半導體元件物理與製程：理論與實務(3版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

☆☆☆☆☆

圖書標籤:

• 半導體
• 元件物理
• 製程
• 固體物理
• 電子工程
• 材料科學
• 微電子學
• 集成電路
• 半導體器件
• 物理學

　　本書以深入淺齣的方式，係統性地介紹目前主流半導體元件(CMOS)之元件物理與製程整閤所必須具備的基礎理論、重要觀念與方法、以及先進製造技術。內容可分為三個主軸：第一至第四章涵蓋目前主流半導體元件必備之元件物理觀念、第五至第八章探討現代與先進的CMOS IC之製造流程與技術、第九至第十二章則討論以CMOS元件為主的IC設計和相關半導體製程與應用。由於強調觀念與實用並重，因此盡量避免深奧的物理與繁瑣的數學；但對於重要的觀念或關鍵技術均會清楚地交代，並盡可能以直觀的解釋來幫助讀者理解與想像，以期收事半功倍之效。

　　本書宗旨主要是提供讀者在積體電路製造工程上的 know-how 與 know-why；並在此基礎上，進一步地介紹最新半導體元件的物理原理與其製程技術。它除瞭可作為電機電子工程、係統工程、應用物理、與材料工程領域的大學部高年級學生或研究生的教材，也可以作為半導體業界工程師的重要參考。

　　本書內容足以提供連續兩學期的半導體元件物理與製程技術的課程。若是一個一學期的課程，則教師可以使用第一章至第五章的內容來講授半導體元件物理；或是使用第一章與第五至第八章的內容來講授現代半導體製程技術。

凝聚態物理導論：從晶體結構到量子現象 作者： [此處留空，因原書名中無作者信息] 齣版社： [此處留空] 齣版年份： [此處留空] --- 內容簡介 《凝聚態物理導論：從晶體結構到量子現象》旨在為物理學、材料科學、化學以及相關工程領域的本科生和研究生提供一個全麵而深入的凝聚態物理學基礎。本書著重於闡釋宏觀物質的集體行為如何源於其微觀層麵的原子、電子和晶格振動的相互作用。它不僅僅是一本理論教科書，更緻力於通過清晰的數學推導和豐富的物理圖像，幫助讀者建立對固體材料性質的深刻理解。 全書結構嚴謹，邏輯清晰，從最基礎的晶體結構描述入手，逐步過渡到量子力學在固體中的應用，最終探討復雜的多體物理現象，如超導性和磁性。 第一部分：晶體結構與晶格振動 本書的開篇部分，我們將深入探討固體物質的晶體結構。這部分內容是理解所有固體特性的基石。 1. 晶體與非晶體的基本概念： 區分長程有序（晶體）與短程有序（非晶體）的結構差異。介紹晶格、基矢、原胞等基本晶體學概念。著重闡述二維和三維空間中常見的晶體結構類型，例如麵心立方（FCC）、體心立方（BCC）和六方密堆積（HCP）結構，並分析它們如何決定材料的密度和對稱性。 2. 倒易空間與晶體衍射： 學習如何利用倒易空間（或稱布拉維倒格）來簡化晶體周期性勢場中的電子或波的散射問題。詳細介紹X射綫、電子和中子衍射的物理原理，重點講解布拉格定律（Bragg's Law）和勞厄條件（Laue Condition）。通過實際的衍射圖案分析，讀者將學會如何確定未知晶體的結構。 3. 晶格振動與聲子理論： 固體中的原子並非靜止不動，而是以集體模式振動。本章詳細闡述晶格振動的量子化——聲子（Phonons）。通過一維和三維晶格的哈密頓量構建，推導齣色散關係（Dispersion Relations），區分聲學支和光學支。聲子的概念是理解熱容、熱導率以及晶格對電子散射等熱學性質的關鍵。計算愛因斯坦模型和德拜模型的比熱容，並與實驗結果進行對比分析。 第二部分：電子的能帶理論 凝聚態物理的核心在於理解電子在周期性勢場中的行為。本書將嚴謹地推導和應用能帶理論。 4. 自由電子模型與晶體的周期性勢場： 從洛倫茲模型（Lorentz Model）齣發，迴顧經典自由電子氣模型及其局限性。引入布洛赫定理（Bloch's Theorem），這是將薛定諤方程應用於周期性勢場的決定性工具。詳細解釋如何通過布洛赫函數來描述電子的波函數。 5. 近自由電子近似與能帶結構： 運用微擾理論，分析微弱周期性勢場對自由電子能譜的影響，推導齣能隙（Energy Gaps）的形成機製。探討不同近似方法，如剋羅尼格-朋尼模型（Kronig-Penney Model）的簡化應用，以形象化地展示禁帶的齣現。 6. 電子的輸運性質與有效質量： 討論電子在能帶中的運動規律。引入有效質量（Effective Mass）的概念，解釋為什麼電子在晶格中錶現得像一個具有不同質量的準粒子。基於玻爾茲曼輸運方程，推導金屬的電導率、霍爾效應，以及半導體中電子和空穴的遷移率。 7. 固體能帶的分類： 係統區分導體、半導體和絕緣體。深入分析直接帶隙和間接帶隙半導體的物理意義及其對光電效應的影響。探討費米麵（Fermi Surface）在動量空間中的幾何形狀，及其對金屬物理性質的決定性作用。 第三部分：相互作用與集體現象 本部分將超越單電子近似，探索電子間的相互作用以及固體中湧現齣的復雜量子現象。 8. 電子的關聯效應： 引入泡利不相容原理在電子係統中的體現。深入探討費米液體理論（Fermi Liquid Theory）的基本思想，用準粒子概念描述電子在相互作用下的行為。討論朗道費米液體理論在描述普通金屬中的應用。 9. 磁性理論基礎： 闡述固體中磁性的物理起源。從朗之萬順磁理論和居裏-外斯定律開始，逐步深入到量子力學描述。詳細分析鐵磁性的微觀機製，引入海森堡交換相互作用（Heisenberg Exchange Interaction）和分子場理論（Mean Field Theory）來解釋自發磁化的形成。區分順磁性、抗磁性和鐵磁性。 10. 超導電性： 介紹超導現象的基本特徵——零電阻和邁斯納效應。通過迴顧BCS 理論（Bardeen-Cooper-Schrieffer），解釋庫珀對（Cooper Pairs）的形成機製，這是理解零電阻的關鍵。討論超導體的能隙結構、倫敦方程以及基本磁通釘紮現象。 第四部分：缺陷與非晶態物質 本書最後一部分關注理想晶體結構之外的結構擾動及其對材料性能的影響。 11. 晶體缺陷物理： 對點缺陷（空位、間隙原子、取代原子）、綫缺陷（位錯）和麵缺陷進行分類和定量描述。重點分析位錯在塑性形變中的作用機製，例如滑移和攀移，這直接關聯到材料的機械強度。 12. 無序係統與局域化： 探討非晶態固體（如玻璃）的結構特點和動力學。介紹安德森局域化（Anderson Localization）的概念，解釋為什麼在強無序係統中電子可能無法導電。 --- 本書特點 1. 理論深度與直觀圖像的結閤： 每引入一個重要概念，如聲子或能帶，都首先提供清晰的物理圖像，隨後輔以嚴謹的數學推導，確保讀者既能理解“是什麼”，也能掌握“為什麼”。 2. 強調計算與模擬方法： 穿插介紹瞭密度泛函理論（DFT）等現代計算工具在預測材料性質中的基本應用框架，為讀者銜接前沿研究打下基礎。 3. 自洽的物理知識體係： 本書內容覆蓋瞭從晶格動力學到電子輸運，再到復雜量子現象的全景圖，確保讀者能形成一個相互關聯的凝聚態物理知識網絡。 本書是物理係高年級本科生和研究生進行固體物理課程學習的理想教材，也是需要深入理解材料微觀機理的研究人員的必備參考書。

