بوتکمپ توانمندسازی متخصصین حوزه میکروالکترونیک، فرصتی منحصر بهفرد برای یادگیری عملی و تئوری فناوریهای نیمههادی و ساخت ادوات پیشرفته است. شرکتکنندگان با حضور در کارگاههای کلینروم، مراحل ساخت و مشخصهیابی ترانزیستور و سلول خورشیدی را تجربه میکنند. هدف این دوره، ارتقای توان علمی و عملی متخصصین برای مشارکت مؤثر در پروژههای ملی و صنعتی میکروالکترونیک است.
دوره آموزشی ما در بهمن ماه ۱۴۰۴ برگزار میشود.
| جلسه | عنوان | موضوعات |
|---|---|---|
| ۱ | مبانی و تاریخچه نیمههادیها |
• آشنایی با رسانا، نیمهرسانا و عایق • ساختار اتمی، باند انرژی و باندگپ • تاریخچه کشف نیمههادیها و تحول آنها تا تراشههای مدرن • قانون مور و اهمیت فناوری CMOS در دنیای امروز |
| ۲ | مواد نیمههادی و اصول رسانش |
• معرفی مواد پرکاربرد: سیلیکون، ژرمانیوم، GaAs، SiC، GaN • رسانایی ذاتی و ناخالصی (دوپینگ نوع n و p) • تشکیل اتصال p-n و ناحیه تخلیه • حرکت حاملها: پخش (diffusion) و رانش (drift) |
| ۳ | دیود و ترانزیستور |
• ساختار و عملکرد دیود p-n و مشخصه جریان–ولتاژ • دیودهای کاربردی (زنر و LED) • معرفی ترانزیستورهای BJT: ساختار، نواحی کاری و کاربرد در تقویت • معرفی MOSFET: ساختار، ولتاژ آستانه و کاربرد در مدارهای دیجیتال • مقایسه کلی BJT و MOSFET از نظر سرعت و توان |
| ۴ | سلولهای خورشیدی و کاربردهای نوین |
• اثر فوتوالکتریک و اصول کار سلول خورشیدی • ساختار ساده سلول سیلیکونی و تولید توان الکتریکی • بازده و عوامل موثر بر کارایی سلولها (η, Voc, Isc, FF) • مواد و فناوریهای نوین: CIGS، CdTe، Perovskite • اهمیت انرژیهای تجدیدپذیر و جایگاه ایران در این حوزه |
| جلسه | عنوان | موضوعات |
|---|---|---|
| ۱ | مبانی و سیر تحول فناوری نیمههادی |
• جایگاه نیمههادیها در الکترونیک مدرن • مرور تاریخی از کشف نیمههادیها تا اختراع ترانزیستور • روند کوچکسازی و قانون مور • گذار به فناوریهای نوین CMOS و چالشهای آن |
| ۲ | پروتکلهای کلینروم و آمادهسازی ویفر |
• آشنایی با اصول و استانداردهای کلینروم • مفهوم کلاسهای تمیزی و کنترل آلودگی • پروتکلهای ایمنی و تجهیزات فردی • آمادهسازی ویفر: شستوشوی شیمیایی و آمادهسازی سطح |
| ۳ | لیتوگرافی نوری |
• مبانی لیتوگرافی و فرآیند انتقال الگو • اجزای سیستم لیتوگرافی (فوتورزیست، ماسک، منبع نوری) • فرآیند نوردهی و ظهور الگو • چالشهای دقت و تفکیک در فناوریهای پیشرفته |
| ۴ | اکسیداسیون حرارتی و پخش دوپانتها |
• مکانیزم رشد اکسید سیلیکون (SiO₂) • روشهای اکسیداسیون خشک و تر • فرآیند نفوذ دوپانتها در نیمههادیها • نقش دوپینگ در کنترل رسانایی |
| ۵ | لایهنشانی نازک |
• معرفی روشهای PVD، CVD و ALD • مقایسه کیفیت و ضخامت لایهها • یکنواختی، تخلخل و خواص فیزیکی–شیمیایی لایهها • کاربرد لایهنشانی در ساخت ترانزیستور و مدارها |
| ۶ | کاشت یون و فناوریهای اچینگ |
