Il corso si propone di fornire allo studente le comptenze relative ai principali dispositivi per la microelettronica, con particolare riferimento ai MOSFET per applicazioni digitali. Vengono forniti i principali strumenti per la comprensione del funzionamento dei dispositivi a partire dalla fisica dei semiconduttori. Si analizzano le problematiche relative alla tecnologia di fabbricazione, della modellizzazione e della simulazione CAD dei dispostivi, con particolre enfasi sulle problematiche di non idealita’ e di scalamento. Vengono introdotte le tecnologie emergenti nel campo della mircroelettronica.

Al termine del corso, gli studenti sarranno in grado di
- Analizzare il comportamento di dispositivi MOSFET a dimensione micrometrica e nanometrica, con le relative problematiche dovute allo scalamento delle dimensioni e alle tecnologie di fabricazione
- Identificare i modelli che consentono una corretta rappresentazione del comportamento dei dispositivi, sia mediante modelli analitici/compatti sia mediante simulazioni con software CAD fisico/tecnologico (Synopsys Sentaurus).
- Includere nei modelli i principali effetti di non-idealita’ (alto campo, multi-dimensionalita’, effetti quantistici, effetti balistici), nonche’ identificare i principali sviluppi tecnologici che consentono di minimizzare gli effetti di non-idealita’.
- Collocarsi nel campo della ricerca nel settore dei dispositivi per la microelettronica con un chiaro panorama delle problematicita’, delle esigenze e degli sviluppi attesi sia nel campo della tecnologia sia nel settore della modellizzazione avanzata.

Gli studenti devono avere una solida conoscenza della fisica dei semiconduttori, e in particolare del modello di deriva-diffusione, nonche’ una conoscenza di base del funzionamento del transitore MOS.

- Richiami sul transistore MOS (0.2 crediti)
- La roadmap tecnologica e i limiti fisici della miniaturizzazione. (0.4 crediti)
- Modellistica avanzata per il sistema MOS e il MOSFET (1.2 crediti)
- Problematiche dei dispositivi MOS submicrometrici e. (1.2 crediti)
- FinFETs (0.6 crediti)
- tecnologie innovative (0.4 crediti)
- Esercitazioni guidate su uno strumento CAD commerciale per la simulazione fisica di dispositivi a semiconduttore (2 crediti)

Esercitazioni guidate in laboratorio CAD con l'utilizzo di un software commerciale per la simulazione fisica di dispositivi a semiconduttore. La frequenza è obbligatoria.

Testo di riferimento:
Yuan Taur, Tak H. Ning
Fundamentals of modern VLSI devices
Cambridge University Press 2nd edition

Materiale fornito dal docente:
- Materiale per ripasso dei contenuti richiesti come pre-requisiti del coroso (auto-apprendimento)
- Slides sel corso
- Guida per le esercitazioni di laboratorio

-Materiale per eventuale approfondimento (fenomeni ballistici, Modelli analitici FinFET)

L'esame finale consiste in una prova orale della durata di 30 min ed una prova di laboratorio della durata di 15 min. La prova orale verterà sulle tematiche trattate nella parte teorica del corso mentre la prova di laboratorio, eventualmente nella forma di tesina da concordare con l’esercitatore, è rivolta ad accertare le effettive competenze acquisite nella simulazione numerica di dispositivi a semiconduttore. L’esame è superato se entrambe le verifiche sono sufficienti.