Раздел (тема) междисциплинарного курса
|
Результаты
(освоенные общие компетенции)
|
Основные показатели результатов подготовки
|
Формы и методы контроля
|
№ 1.5
«Моделирование токов утечки, пробивных напряжений, расчет порогового напряжения»
|
ОК-1. Способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно пользоваться русским и иностранным языками, как средством делового общения.
ОК-4. Способность использовать на практике умения и навыки в организации исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом.
ОК-5. Способность проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности.
ОК-6. Готовность к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности.
ОК-7. Способность адаптироваться к изменяющимся условиям, переоценивать накопленный опыт, анализировать свои возможности.
|
Демонстрация влияние конструктивно-технологических параметров КМОП-транзисторов на их электрические характеристики.
Демонстрация вариантов расчета порогового напряжения.
Демонстрация вариантов расчета пробивного напряжения.
Формулирование требований предъявляемых для расчета электрических характеристик.
|
Опрос
|
№ 1.6
«Моделирование КМОП-структур, ячеек памяти МОНОП и флеш, гетероструктур, FinFET, структур на напряженном кремнии»
|
ОК-1. Способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно пользоваться русским и иностранным языками, как средством делового общения.
ОК-4. Способность использовать на практике умения и навыки в организации исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом.
ОК-5. Способность проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности.
|
Выполнение лабораторного задания на тему «Приборное моделирование транзистора с плавниковой структурой (FinFET). Приборное моделирование запоминающей ячейки».
Демонстрация пакета ПТМ для моделирования ячеек памяти МОНОП и флеш, гетероструктур, FinFET, структур на напряженном кремнии.
Формулирование общего подхода для электрофизического моделирования приборов и устройств с проектными нормами 90 нм.
|
Отчет о выполнении лабораторной работы
|
Раздел (тема) междисциплинарного курса
|
Результаты
(освоенные общие компетенции)
|
Основные показатели результатов подготовки
|
Формы и методы контроля
|
|
ОК-6. Готовность к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности.
ОК-7. Способность адаптироваться к изменяющимся условиям, переоценивать накопленный опыт, анализировать свои возможности.
|
|
|
№ 1.7
«Калибровка и настройка моделей. Общие подходы»
|
ОК-1. Способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно пользоваться русским и иностранным языками, как средством делового общения.
ОК-4. Способность использовать на практике умения и навыки в организации исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом.
ОК-5. Способность проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности.
ОК-6. Готовность к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности.
ОК-7. Способность адаптироваться к изменяющимся условиям, переоценивать накопленный опыт, анализировать свои возможности.
|
Формулирование целей и задач калибровки моделей ПТМ.
Определение основных требований к процессу калибровки.
Изложение общего подхода калибровки моделей ПТМ.
|
Опрос
|
Раздел (тема) междисциплинарного курса
|
Результаты
(освоенные общие компетенции)
|
Основные показатели результатов подготовки
|
Формы и методы контроля
|
№ 1.8
«Калибровка моделей в среде Sentaurus TCAD»
|
ОК-1. Способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно пользоваться русским и иностранным языками, как средством делового общения.
ОК-4. Способность использовать на практике умения и навыки в организации исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом.
ОК-5. Способность проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности.
ОК-6. Готовность к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности.
ОК-7. Способность адаптироваться к изменяющимся условиям, переоценивать накопленный опыт, анализировать свои возможности.
|
Особенности калибровки КМОП-транзисторов с проектными нормами 90нм
|
Опрос
|
Оценка знаний, умений и навыков по результатам текущего и итогового контроля производится в соответствии с универсальной шкалой (таблица).
Процент результативности (правильных ответов)
|
Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений
|
балл (отметка)
|
вербальный аналог
|
90 ÷ 100
|
5
|
Отлично
|
80 ÷ 89
|
4
|
Хорошо
|
70 ÷ 79
|
3
|
Удовлетворительно
|
Менее 70
|
2
|
Не удовлетворительно
|
На этапе промежуточной аттестации по медиане качественных оценок индивидуальных образовательных достижений экзаменационной комиссией определяется интегральная оценка освоенных обучающимися профессиональных и общих компетенций как результатов освоения профессионального модуля.
МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ
Учебный модуль:
«Методы приборно-технологического моделирования для разработки приборов и устройств наноэлектроники с технологическими нормами до 90 нм»
В рамках данного модуля образовательный процесс направлен на развитие следующих компетенций:
Способность понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения.
Способность самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности.
Способность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями ООП магистратуры).
Способность анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников.
Готовность определять цели, осуществлять постановку задач проектирования электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения, подготавливать технические задания на выполнение проектных работ.
Способность проектировать устройства, приборы и системы электронной техники с учетом заданных требований.
Знание основ физики современных полупроводниковых приборов и твердотельной электроники с наноразмерными топологическими нормами.
Знание физических и химических принципов, лежащих в основе базовых технологических операций создания СБИС с топологическими нормами до 90 нм и базовых технологических маршрутов.
Знание основ современных методов и технологий создания и исследования наноструктур интегральной электроники.
В результате изучения модуля слушатель должен:
Знать: особенности приборно-технологического моделирования устройств с проектными нормами 90 нм и менее.
Уметь: правильно определять необходимые модели для проведения приборно-технологического моделирования, производить калибровку и настройку моделей.
Владеть: пакетом программ приборно-технологического моделирования Sentaurus TCAD.
Тематическое содержание модуля должно включать следующие дидактические единицы.
Цели и задачи приборно-технологического моделирования. Структура пакета TCAD фирмы Synopsys. Обзор существующих моделей технологических процессов.
