集成电路器件电子学 第3版PDF电子书下载

第1章 半导体电学特性 1

1.1 半导体材料物理 1

目录 1

1.1.1 固体的能带模型 2

1.1.2 空穴 6

1.1.3 成键模型 8

1.1.4 施主和受主 9

1.1.5 热平衡统计 12

1.2 半导体中的自由载流子 21

1.2.1 漂移速度 23

1.2.2 迁移率和散射 24

1.2.3 扩散电流 30

1.3.1 霍尔效应的物理机制 33

1.3 器件：霍尔效应磁传感器 33

1.3.2 集成霍尔效应磁传感器 35

小结 37

参考文献 38

参考书 39

习题 39

第2章 硅工艺 48

2.1 硅平面工艺 48

2.2 晶体生长 54

2.3 热氧化 57

氧化动力学 58

2.4 光刻和图形转移 64

2.5.1 离子注入 69

2.5 掺杂和扩散 69

2.5.2 扩散 72

2.6 化学气相淀积 82

2.6.1 外延 82

2.6.2 非外延薄膜 83

2.7 互连和封装 90

2.7.1 互连 90

2.7.2 测试和封装 97

2.7.3 污染 98

2.8 化合物半导体工艺 98

2.9 数值模拟 101

2.9.1 模拟的基本概念 101

2.9.2 网格 102

2.9.3 工艺模型 103

2.9.4 器件模拟 109

2.9.5 模拟面临的挑战 110

2.10 器件：集成电路中的电阻 111

小结 115

参考文献 116

参考书 117

习题 117

第3章 金属-半导体接触 121

3.1 电子系统中的平衡 121

3.2 理想的金属-半导体结 123

3.2.1 能带图 123

3.2.2 电荷、耗尽区和电容 126

3.3 电流-电压特性 132

3.3.1 Schottky势垒+ 133

3.3.2 Mott势垒+ 136

3.4 非整流（欧姆）接触 137

3.4.1 隧道接触 137

3.4.2 Schottky欧姆接触+ 138

3.5 表面效应 141

3.5.1 表面态 141

3.5.2 金属-半导体接触的表面效应+ 142

3.6 金属-半导体器件：Schottky二极管 144

小结 147

参考文献 149

参考书 149

习题 149

4.1 缓变杂质分布 152

第4章 pn结 152

4.2 pn结 158

4.2.1 突变结 160

4.2.2 线性缓变结 166

4.2.3 异质结 168

4.3 反偏pn结 172

4.4 结的击穿 176

4.4.1 雪崩击穿+ 177

4.4.2 Zener击穿+ 182

4.5 器件：结型场效应晶体管 184

4.5.1 pn结场效应晶体管（JFET） 184

4.5.2 金属-半导体场效应晶体管（MESFET） 190

参考文献 192

小结 192

参考书 193

习题 193

第5章 pn结中的电流 197

5.1 连续性方程 197

5.2 产生与复合 199

5.2.1 局域态：俘获和发射 199

5.2.2 Shockley-Hall-Read复合+ 201

5.2.3 过剩载流子寿命 202

5.3 pn结电流电压特性 206

5.3.1 边界少数载流子浓度 207

5.3.2 理想二极管分析 208

5.3.3 空间电荷区电流+ 214

5.3.4 异质结+ 217

5.4 电荷存储与二极管瞬变特性 222

5.5 器件建模和模拟 227

5.5.1 集总元件模型 227

5.5.2 分布式模拟+ 229

5.6 器件 232

5.6.1 集成电路二极管 232

5.6.2 发光二极管 235

小结 235

参考文献 236

参考书 236

习题 237

第6章 双极晶体管Ⅰ：基本特性 241

6.1 晶体管工作原理 241

6.1.1 原型晶体管 244

6.1.2 集成电路晶体管 246

6.2 放大偏置 247

6.3 晶体管开关工作 256

6.4 EBERS-MOLL模型 260

6.5 器件：平面双极放大和开关晶体管 264

6.6 器件：异质结双极晶体管 271

6.6.1 双异质结双极晶体管 274

6.6.2 准中性基区的带隙缓变 275