第一章　半導體元件物理的基礎
　　1.1　半導體能帶觀念與載子濃度
　　1.2　載子的傳輸現象
　　1.3　支配元件運作的基本方程式
　　1.4　本章習題

第二章　P-N 接麵
　　2.1　P-N接麵的基本結構與特性
　　2.2　零偏壓
　　2.3　逆嚮偏壓
　　2.4　空乏層電容
　　2.5　單側陡接麵
　　2.6　理想的電流－電壓特性
　　2.7　實際的電流－電壓特性
　　2.8　接麵崩潰現象與機製
　　2.9　本章習題

第三章　金氧半場效電晶體(MOSFET)的基礎
　　3.1　MOS電容的結構與特性
　　3.2　理想的MOS(金氧半)元件
　　3.3　實際的MOS(金氧半)元件
　　3.4　本章習題

第四章　長通道MOSFET元件
　　4.1　MOSFET的基本結構與類型
　　4.2　基本操作特性之觀念
　　4.3　電流－電壓特性之推導
　　4.4　其他重要元件參數與特性
　　4.5　本章習題

第五章　短通道MOSFET元件
　　5.1　短通道元件的輸齣特性
　　5.2　短通道元件的漏電流現象
　　5.3　本章習題

第六章　CMOS製造技術與製程介紹
　　6.1　CMOS製造技術
　　6.2　CMOS製造流程介紹
　　6.3　本章習題

第七章　製程整閤
　　7.1　元件發展需求
　　7.2　基闆工程(substrate engineering)
　　7.3　閘極工程
　　7.4　源/汲極工程(Source/Drain engineering)
　　7.5　內連綫工程(inter-connection)
　　7.6　本章習題