• اصول کاشت یون در نیمههادیها • کنترل انرژی، دوز و پروفایل دوپینگ • فرآیند اچینگ تر و خشک • حذف انتخابی مواد و تعریف الگوها |
| ۷ | فرآیندهای انتهایی ساخت (BEOL) |
• متالیزاسیون و ایجاد لایههای بیناتصالی • لایهنشانی دیالکتریکها • فرآیندهای CMP و صافسازی سطح • آمادهسازی نهایی تراشه قبل از بستهبندی |
| ۸ | مدارهای مجتمع و فناوری CMOS |
• مراحل تولید CMOS • ادغام فرآیندهای FEOL و BEOL • چالشهای مقیاسپذیری در فناوری CMOS • معرفی فناوریهای مدارهای مجتمع و کاربرد آنها |
| ۹ | آینده و چالشهای فناوری نیمههادی |
• فناوریهای نوین: FinFET، GAA، 3D ICs • چالشهای فنی و اقتصادی در صنعت نیمههادی • اهمیت استراتژیک صنعت نیمههادی در اقتصاد جهانی • جایگاه ایران و مسیرهای پیشرو |
| جلسه | مدت زمان | عنوان کارگاه | فعالیت عملی |
|---|---|---|---|
| ۱ | ۲ ساعت | کلینروم و آمادهسازی نمونهها | آشنایی با پروتکل ورود، لباس کار، تمیزکاری و شستوشوی ویفر |
| ۲ | ۲ ساعت | لیتوگرافی نوری | پوشش فوتورزیست، نوردهی با ماسک ساده، فرآیند ظهور |
| ۳ | ۲ ساعت | اکسیداسیون و لایهنشانی | مشاهده فرآیند اکسیداسیون خشک/تر، انجام لایهنشانی ساده (PVD یا CVD) |
| ۴ | ۲ ساعت | آنالیز و ارزیابی نمونهها | مشاهده نتایج زیر میکروسکوپ نوری/SEM آموزشی، مقایسه لایهها، گزارشنویسی |
| جلسه | عنوان مشخصهیابی | فعالیتها / ابزارها |
|---|---|---|
| اول | مشخصهیابی الکتریکی |
• اندازهگیری مقاومت ویژه و مقاومت ورقی (Four-Point Probe، Van der Pauw) • نقشهبرداری مقاومت روی ویفر (Wafer Mapping) • اندازهگیری غلظت و نوع حاملهای بار (روش C–V، I–V، اثر هال) |
| دوم | مشخصهیابی ترانزیستوری |
• تحلیل مشخصههای MOSFET / جریان–ولتاژ • پارامترهای کلیدی: ولتاژ آستانه، طول و عرض کانال، مقاومت سری • روشهای اندازهگیری مستقیم و غیرمستقیم در ساختار MOSFET |
| سوم | مشخصهیابی سطحی و میکروسکوپی |
• میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) • پروب کوین (Kelvin Probe) برای اندازهگیری اختلاف کار تابعی • بررسی زبری سطح، توزیع بار و عیوب سطحی |
| چهارم | مشخصهیابی نوری و شیمیایی |
• میکروسکوپی نوری و الکترونی (SEM، TEM) • طیفسنجی نوری: رامان، PL، UV-Vis، Scatterometry • روشهای شیمیایی و فیزیکی: XRD، XPS، SIMS، CL • تحلیل ساختار نانومتری، ترکیب شیمیایی و عیوب |
| جلسه | مدت زمان | عنوان کارگاه | فعالیتهای عملی |
|---|---|---|---|
| ۱ | ۲ ساعت | آزمایشهای الکتریکی و ترانزیستوری |
• کار با دستگاه Four-Point Probe برای اندازهگیری مقاومت ویژه و ورقی • اجرای تست C–V یا I–V روی MOS Capacitor یا MOSFET • تحلیل دادهها و ترسیم منحنی مشخصه |
| ۲ | ۲ ساعت | آزمایشهای میکروسکوپی و نوری |
• مشاهده نمونهها با AFM یا SEM آموزشی • انجام تست ساده PL یا رامان برای بررسی خواص اپتیکی • مقایسه نتایج تجربی با مدلهای تئوری و بحث تحلیلی |
آموزش گامبهگام فرایندهای کلیدی در ساخت یک قطعه نیمههادی:
