目录 1
第一章 超高速砷化镓超大规模集成电路：途径、潜力和进展 1
Ⅰ.引言 1
Ⅱ.用于超高速超大规模集成电路中的砷化镓器件的实现方法 3
A.迁移率对超大规模集成电路的重要性 4
B.高迁移率器件：高电子迁移率晶体管 6
C.饱和与弹道输运效应 6
D．速度饱和对场效应晶体管性能的影响 8
E．很低逻辑电压摆幅工作的限制 9
F．用于超高速超大规模集成电路中的砷化镓异质结双极晶体管 10
G．对超大规模集成电路有希望的砷化镓器件的比较 15
Ⅲ．超大规模集成电路设计的成品率分析和推断 19
A．致命故障密度引起的成品率降低 20
B．器件参数统计变化引起的成品率降低 23
Ⅳ．用于超高速砷化镓超大规模集成电路的肖特基二极管－场效应晶体管逻辑电路 28
Ⅴ．平面砷化镓大规模／超大规模集成电路制作工艺 33
A．平面离子注入制作工艺 34
B．先进的微结构图形复印技术 41
C．高成品率平面多层互连 44
D．砷化镓大规模／超大规模集成电路工艺现状 47
Ⅵ．平面肖特基二极管－场效应晶体管逻辑砷化镓大规模集成电路性能的实验结果 49
Ⅶ．小结 61
参考文献 62
第二章 用于超大规模集成电路和超高速集成电路中的绝缘体上硅膜 65
Ⅰ．引言 65
A．绝缘体上硅膜的基本结构 65
B．研究绝缘体上硅膜结构的原始动机和早期工作 67
A．集成电路工艺的发展趋势 71
Ⅱ．绝缘体上硅膜结构在超大规模集成电路／超高速集成电路中的应用 71
B．未来工艺的要求 72
C．理想场效应晶体管的结构和基本原理 83
D．用于理想场效应晶体管结构的绝缘体上硅膜的优点 89
Ⅲ．各种在绝缘体上形成硅膜的技术 90
A．蓝宝石上外延硅 90
B．绝缘体上硅膜的束致再结晶 98
C．用大剂量离子注入在绝缘体上形成硅膜 105
D．图形外延 109
E．其他技术 111
Ⅳ．结论 113
A．对各候选技术的评价 113
B．小结 116
参考文献 117
Ⅰ．引言和背景 124
第三章 介质膜的特性 124
Ⅱ．栅介质的基本结构和性质 131
Ⅲ．介质电荷的分类 141
Ⅳ．氧化层电荷的空间位置 150
Ⅴ．界面陷阱的数量和能级位置 161
Ⅵ．可动离子电荷的温度效应 171
Ⅶ．氧化层内注入电荷的俘获 185
Ⅷ．介质层特性表征在超大规模集成电路中的作用 197
参考文献 207
第四章 器件性能的量子力学极限 213
Ⅰ．逻辑器件的基本极限 213
A．定义及其重要性 213
B．功率－延迟乘积 214
C．抽象逻辑门模型 215
D．热力学极限 220
E．驱动功率 224
F．量子极限：测不准原理 226
G．低温工作的主要益处及其限制 227
Ⅱ．与工艺无关的量子极限 229
A．量子逻辑门模型 229
B．错误概率 231
C．功耗－延迟关系 235
D．多粒子模型 236
E．不可约软失效率 243
参考文献 243
第五章 硅外延膜的特性 245
Ⅰ．引言 245
A．一般分类 248
Ⅱ．外延生长的工艺过程 248
B．汽相外延 249
C．工艺技术 252
D．杂质输运 255
Ⅲ．电学特性的测量 264
A．电阻率的测量 265
B．载流子寿命的测量 267
C．掺入杂质分布的测量 270
Ⅳ．物理和光学特性表征 287
A．厚度测量——历史 287
B．椭圆偏振技术 289
C．红外反射技术 290
D．傅里叶变换红外光谱 297
E．光致发光 304
Ⅴ．外延缺陷特性表征 305
A．缺陷的电学性质 306
B．外延工艺引入的缺陷 310
C．缺陷的预防 313
Ⅵ．外延缺陷的测量 316
A．低浓度杂质的测量 316
B显微技术 318
Ⅶ．小结 324
参考文献 325
第六章 用于超大规模集成电路的材料的表面检测与分析 337
Ⅰ．引言 337
A．概述 337
B．真空方面的考虑 340
A．俄歇谱和扫描俄歇谱 341
Ⅱ．表面分析技术 341
B．光电子谱 349
Ⅲ．在工艺流程中的应用 353
A．体硅单晶的生长 353
B．硅片制备 354
C．金属化和器件 357
D．压焊点 361
E．封装和钝化 361
Ⅳ．未来的发展趋势和需求 363
A．现用技术的扩展 363
B．同步辐射 364
C．声学显微镜 365
D．喇曼微探针 368
参考文献 369