SEMICONDUCTOR PHYSICS LABORATORY
- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- LAURA BANDIERA
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- FIS/01
Obiettivi formativi
Il corso da 6 CFU (60 ore) ha come scopo quello di fornire agli studenti nuove conoscenze ed un senso critico in diverse applicazioni della fisica dello stato solido. Più nel dettaglio, il corso fornisce utili dettagli riguardo le proprietà di materiali tipicamente utilizzati nella microelettronica, quali silicio ed altri semiconduttori, per poi trattare più approfonditamente tecniche di microlavorazione tipicamente utilizzate nel settore industriale e scientifico, quali ad esempio attacchi chimici anisotropi e tecniche fotolitografiche. In aggiunta, vengono descritte tecniche di caratterizzazione basate su diffrazione ad alta risoluzione di raggi-X, strumento oggigiorno fondamentale in vari settori scientifici ed industriali per investigare proprietà di materiali mono- e poli-cristallini.
é atteso che alla fine del corso lo studente sia in grado di identificare la tecnica più appropriata per la caratterizzazione strutturale di materiali cristallini di uso comune in ambito scientifico e tecnologico, e le tecniche più appropriate per la loro lavorazione negli ambiti più diffusiPrerequisiti
- Conoscenze di Analisi I e II, fisica generale I e II
Contenuti del corso
Il corso si divide in due moduli, i cui contenuti sono dettagli di seguito:
Primo modulo (3CFU, 27h)- Richiami su concetti di base di meccanica dei solidi: stress, deformazioni, comportamento meccanico e leggi costitutive dei materiali (5h).
- Cristalli semiconduttori. Proprietà fondamentali del silicio e breve richiami alla storia dell'industria dei semiconduttori (5h).
- Caratterizzazione di cristalli tramite diffrazione di raggi-X. Teoria cinematica della diffrazione. Introduzione alla teoria dinamica della diffrazione. Diffrazione ad alta risoluzione di raggi-X (HRXRD) e sue applicazioni alla cristallogfrafia (9h).
- Metodi e strumenti per la produzione e rivelazione di raggi-X: sorgenti da laboratorio, sincrotroni, laser ad elettroni liberi. Cenni su applicazioni industriali (8h).
- Introduzione alla microlavorazione del silicio - tecniche per la fabbricazione di microdispositivi per l'ottenimento di dispostivi funzionali, quali micro-sensori, micro-attuatori, biochips, etc. Attacchi chimici da fase liquida o assistiti da ioni reattivi (RIE e DRIE), tecniche di microlavorazione assistite da laser. Foto- e nano-litografia (6h).
- Attività di laboratorio: processi fotolitografici
(12h). - Attività di laboratorio: caratterizzazione di wafers semiconduttori tramite interferometria ottica ed infrarossa e diffrazione ad alta risoluzione di raggi-X, con richiami ad applicazioni industriali(15h).
Metodi didattici
- Lezioni teoriche ed esercitazioni in laboratorio (camera pulita e laboratori interferometria ottica).
Modalità di verifica dell'apprendimento
- L'obiettivo dell'esame è quello di verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. Consisterà in relazioni di laboratorio a cui sarà assegnata una valutazione ed in una prova orale. Quest'ultima verificherà la preparazione dello studente nell'affrontare gli argomenti che verranno proposti. Le relazioni di laboratorio hanno lo scopo di verificare se lo studente ha acquisito le competenze indicate mentre la prova orale serve a valutare se ha acquisito le conoscenze richieste. Il voto finale terrà conto della preparazione complessiva dello studente risultante dalle prove d'esame (relazioni di laboratorio e prova orale).
Testi di riferimento
- Note del docente
- Libro "The Basics of Crystallography and Diffraction", Christopher Hammond
