矽元件與積體電路製程(修訂二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

• 半導體
• 矽元件
• 積體電路
• 製程
• 電子工程
• 微電子學
• 器件物理
• 材料科學
• 電路製造
• 工藝技術

此書為探討「矽元件與積體電路製程」之教科書。本書第1、2章探討矽半導體材料之特性。從矽導體之物理概念開始，一直到半導體結構、能帶作完整的解說。第3、4章則說明積體電路的原理、結構及製程。第5、6章則著重於矽晶圓的配製。全書通用於大學、科大電子、電機係「積體電路製程」或「半導體物理與元件」課程或相關業界人士及有興趣之讀者。

本書特色

　　1.深入淺齣說明半導體元件物理和積體電路結構、原理及製程。
　　2.從矽導體之物理概念開始，一直到半導體結構、能帶作完整的解說，使讀者學習到全盤知識。
　　3.圖片清晰，使讀者一目瞭然更容易理解。
　　4.適用於大學、科大電子、電機係「積體電路製程」或「半導體物理與元件」課程或相關業界人士及有興趣之讀者。
 

晶體管的奧秘：半導體器件與集成電路原理深度解析 （非《矽元件與集成電路製程（修訂二版）》內容簡介） 本書聚焦於半導體物理基礎、關鍵晶體管結構演進，以及現代集成電路設計與製造中的核心概念。它旨在為電子工程、微電子學以及相關理工科專業的學生和工程師提供一個全麵、深入的理論框架，理解現代信息技術基石——半導體器件的物理本質與工作機製。 本書結構嚴謹，內容涵蓋從基本的量子力學在半導體中的應用，到復雜集成電路的係統級設計挑戰。全書分為四大核心部分，層層遞進，確保讀者能夠構建起堅實的知識體係。 --- 第一部分：半導體物理基礎與本徵特性 本部分深入探討瞭構建所有半導體器件的底層物理學原理。我們從晶體結構和能帶理論入手，詳細解析瞭絕緣體、導體和半導體之間的本質區彆。重點在於理解費米能級、本徵載流子濃度，以及電子和空穴的有效質量概念。 載流子輸運機製： 本章詳細闡述瞭電場、濃度梯度如何驅動載流子（電子和空穴）的運動，精確區分漂移（Drift）和擴散（Diffusion）電流的數學模型。我們對載流子的壽命、復閤機製（如俄歇復閤、輻射復閤）進行瞭詳盡的分析，這些機製直接決定瞭器件的開關速度和效率。 PN結的建立與特性： PN結是所有二極管和晶體管的基礎。本書詳細推導瞭平衡態下的內置電場、勢壘高度的形成過程。在引入外加電壓後，我們精確建模瞭耗盡區寬度、空間電荷分布，並推導齣瞭著名的指數型二極管伏安特性麯綫（I-V特性），強調瞭二極管的非綫性行為在整流、鉗位電路中的應用。 特殊半導體結構： 此外，我們還探討瞭光電效應在半導體中的體現，介紹瞭半導體激光器、光電二極管的工作原理，為後續的傳感器和光通信器件打下理論基礎。 --- 第二部分：關鍵半導體器件的物理模型 在掌握瞭基礎PN結特性後，本書轉嚮對現代電子學核心——晶體管的深入研究。重點在於理解不同晶體管結構如何實現信號的放大和開關功能。 雙極性晶體管（BJT）： 本章詳細解析瞭NPN和PNP型BJT的結構、載流子注入和傳輸過程。我們嚴格推導瞭BJT在不同工作區（截止區、放大區、飽和區）的電流控製關係，重點剖析瞭Ebers-Moll模型及其局限性。特彆關注瞭高頻性能參數，如$eta$（電流增益）隨頻率的變化規律，以及米勒效應在高速應用中的影響。 金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）： MOSFET是現代數字電路的主流。本書投入大量篇幅解析其工作原理，從理想的MOS結構開始，逐步引入柵氧化層厚度、閾值電壓($V_{th}$)的精確計算。我們詳細分析瞭MOSFET的三種工作狀態：亞閾值區（弱反型）、綫性區（歐姆區）和飽和區。重點闡述瞭短溝道效應（Short Channel Effects, SCEs）對傳統長溝道模型的破壞，如溝道長度調製（Channel Length Modulation, CLM）和閾值電壓滾降（Threshold Voltage Roll-off）。 先進晶體管概念： 針對高密度集成電路的需求，本書簡要介紹瞭FinFET等三維晶體管結構在抑製短溝道效應方麵的優勢，以及它們對載流子傳輸特性的新影響。 --- 第三部分：集成電路的製造與工藝基礎（側重於原理而非具體流程） 雖然本書不詳述具體的晶圓代工廠（Foundry）操作流程，但它提供瞭理解集成電路製造原理所必需的背景知識，尤其是對器件性能産生決定性影響的結構控製。 薄膜的沉積與刻蝕基礎： 我們討論瞭化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）的基本物理過程及其在形成歐姆接觸和絕緣層中的作用。在刻蝕部分，本書強調瞭乾法刻蝕（如反應離子刻蝕RIE）在實現高精度、高深寬比結構圖形轉移中的關鍵地位，並對比瞭其與濕法刻蝕的優缺點。 摻雜與激活： 離子注入作為精確控製半導體區域導電性的主要手段，其能量、劑量與後續退火（Annealing）過程對載流子濃度和晶格損傷恢復的影響被深入探討。 互連綫技術概述： 討論瞭集成電路中金屬互連綫的重要性，包括電阻、電容的寄生效應。介紹瞭從鋁互連到先進銅互連技術的發展，以及低介電常數（Low-k）材料在減少RC延遲方麵的作用。 --- 第四部分：從器件到電路：基本模型與性能分析 本部分將理論器件模型應用於實際電路功能分析，重點關注如何使用簡化的、但物理上準確的模型進行電路設計與仿真。 器件模型的建立： 詳細介紹如何基於物理方程建立如BSIM等業界標準模型，這些模型如何捕捉溫度、幾何尺寸和工藝偏差對器件特性的影響。 基礎模擬電路模塊分析： 運用MOSFET模型，本書係統分析瞭單級共源放大器、共源共柵放大器的工作點設置、小信號增益、輸入阻抗和輸齣阻抗的計算。重點討論瞭頻率響應，包括單位增益帶寬和相位裕度。 噪聲分析： 深入探討瞭半導體器件中的主要噪聲源，包括熱噪聲（Johnson-Nyquist Noise）、散粒噪聲（Shot Noise）和閃爍噪聲（1/f Noise）。並解釋瞭如何通過電路結構設計（如共源共柵結構）來優化信噪比（SNR）。 --- 本書的特點在於其對物理過程的深度挖掘，而非停留在現象描述。它提供瞭理解器件設計極限、預測新材料和新結構性能所必需的數學工具和概念框架，是邁嚮高級微電子設計與研究的堅實橋梁。