Моделирование технологических процессов для создания устройств с проектными нормами до 90 нм. Методика выбора моделей технологических процессов при моделировании устройств с нормами 90 нм и менее
Обзор моделей, использующихся при приборном моделировании. Граничные условия.
Приборное моделирование устройств с проектными нормами до 90 нм. Методика выбора моделей при приборном моделировании устройств с нормами 90 нм и менее.
Моделирование токов утечки, пробивных напряжений, расчет порогового напряжения.
Моделирование КМОП-структур, ячеек памяти МОНОП и флеш, гетероструктур, FinFET, структур на напряженном кремнии.
Общие подходы калибровки и настройки моделей. Проблемы калибровки. Последовательность калибровки.
Калибровка моделей в среде Sentaurus TCAD. Правила и рекомендации при калибровке.
Рекомендуемые образовательные технологии: компьютерные симуляции, проведение открытых семинаров и мастер-классов с участием ведущих разработчиков средств приборно-технологического моделирования.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СЛУШАТЕЛЕЙ
Конспект лекций
Лекция 1. Цели и задачи приборно-технологического моделирования. Структура пакета TCAD фирмы Synopsys. Обзор существующих моделей технологических процессов
В идеале цель ПТМ - разработка технологического процесса или полупроводникового прибора, работающего с первой попытки. Эту цель до сих пор не получилось достичь никому из производителей ПО для полупроводниковой промышленности. Тому есть ряд причин. Во-первых, большинство микросхем сегодня создается на кремнии, но, хотя кремний и хорошо изучен, кроме него в ИС присутствует целый ряд других материалов. Во-вторых, сам кремний не является идеальным кристаллом: в нем есть дефекты, вызванные технологическими обработками, неравновесные состояния и т.д. Кроме того, развитие технологии исторически опережает развитие средств ПТМ и моделей на одно поколение. К тому времени, как разрабатываются новые модели процессов для текущей технологии, уже появляется следующее поколение приборов. Таким образом, идет некая гонка, в которой средства ПТМ всегда догоняют технологию.
Итак, что же должно быть в идеале и что мы имеем на сегодняшний день. Идеальная схема использования ПТМ - это концепция виртуальной фабрики, т.е.:
моделирование оборудования -> получение моделей технологических процессов
Технологическое моделирование (литография, осаждение, имплантация, травление и пр.) -> получение приборных структур
Приборное моделирование (ВАХи, CV-характеристики, утечки и др.) -> SPICE-модели
Схемотехническое моделирование (функциональное, временное)
Корпусирование (разогрев, взаимодействие с другими схемами)
Конечный этап - проектирование технологической площадки и запуск производства.
Таким образом, виртуальная фабрика позволяет промоделировать все аспекты до начала производства. На самом деле на сегодняшний день это недостижимо. В лучшем случае ПТМ позволяет дать приблизительный ответ на правильно поставленный вопрос с приемлемой точностью.
Задав значение физических коэффициентов в разумных диапазонах, можно получить некий прогноз при изменении технологических параметров процесса формирования прибора. Можно использовать ПТМ для проведения наглядных экспериментов, которые позволяют заглянуть внутрь приборной структуры в том или ином режиме работы и улучшить свое понимание. При этом, конечно же, нельзя требовать абсолютной точности. Порядок действий при этом такой: сначала выбор моделей, их настройка, калибровка и затем подгонка для устранения погрешностей.
Структура пакета Sentaurus TCAD (основные инструменты, список неполный):
Sentaurus Workbench. SWB предоставляет графический интерфейс, объединяющий программы моделирования Sentaurus в единую среду. Интуитивно понятный графический пользовательский интерфейс используется для разработки, организации и запуска процесса моделирования при исследовании и создании полупроводниковых приборов. Процессы моделирования организуются в виде проектов.
Ligament - это универсальный интерфейс для технологического моделирования TCAD. Ligament Flow Editor - удобный графический интерфейс для создания и редактирования технологических маршрутов. Ligament Layout Editor - удобный графический интерфейс для создания и редактирования топологии.
Sentaurus Process - это полнофункциональная, гибкая и многомерная среда технологического моделирования. Калибровка под экспериментальные данные предоставляет возможность прогнозирующего моделирования полупроводниковых приборов.
Sentaurus Structure Editor - это редактор двумерных и трехмерных устройств, а также трехмерный технологический эмулятор. Он имеет три основных режима работы: редактор двумерных структур, редактор трехмерных структур и трехмерный технологический эмулятор. Операции геометрического программирования и технологической эмуляции могут сочетаться.
Mesh и Noffset3D - автоматическая генерация сеток: метод Mesh, основанный на квадра- и октадеревьях, создает сетки с привязкой к осям координат, вписанные в границы устройства. Генератор сеток Noffset3D неструктурирован и уделяет особое внимание элементам сетки на границах раздела.
Sentaurus Device - это программа приборного моделирования, которая позволяет рассчитать электрические, тепловые и оптические характеристики полупроводниковых устройств.
Tecplot SV - программа визуализации результатов приборно-технологического моделирования.
Inspect - это инструмент создания графиков и анализа таких данных, как профили легирования и электрические характеристики полупроводниковых приборов.
Типовой маршрут ПТМ:
Технологическое моделирование (Sentaurus Process):
Приборное моделирование (Sentaurus Device):
Технологические процессы создания интегральных приборов и их модели:
Имплантация (модель «+x» для междоузлий, модели аморфизации, каналирование, метод Монте-Карло, Advanced Calibration)
Диффузия, эпитаксия, окисление (chargedPair (pair diffusion), chargedFermi (pdbSet Si Dopant DiffModel ChargedFermi), chargedReact (pdbSet Si Dopant DiffModel ChargedReact), модели сегрегации примеси, модели кластеризации примеси и дефектов)
Травление (геометрическая модель)
Осаждение (простейшие модели)
|
