Obiettivi formativi
Il corso è articolato su due livelli.
Un primo obiettivo del corso è di fornire allo studente le competenze necessarie per la comprensione dei processi tecnologici e di fabbricazione di dispositivi elettronici ed optoelettronici utilizzati in un ampio spettro di applicazioni, evidenziandone, in particolare, lo stato dell'arte, i limiti e l'impatto sulle prestazioni finali.
A tal fine, la formazione si estende anche alla conoscenza e all’utilizzo pratico di strumenti CAD per la progettazione a livello di dispositivo con riferimento a tecnologie elettroniche su Si (anche per dispositivi fortemente scalati), e su altri semiconduttori e ai componenti per l’optoelettronica.
Un secondo obiettivo è quello di analizzare in maniera più dettagliata l’utilizzo di alcune soluzioni tecnologiche nell’ambito del recupero dell’energia dall’ambiente (Energy Harvesting) e delle reti elettriche intelligenti (Smart Grids).
Prerequisiti
- - -
Contenuti dell'insegnamento
Processo planare su silicio: si analizzano i vari passi del processo planare su silicio evidenziandone i limiti e le possibilità di miglioramento, applicando poi tali concetti ad alcuni importanti processi (es. processo CMOS).
I concetti di miniaturizzazione, integrazione e time to market vengono analizzati a partire dalle ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors), con particolare attenzione ai dispositivi MOSFET, alle memorie, e alle linee d’interconnessione che verranno analizzati in termini di materiali, tecnologie, tecniche di processo e nuove strutture.
Moduli fotovoltaici: si analizzano alcune delle più importanti celle fotovoltaiche, con particolare attenzione alle celle solari a film sottile.
Smart-grids: componenti fondamentali e principali tecnologie per la generazione e l'accumulo distributiti di energia nella rete elettrica intelligente.
Si analizzano alcune tecniche, tecnologie e applicazioni per il recupero e l’immagazzinamento d’energia dall’ambiente (energy harvesting).
Si prevede l’utilizzo di strumenti CAD (esperienze di laboratorio) per l’analisi e la progettazione di alcuni dispositivi trattati nel corso (es. progetto di celle solari)
Programma esteso
I) Processo planare su silicio:
Crescita del wafer di Silicio ;
Ossidazione;
Litografia;
Drogaggio: Diffusione ed impiantazione ionica;
Tecniche di crescita epitassiale;
Tecniche di deposizione di dielettrici e materiali conduttori;
Tecniche di attacco;
Packaging.
II) Miniaturizzazione, integrazione e time to market:
Scaling ideale e reale;
Effetti di canale corto: soluzioni tecnologiche e architetturali.
Processi tecnologici: NMOSFET, CMOS, BJT, SOI.
III) Moduli fotovoltaici:
Celle solari in silicio monocristallino, policristallino ed amorfo.
Celle solari film sottile: tecnologie su CIGS e CdTe.
Celle solari multi giunzione realizzate con semiconduttori III-V.
IV) Energy harvesting: da vibrazioni, energia solare, piezoelettricità.
V) Smart-grids: definizioni, componenti fondamentali, integrazione di fonti rinnovabili, accumulo d’energia.
VI) Utilizzo del software Synopsys-Sentaurus per l’analisi e la progettazione di dispositivi elettronici.
Bibliografia
1) S.M.Sze, "ULSI technology", Mcgraw hill, 1996
2) S.M.Sze, "VLSI technology", McGraw-Hill Book Co., 1983
3) G. Soncini, "Tecnologie microelettroniche", Boringhieri, 1986.
4) Vijay K. Varadan, "Smart material systems and MEMS : design and development methodologies" Wiley, 2006.
Metodi didattici
Lezioni orali e attività di laboratorio.
Modalità verifica apprendimento
Esame Orale.
Altre informazioni
Materiale didattico di supporto alle lezioni preparato dal docente sotto forma di slides è disponibile sulle pagine del corso ed accessibile dal sito lea.unipr.it, ed è scaricabile dagli studenti previa registrazione.
