FEEC/CPG - Caderno de Horário (Oferecimento de Disciplinas)

FEEC/CPG - Caderno de Horário (Oferecimento de Disciplinas) - CPG

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Detalhes da Disciplina Oferecida [ID: 2119]

Caderno Horário:

IE327 - Tópicos Especiais em Microeletrônica III | Special Topics in Microelectronics III | Temas Especiales de Microelectrónica III

Turma: V - Período: 2/2026 - Tipo Período: 2o. período letivo - Disciplina: 4 créditos.

Tema: Simulação TCAD de Dispositivos MOS e Processos de Fabricação em Microeletrônica

Ementa: Introdução às ferramentas de TCAD aplicadas à microeletrônica. Fundamentos físicos e numéricos da simulação de dispositivos semicondutores. Modelagem e simulação de processos de fabricação CMOS. Simulação bidimensional de transistores MOS utilizando ferramentas TCAD. Etapas de fabricação: oxidação, difusão, implantação iônica, deposição, corrosão e metalização. Extração de parâmetros elétricos de dispositivos MOS. Simulação elétrica de dispositivos semicondutores. Influência de parâmetros tecnológicos no desempenho elétrico do transistor. Estudos de escalabilidade, efeitos de canal curto e variabilidade tecnológica. Integração entre simulações de processos e elétricas de dispositivos. (Recomenda-se fortemente que a disciplina de Simulação TCAD de Processos de Fabricação seja cursada concomitantemente à disciplina de Tecnologia de Circuitos Integrados (IE521), uma vez que os conceitos físicos, tecnológicos e de dispositivos utilizados nas atividades de simulação dependem diretamente dos fundamentos abordados em IE521)

Bibliografia: 1. PLUMMER, J. D.; DEAL, M. D.; GRIFFIN, P. B. Silicon VLSI Technology: Fundamentals, Practice and Modeling. Prentice Hall. 2. TSIVIDIS, Y.; MCCREARY, C. Operation and Modeling of the MOS Transistor. Oxford University Press. 3. SELBERHERR, S. Analysis and Simulation of Semiconductor Devices. Springer. 4. SILVACO International. ATLAS User’s Manual. Silvaco Inc. 5. SILVACO International. ATHENA User’s Manual. Silvaco Inc.

Conteudo Programático: 1. Introdução ao TCAD • Conceitos gerais de TCAD • Fluxo de desenvolvimento em microeletrônica • Ferramentas de simulação de processo e dispositivo • Introdução ao ambiente Silvaco 2. Fundamentos Físicos dos Dispositivos Semicondutores • Estrutura cristalina do silício • Bandas de energia • Transporte de portadores • Recombinação e geração • Equações fundamentais dos semicondutores 3. Simulação de Processos de Fabricação CMOS • Oxidação térmica • Difusão de dopantes • Implantação iônica • Processos térmicos • Deposição de filmes finos • Litografia e corrosão • Formação de poço, gate e source/drain 5. Simulação de Transistores MOS • Estrutura MOS • Formação do canal • Curvas IDS × VGS e IDS × VDS • Tensão de limiar • Mobilidade • Correntes de fuga 6. Extração e Análise de Parâmetros • Extração de VT • Transcondutância • Subthreshold slope • DIBL • Resistências parasitas • Capacitâncias intrínsecas 7. Efeitos Avançados em Dispositivos MOS • Efeitos de canal curto • Hot carriers • Tunelamento • Variabilidade de processo • Escalabilidade tecnológica 8. Integração Processo–Dispositivo • Simulação completa de fluxo CMOS • Correlação entre processo e desempenho elétrico • Estudos de otimização tecnológica 9. Projeto Final / Estudos de Caso • Desenvolvimento de estrutura MOS simulada • Comparação entre diferentes tecnologias • Análise de desempenho elétrico • Relatório técnico e apresentação
Obs.: Recomenda-se fortemente que a disciplina de Simulação TCAD de Processos de Fabricação seja cursada concomitantemente à disciplina de Tecnologia de Circuitos Integrados (IE521), uma vez que os conceitos físicos, tecnológicos e de dispositivos utilizados nas atividades de simulação dependem diretamente dos fundamentos abordados em IE521