第八章　先進元件製程
　　8.1　先進元件製程需求
　　8.2　SOI
　　8.3　應變矽Strain Si
　　8.4　非平麵元件 3D device
　　8.5　高介電閘極氧化層(High K gate dielectric)
　　8.6　金屬閘極Metal gate
　　8.7　本章習題

第九章　邏輯元件
　　9.1　邏輯元件的要求—速度、功率
　　9.2　反嚮器(Inverter)
　　9.3　組閤邏輯(Cmbinational Logic)
　　9.4　時序邏輯Sequential Logic —Latch, DFF
　　9.5　邏輯元件應用Standard Cell、Gate Array、CPLD、FPGA
　　9.6　本章習題

第十章　邏輯/類比混閤訊號
　　10.1　混閤訊號特性
　　10.2　混閤訊號電路
　　10.3　混閤訊號的主動元件( Active device)
　　10.4　混閤訊號被動元件(Passive device)
　　10.5　混閤訊號電路特彆需求
　　10.6　本章習題

第十一章　記憶體
　　11.1　CMOS記憶體特性與分類
　　11.2　靜態隨機存取記憶體SRAM
　　11.3　動態隨機存取記憶體DRAM
　　11.4　快閃記憶體Flash
　　11.5　發展中的先進記憶體
　　11.6　本章習題

第十二章　SOC與半導體應用
　　12.1　IC功能分類
　　12.2　SOC
　　12.3　半導體應用
　　12.4　本章習題

第十三章　元件電性量測WAT
　　13.1　直流（DC）電性量測
　　13.2　C-V（capacitance-voltage）電性量測
　　13.3　RF 電性量測
　　13.4　元件模型
　　13.5　本章習題

序

　　．新增實務上極為重要，但在坊間書籍幾乎不提及的第13章WAT。

　　．修訂部份習題與內容，以求涵蓋新世代積體電路製程技術之所需。

　　．以最直觀的物理現象與電機概念，清楚闡釋深奧的元件物理觀念與繁瑣的數學公式；適閤大專以上學校課程、公司內部專業訓練、半導體從業工程師實務上之使用。

评分☆☆☆☆☆

說到《半導體元件物理與製程：理論與實務 (3版)》，這本書的重量對我來說，絕對是「厚重」的知識纍積，但同時也是「輕盈」的學習體驗。我知道這聽起來有點矛盾，但確實如此。對於當時的我來說，半導體是一個既神秘又充滿挑戰的領域。大學時期接觸到的許多相關書籍，要嘛過於學術、艱澀難懂，讓人望而卻步；要嘛過於簡化，缺乏深度，無法滿足深入探究的需求。而這本書，恰好填補瞭這個中間的空白。它在理論的深度上，絕對是紮實的，從半導體的能帶理論、各種載子的行為，到電晶體的各種模型，都講解得非常細緻。我尤其欣賞作者在講解複雜物理概念時，所採用的圖形和類比。那些生動的插圖，讓抽象的物理過程變得具象化，彷彿在我眼前上演。但它的「實務」部分，更是讓我驚豔。書中對於黃光、蝕刻、沉積、離子佈植等關鍵製程步驟，都進行瞭詳盡的介紹，不僅說明瞭「是什麼」，更解釋瞭「為什麼」。它讓我明白，每一個看似微小的製程參數，都可能對最終元件的性能產生巨大的影響。這本書就像一個經驗豐富的嚮導，帶領我們穿越半導體的叢林，不僅指點瞭前方的路標，更傳授瞭穿越荊棘的技巧。學習過程雖然充滿挑戰，但因為有它的指引，變得格外順暢和有成就感。

评分☆☆☆☆☆

這本《半導體元件物理與製程：理論與實務 (3版)》的齣現，對我而言，是一次「撥雲見日」的學習體驗。進入半導體產業後，我常常被各種複雜的術語和高深的理論所睏擾。市麵上許多入門書籍，往往為瞭追求簡潔，而犧牲瞭知識的深度和廣度，讓人學完之後，感覺知識基礎仍然很不穩固。然而，當我接觸到這本書時，卻有瞭一種「踏實」的感覺。作者在物理原理的闡述上，非常嚴謹且深入，從半導體的能帶理論，到晶格振動，再到載子的傳輸機製，都進行瞭詳盡的介紹。我尤其欣賞作者在解釋複雜物理現象時，所採用的精確數學推導和直觀的圖解。這讓我得以深入理解，為什麼某個製程參數的微小調整，會對元件的電學特性產生巨大的影響。更重要的是，這本書的「實務」部分，更是讓我受益匪淺。它係統地介紹瞭半導體製造的各個關鍵環節，從矽晶圓的製備，到各種磊晶、氧化、光刻、蝕刻、離子佈植、金屬化等製程步驟，都進行瞭詳細的闡述，並且解釋瞭這些製程的物理基礎和技術要點。這本書讓我不再是死記硬背，而是能夠理解這些製程背後的「科學原理」，從而能夠更好地應對實際工作中的挑戰。這本書的價值，在於它將艱澀的理論與實際的生產流程緊密結閤，為我提供瞭一個完整且深刻的學習框架，幫助我建立起堅實的半導體知識體係。

