“La fisica nella microelettronica” di Barbara Padovani (ST Microelectronics)

Introduzione Un Fisico nella microelettronica: un esempio di percorso di formazione La microelettronica in due parole La fisica nella microelettronica I “mestieri” del Fisico in ST Applicazioni dei prodotti ST In conclusione

Un Fisico nella microelettronica: un esempio di percorso di formazione Laurea in Fisica anno accademico ’96-’97 con tesi in Struttura della Materia dal titolo “Stati Superficiali e Processi Tecnologici”. Borsa di studio “professionalizzante” di 2 anni del Fondo Sociale Europeo presso il laboratorio MDM (Materiali e Dispositivi per la Microelettronica) del CNR con Stage in ST Microelectronics. Titolo del progetto “Contaminazione metallica e Processi di Gettering in Silicio: Caratterizzazione Fisica e Impatto sulle Prestazioni dei Dispositivi”. Durante la borsa di studio: Scuola Estiva in “Advances in Microstructural Characterization of Optoelectronic Materials” (Avila, 1999). VIII Scuola Nazionale di Scienza dei Materiali (Genova, 1999). Partecipazione a congressi, pubblicazione articoli su riviste scientifiche e stesura report interni ST. Assunzione in ST post borsa di studio nel centro R&D (gruppo di Ricerca e Sviluppo) di Agrate Brianza: Da Novembre 2000 a Marzo 2004 presso il gruppo di Metrologia come Metrolgy Engineer Da Marzo 2004 a oggi presso il gruppo di Diffusione come Process Engineer

La microelettronica in due parole Con il termine Microelettronica si intendono tutte le tecniche intese a miniaturizzare i componenti elettronici e quindi i circuiti e gli apparati che servono per la loro fabbricazione. MINIATURIZZAZIONE Dispositivo scalato Dispositivo

La fisica nella microelettronica -1- Da che cosa è composto un dispositivo a semiconduttore? Giunzioni, Diodi, Resistenze, Condensatori Transistori bipolari,Transistori MOS (Metallo-Ossido-Semiconduttore) Celle di Memoria … Quali leggi fisiche sono implicate? Teoria del campo elettro-magnetico Potenziale elettrostatico, equazione di Poisson, livello di Fermi Teoria dell’emissione termoionica e teoria della diffusione Corrente di portatori di maggioranza e minoranza Effetto Schottky dei diodi Es. schematico di struttura di una cella di memoria Es. equazioni fondamentali del campo elettro-magnetico alla base del funzionamento

La fisica nella microelettronica -2- Come si costruisce un dispositivo? Disegno o layout Modellizzazione e simulazione Singoli livelli di processo Integrazione dei singoli livelli secondo un flusso di processo Controllo di ogni singolo processo secondo determinate specifiche Controllo del funzionamento del dispositivo che risponde ad apposite specifiche Studio e analisi dell’affidabilità del dispositivo … Studio dei costi e della fattibilità a livello produttivo Es. di layout Es. schematico di flusso di processo Es. schematico di dispositivo in sezione

I “mestieri” del Fisico in ST -1- Laboratorio di fisica: Caratterizzazione superficiale Analisi di contaminazione organica e metallica Profili di concentrazione in film di determinate specie atomiche … Gruppo metrologia: Misure ottiche di spessore strati trasparenti Misure acustiche di spessore strati metallici Misure di contaminazione da metalli Analisi difettosità Gestione attrezzature e controllo di processo nella linea di produzione: Controllo attrezzature Controllo dei processi delle singole attrezzature Messa in produzione dei nuovi processi per le nuove tecnologie e nuovi dispositivi Es. di analisi superfici con AFM Es. di tecnica ellissometrica per spessori trasparenti Es. di attrezzature nel reparto di Diffusione

I “mestieri” del Fisico in ST -2- Sviluppo nuovi processi e nuove tecniche: Trattamenti termici (Ossidazioni/Deposizioni/Annealing) Litografia Metallizzazioni Attacchi Planarizzazione degli strati Impianti Studio di integrazione dei vari processi su dispositivo: Caratterizzazione dell’influenza dei vari processi Compatibilità dei singoli strati tra loro Problemi di integrazione … Laboratorio di misure elettriche su dispositivo: Misure di corrente Misure di ritenzione di carica Misure di capacità Gruppo di qualità, gruppo di modellizzazione e simulazione ecc… Es. del meccanismo di deposizione di Al2O3 Es. dei diversi livelli di processo su fetta Es. di laboratorio misure elettriche

Applicazioni dei prodotti ST Come si presenta un prodotto ST finito? In quali campi i dispositivi ST vengono applicati? Telefonia Computer Automotive … Chi sono i clienti ST? Nokia Bosch Es. dispositivo finito Es. di settori in cui vengono impiegati prodotti ST Es. di alcuni clienti ST

In conclusione La fisica si trova ovunque attorno a noi! Oltre al mondo universitario la ricerca è possibile anche nelle grandi industrie. Applicare le proprie conoscenze è sempre e comunque utile e non solo per il proprio lavoro! La curiosità verso come è fatto il mondo e come funziona è la chiave di volta per essere o diventare un Fisico!