Conteudo Programático em Inglês: 1. Introduction to TCAD • General concepts of TCAD • Microelectronics development workflow • Process and device simulation tools • Introduction to the Silvaco environment 2. Physical Fundamentals of Semiconductor Devices • Silicon crystal structure • Energy bands • Carrier transport • Recombination and generation • Fundamental equations of semiconductors 3. Simulation of CMOS Fabrication Processes • Thermal oxidation • Dopant diffusion • Ion implantation • Thermal processes • Thin film deposition • Lithography and etching • Well, gate, and source/drain formation 5. Simulation of MOS Transistors • MOS structure • Channel formation • IDS × VGS and IDS × VDS curves • Threshold voltage • Mobility • Leakage currents 6. Parameter Extraction and Analysis • VT extraction • Transconductance • Subthreshold slope • DIBL • Parasitic resistances • Capacitances Intrinsic 7. Advanced Effects in MOS Devices • Short channel effects • Hot carriers • Tunneling • Process variability • Technological scalability 8. Process-Device Integration • Complete CMOS flow simulation • Correlation between process and electrical performance • Technological optimization studies 9. Final Project / Case Studies • Development of simulated MOS structure • Comparison between different technologies • Electrical performance analysis • Technical report and presentation. Note: It is strongly recommended that the TCAD Fabrication Process Simulation course be taken concurrently with the Integrated Circuit Technology (IE521) course, since the physical, technological and device concepts used in the simulation activities depend directly on the fundamentals covered in IE521.

Conteudo Programático em Espanhol: 1. Introducción a TCAD • Conceptos generales de TCAD • Flujo de trabajo de desarrollo de microelectrónica • Herramientas de simulación de procesos y dispositivos • Introducción al entorno Silvaco 2. Fundamentos físicos de los dispositivos semiconductores • Estructura cristalina del silicio • Bandas de energía • Transporte de portadores • Recombinación y generación • Ecuaciones fundamentales de los semiconductores 3. Simulación de procesos de fabricación CMOS • Oxidación térmica • Difusión de dopantes • Implantación de iones • Procesos térmicos • Deposición de película delgada • Litografía y grabado • Formación de pozo, puerta y fuente/drenador 5. Simulación de transistores MOS • Estructura MOS • Formación de canal • Curvas IDS × VGS e IDS × VDS • Voltaje umbral • Movilidad • Corrientes de fuga 6. Extracción y análisis de parámetros • Extracción de VT • Transconductancia • Pendiente subumbral • DIBL • Resistencias parásitas • Capacitancias intrínsecas 7. Efectos avanzados en dispositivos MOS • Efectos de canal corto • Portadores calientes • Tunelización • Variabilidad del proceso • Escalabilidad tecnológica 8. Integración proceso-dispositivo • Simulación completa del flujo CMOS • Correlación entre el proceso y el rendimiento eléctrico • Estudios de optimización tecnológica 9. Proyecto final / Casos de estudio • Desarrollo de la estructura MOS simulada • Comparación entre diferentes tecnologías • Análisis del rendimiento eléctrico • Informe técnico y presentación. Nota: Se recomienda encarecidamente cursar la asignatura de Simulación de Procesos de Fabricación TCAD simultáneamente con la asignatura de Tecnología de Circuitos Integrados (IE521), ya que los conceptos físicos, tecnológicos y de dispositivos utilizados en las actividades de simulación dependen directamente de los fundamentos cubiertos en IE521.

Forma Avaliação: Apresentação de trabalhos Realização de projetos

Ofertar para Graduação: Sim Número Limite de Alunos de Graduação: 5
Aceita Estudante Especial: Sim
Número de Alunos Total: de 5 até 20

Mais informações:

Docente(s):

José Alexandre Diniz ( Matrícula: 283924 - e-mail: jadiniz@unicamp.br - Ramal: 13707 )
Leandro Tiago Manera ( Matrícula: 299446 - e-mail: manera@dsif.fee.unicamp.br - Ramal: 13707 )
Marcos Vinicius Puydinger dos Santos ( Matrícula: 321546 - e-mail: mpuyding@unicamp.br - Ramal: 13742 )

Horário(s):

terça-feira das 08:00 às 10:00
quinta-feira das 08:00 às 10:00

Sala(s):

FE21

Turma(s):