小结 277

参考文献 278

参考书 278

习题 279

7.1 基区宽度调变效应（Early效应） 282

第7章 双极晶体管Ⅱ：局限性与模型化 282

7.2 发射结低偏置效应和高偏置效应 285

7.2.1 发射结低偏置电流 285

7.2.2 大注入 286

7.2.3 基区电阻 291

7.3 基区渡越时间 295

7.4 电荷控制模型 298

7.5 晶体管小信号模型 308

7.6 双极晶体管的频率限制 313

7.7 计算机模拟中的双极晶体管模型+ 317

7.8 器件：pnp双极晶体管 321

7.8.1 衬底pnp晶体管 321

7.8.2 横向pnp晶体管 321

参考文献 326

小结 326

习题 327

第8章 金属-氧化物-半导体系统的性质…………………………………………（332 ） 332

8.1 理想MOS结构 332

8.1.1 热平衡能带图 333

8.1.2 多晶硅栅和金属栅 335

8.1.3 平带电压 336

8.2 理想MOS结构的分析 337

8.3 MOS电学特性 340

8.3.1 硅衬底中的电荷模型 340

8.3.2 热平衡状态 340

8.3.3 非平衡状态 343

8.4.1 理想MOS系统的C-V特性 345

8.4 MOS系统的电容 345

8.4.2 C-V测量中的实际因素 348

8.4.3 准静态（低频）C-V测量 349

8.5 非理想MOS系统 350

8.5.1 氧化层及界面态电荷 350

8.5.2 氧化层电荷的起源 353

8.5.3 氧化层电荷的实验测定 355

8.6 pn结的表面效应+ 356

8.7 MOS电容器及电荷耦合器件 359

8.7.1 MOS存储器 360

8.7.2 电荷耦合器件 362

小结 365

参考文献 366

习题 366

第9章 MOS场效应晶体管Ⅰ：物理效应和模型 371

9.1 MOSFET的基本工作原理 373

9.1.1 强反型区 374

9.1.2 沟道长度调制 377

9.1.3 衬偏效应 378

9.1.4 体电荷效应 381

9.1.5 离子注入调整阈值电压 382

9.1.6 耗尽型MOSFET 384

9.1.7 亚阈值区 385

9.1.8 小信号等效电路模型 389

9.2 短沟MOSFET的改进模型 390

9.2.1 长沟分析的局限性 390

9.2.2 短沟效应 390

9.2.3 迁移率下降 395

9.2.4 速度饱和 397

9.2.5 短沟MOSFET的漏极电流 398

9.2.6 MOSFET的按比例缩小和短沟模型 400

9.3 器件：互补MOSFET-CMOS 403

9.3.1 CMOS的设计考虑 404

9.3.2 MOSFET参数和参数提取 406

9.3.3 CMOS的闩锁效应+ 409

9.4 展望未来 413

9.4.1 按比例缩小的目标 413

9.4.2 栅耦合 413

9.4.3 速度过冲 415

小结 415

习题 417

参考文献 417

第10章 MOS场效应晶体管Ⅱ：强场效应 423

10.1 速度饱和区的电场 423

10.1.1 准二维模型 424

10.2 衬底电流 429

10.2.1 热载流子效应 429

10.2.2 衬底电流模型 430

10.2.3 衬底电流对漏极电流的影响 434

10.3 栅极电流 435

10.3.1 幸运电子模型 435

10.3.2 低栅压载流子注入 439

10.4 器件退化 440

10.4.1 n沟道MOSFET的退化机制 440

10.3.3 p沟道MOSFET的栅极电流 440

10.4.2 n沟道MOSFET退化的表征 441

10.4.3 器件寿命的加速测量 442

10.4.4 减小漏场的结构 443

10.4.5 p沟道MOSFET的退化 445

10.5 器件：MOS不挥发存储器结构 445

10.5.1 浮栅存储单元的编程 447

10.5.2 浮栅存储单元的擦除 449

10.5.3 浮栅存储阵列 450

小结 451

参考文献 452

习题 453

部分参考答案 455

附录 457

索引 465