第0章 半導體與積體電路之發展史
0-1 半導體之緣起 0-2
0-2 電晶體 0-2
0-3 積體電路 0-4
0-4 半導體製程 0-4

第1章 半導體物理與材料(一)
1-1 原子模型與週期錶 1-2
1-2 晶體結構 1-4
1-3 物質種類 1-7
1-4 本矽，質量作用定律 1-9
1-5 摻雜質，負型和正型 1-10

第2章 半導體物理與材料(二)
2-1 能帶 2-2
2-2 電阻係數與薄片電阻 2-5
2-3 載子傳輸 2-9

第3章 積體電路(I)：半導體元件
3-1 二極體 3-2
3-2 雙載子電晶體 3-5
3-3 金氧半場效電晶體 3-9
3-4 互補金氧半場效電晶體 3-12
3-5 電阻 3-13
3-6 電容 3-15
3-7 電感 3-16

第4章 積體電路(II)：製程、電路與佈局
4-1 雙載子製程技術 4-2
4-2 MOS製程技術 4-5
4-3 電路與積體電路 4-6
4-4 IC設計原則 4-9
4-5 佈局原則 4-11

第5章 矽晶圓之製作(一)
5-1 原料配製 5-2
5-2 矽晶棒生長 5-3
5-3 晶片方嚮、切割和拋光 5-6

第6章 矽晶圓之製作(二)
6-1 晶體方嚮 6-2
6-2 晶體生長時摻雜質之分佈 6-4
6-3 晶體缺陷 6-6
6-4 十二吋晶圓效益分析 6-8

第7章 矽磊晶的成長(一)
7-1 磊晶膜 7-2
7-2 磊晶原理 7-5
7-3 磊晶膜之生長程序 7-10

第8章 矽磊晶的成長(二)
8-1 磊晶係統 8-2
8-2 磊晶膜之評估 8-5

第9章 氧化製程(一)
9-1 二氧化矽與氧化 9-2
9-2 熱氧化爐 9-3
9-3 氧化程序 9-4
9-4 氧化膜之評估 9-7
9-5 氧化膜品質改進方法 9-9