评分☆☆☆☆☆

哇，看到這本書的名字《半導體元件物理與製程：理論與實務 (3版)》，腦袋裡立刻浮現齣大學時期的那段記憶。那時候，半導體絕對是颱灣最夯的產業，人人爭相進入這個領域。這本書的齣現，簡直就像是為我們這些懷抱夢想的年輕學子點亮瞭一盞明燈。我記得當時為瞭搞懂 MOS 電晶體的運作原理，翻遍瞭好幾本參考書，但總覺得少瞭點什麼。後來在學長的推薦下，我纔接觸到這本書。第一次翻開，就被它紮實的理論基礎給吸引住瞭。作者的講解非常到位，不會隻停留在課本上的公式推導，而是深入淺齣地解釋瞭每個物理現象背後的原理，像是載子傳輸、能帶結構這些聽起來就很硬的概念，透過書裡的圖解和例子，竟然變得清晰易懂。更重要的是，它還結閤瞭「實務」這兩個字，這點太重要瞭！畢竟我們學習這些理論，最終的目的是要能應用到實際的製程當中。書裡提到的那些製程步驟，像是黃光微影、蝕刻、離子佈植等等，都寫得非常詳細，讓人在理論學習的同時，也能對未來的實務操作有初步的認識。這本書真的不隻是教科書，更像是一位經驗豐富的導師，引導我們一步步走進半導體的世界，建立起堅實的基礎。

评分☆☆☆☆☆

這本《半導體元件物理與製程：理論與實務 (3版)》的齣現，對我來說，是一段尋找「解惑」的旅程。那時候，身為一個剛踏入半導體產業的新鮮人，麵對著琳瑯滿目的專業術語和複雜的製程流程，常常感到不知所措。許多教科書上的內容，雖然理論正確，但讀起來總是枯燥乏味，而且很難連結到實際的工作情境。尤其是在遇到一些製程上的疑難雜癥時，會發現課本上的知識好像「有點距離」。這本書最吸引我的地方，就在於它「理論與實務」的結閤。作者並沒有避諱艱澀的物理原理，反而花瞭很多篇幅去闡述這些原理是如何影響到元件的效能和製程的可行性。像是對於 PN 接麵的分析，不隻停留在二極體的基本模型，還進一步探討瞭不同摻雜濃度、溫度等條件對其電學特性的影響，這對於理解後來製作齣來的各種元件，有著決定性的幫助。而書中對於各個製程階段的描述，從前段的晶圓製造到後段的封裝測試，都力求精確，讓我能對整個半導體生產鏈有一個全麵的掌握。我記得有一次，在處理一個製程異常時，反覆思考書中關於「缺陷」與「良率」的章節，竟然意外地找到瞭問題的關鍵點，大大提升瞭我的工作效率。這本書的價值，不僅在於知識的傳授，更在於它提供瞭一種「解決問題」的思考框架。

评分☆☆☆☆☆

對於《半導體元件物理與製程：理論與實務 (3版)》這本書，我的感受可以用「啟濛」和「指引」來形容。當年，當我開始對半導體這個領域產生興趣時，腦袋裡充斥著各種不確定的想法和疑問。市麵上相關的書籍也很多，但有些太偏理論，缺乏實際操作的連結；有些又太過偏重技術細節，卻忽略瞭根本的物理原理。直到我翻開這本書，纔感覺像是找到瞭「對」的方嚮。它在開頭就奠定瞭紮實的物理基礎，從量子力學的基本概念，到半導體的能帶結構，一路講解得非常透徹。我記得我當時花瞭很多時間去理解「費米能階」和「載流子濃度」之間的關係，書中的圖錶和公式推導，幫助我把這些抽象的概念具體化。而它對於各種半導體元件，像是二極體、BJT、MOSFET 的物理行為的分析，更是讓我對這些「電子積木」有瞭更深的認識。最關鍵的是，它沒有停留在「理論」，而是緊密結閤瞭「製程」。書中詳細描述瞭 CMOS 製程中的各個步驟，像是氧化、光刻、蝕刻、離子佈植、金屬化等等，並解釋瞭這些製程步驟的原理以及它們對元件性能的影響。這讓我明白，理論知識不是孤立存在的，而是必須與實際的製造過程相互驗證、相互促進的。這本書就像是給我打開瞭一扇窗，讓我從此對半導體的世界有瞭更清晰、更全麵的認識。