VLACH, M. Optimalizace postupu velkoplošného odvrstvování integrovaných obvodů pomocí pokročilých inspekčních technologií [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2021.
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou technologického vývoje integrovaných obvodů a používaných materiálů pro realizaci polovodičových čipů. Student se seznámil se současně známími technologiemi pro odpouzdřování pouzder čipu, inspekci a materiálovou analýzu povrchu čipu a technologie leptání pro účely postupného odkrývání jednotlivých vrstev integrovaných obvodů. Dále se v práci zaměřuje i na technologický vývoj integrovaných obvodů od prvních prototypů tranzistorů až po současně využívané i s přesahem nově vyvíjených tranzistorových struktur. Náplní praktické části bakalářské práce byla také optimalizace technologie velkoplošného odvrstvování integrovaného obvodu s využitím pokročilých inspekčních technologií a materiálových analýz. Hlavním přínosem této práce je zpracování komplexního přehledu: 1) vývoje struktury hlavních stavebních prvků (tranzistorů) integrovaných obvodů, 2) technologií pro odpouzdřování a odvrstvování (leptání) čipu, 3) inspekčních technologií pro analýzu struktur na čipu a jeho materiálové (prvkové) složení. V teoretické části práce se student nejprve zabývá problematikou týkající se obecně pouzdření, konkrétně typů pouzder a kontaktovacích/propojovacích technik, což slouží jako základ k hlubšímu porozumění problematiky odpouzdřování. V další kapitole se student zabývá současnými trendy ve výrobě polovodičových čipů, ale i jejich historickým vývojem od bipolárních tranzistorů (BJT) až po nejaktuálnější FinFET struktury na SOI substrátech, nebo nově uvažované struktury využívající uhlíkové nanotrubice jako kanál tranzistoru. Kromě popisovaných struktur student v práci řeší i materiálové složení jednotlivých vrstev, jejich využití a postupný vývoj v rámci přechodu na technologie s nanometrovým rozlišením, které využívájích různých nových materiálů pro eliminaci nežádoucích parazitních vlastností vznikající vlivem velmi malých rozměrů tranzistorových struktur. Poslední dvě kapitoly této práce student věnuje různým technikám pro odvrstvování jednolivých vrstev čipu, ale i inspekčním technikám jak pro zobrazování mikro a nano struktur (skenovací elektronová mikroskopie, SEM), tak i metodám pro analýzu prvkého zastoupení odstraňovaných vrstev, jako např. energiově disperzní spektroskopie (EDS), nebo hmotnostní spektroskopie sekundárních iontů (SIMS), velmi často využívaná při velkoplošném odvrstvování celého čipu. Experimentální část se zaměřovala převážne na velkoplošné odvrstvování dvou typů polovodičových integrovaných obvodů, které byly vyrobeny odlišnými výrobními technologiemi, respektive bylo použito jiného technologického uzlu. V této části student využil všechny potřebné znalosti, které získal při zpracování teoretické části práce. K optimalizaci odvrstvovaní čipů student využíval technik mokrého i suchého leptání a kombinaci zobrazovacích/analyzačních metod, které sloužily k ověření navrhnutého postupu leptání, neboli odstraňování jednotlivých vrstev, vrstvu po vrstvě (layer-by-layer). Studentovi se podařilo i přes složitou situaci způsobenou pandémií covid-19 splnit všechny úkoly, které byly potřeba pro zvládnutí práce v laboratoři, ale také si osvojil všechny potřebné dovednosti spjaté s tímto tématem, což vyzadovalo i zaškolení na různé typy přistrojů, které využil pro realizaci práce. Z formálního hlediska hodnotím práci jako velmi dobře zvládnutou. Práce má rozsah 48 stran textu a je přehledně členěna celkem do šesti hlavních kapitol. Grafická podoba práce je velmi úhledná a je vidět, že jí student věnoval dostatečnou pozornost. Student projevoval o práci velký zájem a často přicházel i s vlastními návrhy, jakým směrem by se měl vydat. Kladně hodnotím i práci s literaturou, která se skládala převážně z vědeckých publikací v anglickém jazyce. Až na drobné nedostatky u velikostí fontů popisků obrázků tuto práci doporučuji k obhajobě u státní závěrečné zkoušky a hodnotím stupněm A (98 b).
Student měl za úkol zpracovat komplexní přehled: 1) vývoje struktury hlavních stavebních prvků (tranzistorů) integrovaných obvodů, 2) technologií pro odpouzdřování a odvrstvování (leptání) čipu, 3) inspekčních technologií pro analýzu struktur na čipu a jeho materiálové (prvkové) složení. Zadání splnil v plném rozsahu, kdy navíc provedl experimentální ověření odpouzdřování procesorových čipů, resp. velkoplošných integrovaných obvodů. V experimentech se nejen orientoval ve vhodných postupech, volbě roztoků a nastavení procesů, ale také zhodnotil základní úskalí metod mokrého (pro odpouzdřování a odstranění jednotlivých vrstev na čipu) a suchého leptání (pro odstranění jednotlivých vrstev na čipu). Ke zpracování dokumentu práce mám pár doporučení. Obrázky z EDS materiálové analýzy (Obrázek 6.3 a další) by bylo vhodné volit vetších rozměrů a označeny a popsány v textu, jelikož nejsou vždy dostatečně čitelné nebo pro čtenáře snáze vyhodnotitelné. Optimálnější velikost a rozdělení obrázků by tedy zvýšily jejich čitelnost, přehlednost a kvalitu. V obrázku 6.19 se mapy zastoupení jednotlivých prvků překrývají. Řádky by neměly končit preložkami, spojkami, zkratkami atd., jelikož zhoršují plynulost a přehlednost textu při čtení. Je třeba si také dát pozor na řády nadpisů, jež jsou pouze jednou (např. 6.2.1). Podobně jako seznam nebo výčet nemůže obsahovat jen jednu položku. Kromě zkratek chemických vzorců by v textu měly být uvedeny i celé názvy. Práce je v doporučeném rozsahu s využitím většího množství relevantní literatury. I vzhledem k výše zmíněným drobným nedostatkům je práce na velmi dobré úrovni. Hodnotím práci známkou A (93 b.) a doporučuji ji k obhajobě.
eVSKP id 134685