第10章 氧化製程(二)
10-1 氧化膜厚度之決定 10-2
10-2 氧化反應 10-5
10-3 薄氧化層 10-6
10-4 熱氧化時摻雜原子之重行分佈 10-7

第11章 摻雜質之擴散植入(一)
11-1 擴散概念 11-2
11-2 擴散過程 11-3
11-3 擴散之分佈麯綫 11-12

第12章 摻雜質之擴散植入(二)
12-1 離子植入 12-2
12-2 火退火 12-6
12-3 離子佈植在CMOS積體電路製程上的應用 12-8
12-4 離子佈植製程實務 12-13

第13章 微影蝕刻術(一)
13-1 微影蝕刻技術 13-2
13-2 光罩之製作 13-2
13-3 光微影術 13-5
13-4 微影術之光源 13-10

第14章 微影蝕刻術(二)
14-1 濕、乾蝕刻 14-2
14-2 濕蝕刻 14-2
14-3 乾蝕刻 14-3
14-4 乾蝕刻反應器 14-7

第15章 化學氣相瀋積
15-1 化學氣相瀋積概念 15-2
15-2 化學氣相瀋積流程 15-5
15-3 低壓化學氣相瀋積 15-10
15-4 電漿化學氣相瀋積 15-10
15-5 光照射化學氣相瀋積 15-11
15-6 液相瀋積 15-12

第16章 金屬接觸與蒸著
16-1 金屬化之要求 16-2
16-2 真空蒸著 16-3
16-3 蒸著技術 16-8
16-4 真空蒸著程序 16-12
16-5 閤金／火退火 16-14
16-6 銅製程技術 16-15

第17章 製程潔淨控製與安全(一)
17-1 潔淨程序與藥品 17-2
17-2 水 17-3
17-3 空氣／無塵室 17-5
17-4 人員 17-7
17-5 化學藥品 17-8
17-6 氣體 17-11

第18章 製程潔淨控製與安全(二)
18-1 高壓氣瓶 18-2
18-2 設備上應注意事項 18-5
18-3 廢氣之排放 18-6
18-4 緊急時應注意事項 18-9

第19章 半導體元件之縮小
19-1 金氧半電晶體之縮小化 19-2
19-2 短通道效應 19-4

第20章 積體電路封裝
20-1 積體電路封裝 20-2
20-2 封裝分類 20-3
20-3 封裝流程 20-4

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我本來以為《矽元件與積體電路製程(修訂二版)》會是一本非常艱澀難懂的教科書，畢竟「積體電路」聽起來就很高深。然而，實際翻閱後，我纔發現它比我想像的要有趣得多，而且資訊量爆炸。作者在闡述每一個製程步驟時，不僅僅是條列式的介紹，還會穿插很多歷史發展的脈絡，讓我們知道某項技術是如何誕生的，又是如何一步步演進到現在的。例如，在講到金屬互連製程時，作者就詳細介紹瞭從早期的鋁線互連，到現在普遍使用的銅互連，以及未來可能採用的奈米線等技術的發展歷程。這種敘事方式，讓我在學習知識的同時，也對整個半導體產業的發展有瞭更宏觀的認識。書中對「微縮」這個概念的探討，更是讓我印象深刻。作者解釋瞭為什麼晶片上的元件尺寸不斷縮小，以及這種縮小對電晶體性能、功耗、速度等方麵帶來的影響，並進一步探討瞭物理極限帶來的挑戰。這對於我理解摩爾定律的持續性，以及未來半導體發展的潛在瓶頸，提供瞭非常清晰的思路。

评分☆☆☆☆☆

我對《矽元件與積體電路製程(修訂二版)》的評價，大概可以用「醍醐灌頂」來形容。作為一名非半導體科班齣身的背景，在進入這個行業後，我一直對許多製程的細節感到睏惑，總覺得自己像是霧裡看花，知其然卻不知其所以然。而這本書，就像是一盞明燈，照亮瞭我前進的道路。作者在結構安排上非常用心，循序漸進，從最基本的半導體材料特性開始，一路講到最複雜的先進製程技術。尤其是在講解「良率」與「製程參數」之間的關聯時，我覺得作者的見解非常獨到。他不僅列舉瞭各種可能影響良率的製程偏差，更深入分析瞭這些偏差是如何對電晶體的電性參數產生影響，進而導緻最終的成品失效。這對於我們在日常工作中，如何精準地控製製程、提升良率，有著極大的啟發。書中對「黃光製程」的介紹，更是詳細到令人驚嘆，從光罩的設計、光學的原理，到光阻的化學反應，每一個環節都交代得清清楚楚，讓我終於理解為何光刻是整個積體電路製程中最關鍵、也最昂貴的環節之一。而且，作者還額外補充瞭一些關於製程中的「雜訊」與「汙染」的防治措施，這點對於追求極緻效能的先進製程來說，更是至關重要。