کار با ابزارهای پیشرفته جهت بررسی ساختار، ترکیب و عملکرد الکتریکی:
| مرحله | شرح مختصر | زمان تقریبی | تجهیز / دستگاه مورد استفاده |
|---|---|---|---|
| 1. تمیزکاری بستر | حذف آلایندهها از سطح ویفر با روش RCA یا Piranha | ۳۰ دقیقه | هود شیمیایی، حمام اولتراسونیک، تانکهای حلال |
| 2. رشد اکسید | تشکیل لایه نازک SiO₂ بهعنوان دیالکتریک گیت | ۲ ساعت | کوره حرارتی (Thermal Oxidation Furnace یا LPCVD) |
| 3. تمیزکاری بستر (مجدد) | پاکسازی نهایی سطح قبل از لایهنشانی فلز | ۳۰ دقیقه | هود شیمیایی، حمام اولتراسونیک، تانکهای حلال، پلیت داغ |
| 4. لایهنشانی طلا | ایجاد الکترودها با لایهنشانی طلا روی ویفر | ۲ ساعت | کندوپاش (Sputter) |
| 5. لیتوگرافی نوری | الگوگذاری نواحی الکترود با فوتورزیست و ماسک | ۲ ساعت | اسپینکوتر، نوردهی (Mask Aligner)، حمام ظهور (Developer) |
| 6. بازرسی نوری و الکترونی | بررسی صحت الگو و تراز با ابزار نوری و SEM | ۱ ساعت | میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) |
| 7. ساخت کانال | تعریف ناحیه کانال بین سورس و درین | ۳۰ دقیقه | هود شیمیایی (Fume Hood) |
| 8. ایجاد گیت | ساخت گیت پشتی با پوشش فلز یا دوپینگ پشت ویفر | ۳۰ دقیقه | اچینگ تر یا اچینگ خشک (RIE) |
| 9. مشخصهیابی الکتریکی | بررسی رفتار الکتریکی ترانزیستور ساختهشده | ۱ ساعت | پروب استیشن، منبع ولتاژ/جریان (Keithley) |
| مرحله | شرح مختصر | زمان تقریبی | تجهیز / دستگاه مورد استفاده |
|---|---|---|---|
| 1. برش بستر | برش Glass/FTO در ابعاد دلخواه (مثلاً 1.4×1.4 cm²) | ۳۰ دقیقه | میز برش، قلم الماس |
| 2. اچینگ ITO یا FTO | حذف ITO یا FTO از بستر شیشه (یا PET) جهت جلوگیری از اتصال کوتاه افزاره | ۳۰ دقیقه | هود شیمیایی، پلیت داغ |
| 3. تمیزکاری بستر | پاکسازی سطح ITO یا FTO قبل از لایهنشانی | ۱ ساعت | هود شیمیایی، حمام اولتراسونیک، تانکهای حلال، هیتر صفحهای، UV Ozone Cleaner |
| 4. لایهنشانی لایه انتقال دهنده حفره (ETL) | محلولسازی و ایجاد لایه سدکننده الکترون بر روی بستر ITO یا FTO | ۱ ساعت | هود شیمیایی، Heater stirrer، Spin coater |
| 5. لایهنشانی لایه جاذب | محلولسازی و ایجاد ناحیه جاذب نور خورشید بر روی بستر Glass/ITO or FTO/HTL | ۲ ساعت | هود شیمیایی، Heater stirrer، Spin coater |
| 6. لایهنشانی لایه انتقال دهنده الکترون (HTL) | محلولسازی و ایجاد لایه سدکننده حفره بر روی بستر Glass/ITO or FTO/HTL/Absorber layer | ۱ ساعت | هود شیمیایی، Heater stirrer، Spin coater |
| 7. لایهنشانی الکترود | ایجاد الکترود پشتی | ۱ ساعت | دستگاه PVD |
| 8. Encapsulation | بستهبندی افزاره جهت افزایش پایداری افزاره | ۱ ساعت | لامپ UV |
| 9. مشخصهیابی الکتریکی | بررسی پارامترهای فوتوولتائیک و بازده تبدیل انرژی | ۱ ساعت | دستگاه پتانسیواستات، دستگاه شبیهساز خورشیدی |