma de Recuperação
Não haverá 2a avaliação.
 
Bibliografia
     
Modern GaAs Processing Methods, by Ralph Williams, ISBN-13:‎ 978-0-89006-343-9

Fabrication of GaAs devices, by Albert G. Baca and Carol I. H. Ashby,ISBN-13: 978-1-84919-067-1
 

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