半導體元件 ─ 在體積電路上的應用 (Chenming Calvin Hu: Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits)

<內容特色>

本書主要的目的是供大學部學生學習使用，但是也適合於研究生、在職工程師、和科學研究人員閱讀。

　　本書強調元件間的共通性，不採納一般常用的電子元件、光電元件、微波元件等分類法。極度專注在一些基本結構例如：PN接面、金屬-半導體接觸點、雙極性電晶體、尤其是MOSFET的深入說明。以這些元件結構紮實的理論為基礎，可以很容易的瞭解其他重要的應用元件，例如：太陽電池、LED、二極體雷射、CCD、CMOS影像器、HEMT、以及記憶體元件等。希望能以精實、整體化、而又不枯燥的方式達到兼具深度和廣度的教學成果。

<章節目錄>

第 1 章　半導體中之電子與電洞

• 1.1　矽晶體的結構

• 1.2　電子與電洞之鍵結模式

• 1.3　能帶模式

• 1.4　半導體、絕緣體，和導體

• 1.5　電子與電洞

• 1.6　能態密度

• 1.7　熱平衡與費米函數

• 1.8　電子與電洞之濃度

• 1.9　n 與 p 之理論

• 1.10　在極高及極低溫下的載子濃度

• 1.11　本章總結

• 習題

第 2 章　電子與電洞的運動與再結合

• 2.1　熱運動

• 2.2　漂移

• 2.3　擴散電流

• 2.4　能帶圖與外加電壓V及電場的關係

• 2.5　D與μ的愛因斯坦關係式

• 2.6　電子與電洞的再結合 ( 復合 )

• 2.7　熱產品

• 2.8　準平衡與準費米能階

• 2.9　本書總結

• 習題

第 3 章　元件製程技術

• 3.1　元件製程介紹

• 3.2　矽氧化法

• 3.3　微影製程

• 3.4　圖案轉移 ─ 蝕刻

• 3.5　摻雜

• 3.6　摻雜原子擴散

• 3.7　薄膜沉積

• 3.8　金屬連接 ─ 後段製程

• 3.9　測試、封裝、與驗證

• 3.10　本章總結 ─ 元件製程範例

• 習題

第 4 章　PN接面和金屬 – 半導體接面

• 第一部分：PN接面

• 4.1　PN接面的理論架構

• 4.2　空乏層模型

• 4.3　反向偏壓的PN接面

• 4.4　電容 – 電壓特性

• 4.5　接面崩潰

• 4.6　順偏時的載子注入 ─ 準平衡邊界條件

• 4.7　電流的連續性方程

• 4.8　在順偏下PN接面的過量載子

• 4.9　PN接面二極體的IV特性

• 4.10　電荷儲存

• 4.11　二極體的小信號模型

• 第二部分：光電元件的應用

• 4.12　太陽能電池

• 4.13　發光二極體和固態照明

• 4.14　二極體雷射

• 4.15　光二極體

• 第三部分：金屬半導體接面

• 4.16　肖特基位能障

• 4.17　熱離子發射理論

• 4.18　肖特基二極體

• 4.19　肖特基二極體的應用

• 4.20　量子穿隧機制

• 4.21　歐姆接觸

• 4.22　本章總結

• 習題

第 5 章　MOS電容器

• 5.1　平帶條件與平帶電壓

• 5.2　表面累積

• 5.3　表面空乏

• 5.4　臨界條件與臨界電壓

• 5.5　超越臨界之後的強反轉

• 5.6　MOS C-V特性

• 5.7　氧化層電荷 ─ 對 V_tb 和 V_t 的修正

• 5.8　複晶矽空乏現象 ─ T_ox 等效值之增加

• 5.9　反轉區和累積區電荷層厚度與量子力學效應

• 5.10　CCD影像器與CMOS影像器

• 5.11　本章總結

• 習題

第 6 章　MOS 電晶體

• 6.1　MOSFET 簡介

• 6.2　互補式 MOS(CMOS) 技術

• 6.3　表面移動率與高移動率 FET

• 6.4　MOSFET 的 V_t、基體效應，以及陡峭的逆向摻雜

• 6.5　MOSFET 內的 Q_inv

• 6.6　基本 MOSFET IV 模型

• 6.7　電路範例 ─ CMOS 反相器

• 6.8　速度飽和

• 6.9　速度飽和時的 MOSFET IV 模型

• 6.10　源極 – 汲極寄生電阻

• 6.11　串聯電阻的萃取與有效通道長度

• 6.12　速度超越與源極速度限制

• 6.13　輸出電導

• 6.14　高頻效能

• 6.15　MOSFET 雜訊

• 6.16　SRAM、DRAM、非揮發性 (FLASH) 記憶體元件

• 6.17　總結

• 習題

第 7 章　積體電路中的 MOSFET ─ 微細化、漏電流、及其他相關主題

• 7.1　微細化技術 ─ 成本、速度、和功率消耗

• 7.2　次臨界電流 ─「截止」並非完全「截止」

• 7.3　 V_t 下降 ─ 短通道 MOSFET 漏電更嚴重

• 7.4　降低閘極 – 絕緣層之電性厚度及穿隧漏電流

• 7.5　如何降低 W_dep

• 7.6　淺接面與金屬源極／汲極 MOSFET

• 7.7　I_on 與 I_off 之間的取捨與可製造性設計

• 7.8　超薄基體 SOI 與多閘極 MOSFET

• 7.9　輸出電導

• 7.10　元件與製程模擬

• 7.11　用於電路模擬的 MOSFET 精簡模型

• 7.12　本章總結

• 習題

第 8 章　雙極性接面電晶體

• 8.1　雙極性電晶體介紹

• 8.2　電極電流

• 8.3　基極電流

• 8.4　電流增益

• 8.5　集極電壓引起的基極寬度調變效應

• 8.6　伊伯斯 – 莫爾 (Ebers-Moll) 模型

• 8.7　穿越時間與電荷儲存

• 8.8　小訊號模型

• 8.9　截止頻率

• 8.10　電荷控制模型

• 8.11　大訊號電路模擬的模型

• 8.12　本章總結

• 習題

附錄I　能態密度

附錄II　費米 – 迪拉克分佈函數

附錄III　少數載子假設的自我一致性