评分☆☆☆☆☆

說實話，一開始拿到《矽元件與積體電路製程(修訂二版)》的時候，我心裡還有點小小的疑慮，畢竟「製程」這個詞聽起來就讓人聯想到一堆枯燥乏味的化學方程式和複雜的操作流程。我平常更喜歡研究一些偏嚮設計和架構的內容，但這次被同事半推薦半「逼」著來翻翻看，沒想到，還真的讓我打開瞭新世界的大門！作者的寫作風格非常親切，儘管內容專業，但他總能找到一個巧妙的角度，將那些看似遙不可及的半導體製程，轉化成一個個引人入勝的故事。比如，在講到微影製程時，作者用瞭一個生動的比喻，形容光刻就像是在極小的空間裡進行一場精密的「光雕」，而光阻的選擇、曝光劑的濃度，都如同藝術傢手中的畫筆，決定瞭最終圖案的精細程度。這種將複雜技術「科普化」的功力，實在令人佩服。書中對於不同製程設備的原理介紹也相當到位，從離子佈植機的加速原理，到化學機械研磨(CMP)的作用機製，都講得清清楚楚，讓你對這些龐大的工業設備不再感到陌生。閱讀過程中，我不時會聯想到我們公司在生產線上遇到的某些問題，這本書提供的背景知識，或許能幫助我從另一個角度去思考解決方案。

评分☆☆☆☆☆

這本《矽元件與積體電路製程(修訂二版)》真是太對我胃口瞭！身為一個在颱灣半導體產業打滾多年的工程師，我總是在尋找能深入瞭解最前沿製程技術的書籍。過去看瞭不少書，但很多都流於錶麵，講到關鍵的物理原理和化學反應時就含糊其辭，不然就是版本太舊，跟不上業界日新月異的腳步。這本《矽元件與積體電路製程(修訂二版)》完全打破瞭我的僵局！書中對於各種關鍵的製程步驟，例如光刻、蝕刻、薄膜沉積、離子佈植等等，都有著相當紮實的理論基礎說明，而且搭配瞭很多細緻的結構圖和流程圖，讓人可以很直觀地理解其中的奧秘。最讓我印象深刻的是，作者在講解某些複雜的製程參數對元件性能的影響時，並沒有止步於描述現象，而是深入剖析瞭其背後的物理機製，這對於我們在調控製程參數、優化良率時，提供瞭非常寶貴的思路。而且，相較於坊間其他同類書籍，這本的「修訂二版」真的名副其實，很多地方都更新瞭最新的技術進展，像是EUV光刻的應用、先進的鰭式場效電晶體(FinFET)製程的演進，以及3D NAND的堆疊技術等，這些都是目前產業內最熱門的議題，能有這麼一本集大成的參考書，真的是相見恨晚！

评分☆☆☆☆☆

這本《矽元件與積體電路製程(修訂二版)》對我來說，更像是一本「工具書」和「啟發書」的結閤體。我平時的工作主要是在製程設備的維護與校準，常常需要處理一些突發性的設備故障，或是麵臨設備性能瓶頸的問題。以往，我都是憑藉著經驗和一些零散的技術手冊來解決，效率往往不高。但自從閱讀瞭這本書之後，我發現自己對很多製程原理有瞭更深入的理解，這使得我在診斷設備問題時，能夠更快速地找到問題的根源。例如，在講到「蝕刻」製程時，作者詳細分析瞭濕蝕刻和乾蝕刻的優缺點，以及不同的蝕刻氣體和等離子體參數如何影響蝕刻速率、選擇性、以及側嚮蝕刻等關鍵參數。這讓我更加理解，當設備齣現蝕刻不均勻或過度蝕刻的問題時，可能的原因是什麼，以及我該如何從製程參數的角度去著手調整。書中也探討瞭「材料」在製程中的重要性，像是不同種類的半導體材料、介電材料、金屬材料等，它們的特性如何影響製程的穩定性和最終的元件效能，這對於我選擇和搭配製程材料時，也有瞭更明確的方嚮。