半導體奈米技術(精) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 半導體
• 納米技術
• 材料科學
• 微電子學
• 器件物理
• 納米材料
• 集成電路
• 電子工程
• 物理學
• 科學技術

　　半導體製程已進入奈米綫幅，而廣義微影技術為半導體製程之核心，惜國內尚無中文微影技術專書，因此決定教研之餘撰寫本書，以彌補此缺憾與空白，並為推動科技中文化，略盡個人棉薄。

　　本書重點在微影技術原理與概念之說明，而不在生産綫上實務細節之描述。內容包括微影技術全部重要內涵，例如微影製程、微影光學、主要微影方法、其他微影方法、圖罩與圖規、阻劑、解像度增進技術、銅互連綫、化學機械研磨、電漿蝕刻與光學微影模擬。基於多年在交通大學應用化學研究所之教學經驗，本書亦包含瞭解微影技術必要之矽製程背景知識與基礎光學。

　　末來數年，半導體量産綫幅當推進至45-32-22奈米技術節點，光學微影製程之難度日益增加，對製程工程師之挑戰亦日益升高。本書對相關領域讀者應有所助益與參閱價值。

作者簡介

龍文安

現職
　　國立交通大學應用化學係暨研究所教授

學曆
　　美國杜蘭大學化學博士

晶體管的未來：超越矽基的量子躍遷 一本深入探索下一代半導體材料與器件的開創性專著 作者：[此處填寫一位在相關領域具有深厚造詣的資深學者或研究團隊的筆名/機構名稱] 齣版信息：[此處填寫一個虛構的、聽起來權威的齣版社名稱] ISBN：[此處填寫一個虛構的ISBN號碼] --- 內容提要： 本書是麵嚮高等院校研究生、高級工程師以及緻力於前沿微電子技術研究的科研人員所撰寫的一部深度技術參考書。它並非聚焦於傳統成熟的矽基CMOS技術（如您所提及的“半導體奈米技術”中可能涵蓋的某些基礎內容），而是將目光投嚮後摩爾時代的技術瓶頸與突破方嚮，重點剖析當前半導體産業正在積極布局的新型低維材料、高遷移率體係以及顛覆性器件結構。全書以嚴謹的物理學基礎和精密的工程應用為指導，係統梳理瞭從基礎理論到前沿實驗的完整鏈條，旨在為讀者提供一個超越現有主流技術框架的全新認知視角。 --- 第一部分：摩爾定律的極限與新材料的崛起 第一章：現有CMOS結構的物理瓶頸與熱力學挑戰 本章首先對當前商業化集成電路所麵臨的根本性限製進行瞭詳盡的分析。重點闡述瞭短溝道效應的惡化、功耗密度的不可持續增長，以及量子隧穿概率的增加如何使得傳統晶體管的性能提升趨於停滯。我們詳細探討瞭亞閾值擺幅（SS）的物理極限，並引入瞭熱設計功耗（TDP）的計算模型，為後續引入替代方案奠定理論基礎。 第二章：二維材料的電子結構與載流子輸運研究 本書的核心突破點之一在於對二維（2D）半導體材料的深入剖析。我們避開瞭對傳統三維半導體的重復論述，轉而聚焦於石墨烯、過渡金屬硫化物（TMDs，如 $ ext{MoS}_2$, $ ext{WSe}_2$）以及黑磷等材料的獨特電子性質。 2.1 狄拉剋錐與零帶隙問題： 石墨烯作為理想的高速導電體，其零帶隙特性如何轉化為晶體管中的“開關”難題，以及如何通過摻雜、應變工程或垂直堆疊來開啓有效帶隙的策略。 2.2 TMDs的層依賴性能帶結構： 詳細分析瞭單層與多層 $ ext{MoS}_2$ 中，直接帶隙到間接帶隙的轉變，以及這對光電器件和邏輯器件的適用性影響。 2.3 界麵控製與接觸電阻： 闡述瞭在二維材料器件中，金屬-二維材料界麵的肖特基勢壘對高頻性能的製約，並探討瞭使用歐姆接觸技術（如 $ ext{Ti}/ ext{Al}$ 接觸的優化）和替代接觸方法（如 $ ext{hBN}$ 緩衝層）的最新進展。 第三章：拓撲絕緣體與二維材料異質結的電荷調控 本章將視角提升至更復雜的材料組閤。拓撲絕緣體（TIs）因其錶麵態具有自鏇-動量鎖定特性，為開發自鏇電子學器件提供瞭新的基礎。我們分析瞭 $ ext{Bi}_2 ext{Se}_3$ 等材料的費米能級調控，以及它們在低功耗存儲器中的潛力。此外，範德華異質結（vdW Heterostructures）的構建被視為實現超高品質異質結界麵、設計扭麯電子學（Twistronics）和構建俄歇電池（Mott-Insulator based devices）的關鍵技術。 --- 第二部分：超越馮·諾依曼架構的器件創新 第四章：鐵電隧道結與新型存儲器（FeFET/RRAM的深化） 為解決馮·諾依曼架構中的“存儲牆”問題，本部分深入探討瞭非易失性存儲器（NVM）的下一代技術。 4.1 鐵電場效應晶體管（FeFETs）： 詳細闡述瞭 $ ext{HfZrO}_2$（HZO）基鐵電薄膜的極化機理，以及如何利用其記憶窗口實現高密度、高讀寫速度的邏輯存儲一體化器件。重點分析瞭器件的可靠性問題，特彆是疲勞效應和保持時間的物理模型。 4.2 阻變隨機存取存儲器（RRAM）： 集中討論瞭基於氧化物（如 $ ext{Ta}_2 ext{O}_5$, $ ext{HfO}_2$）的開關機製，包括陽離子遷移模型（Filamentary mechanism）和界麵控製模型。並對比瞭其在神經網絡硬件加速器中的應用潛力。 第五章：自鏇電子學：利用電子自鏇替代電荷 本章完全側重於基於自鏇信息傳輸和處理的器件，這是實現超低功耗計算的核心方嚮之一。 5.1 自鏇霍爾效應與反常霍爾效應（SHE/AHE）： 詳細推導瞭重金屬（如 $ ext{Pt}$, $ ext{Ta}$）中自鏇軌道耦閤（SOC）引起的自鏇積纍和自鏇流的産生與轉換，這是自鏇器件的“電荷-自鏇轉換器”。 5.2 磁性隧道結（MTJ）與MRAM的能效優化： 重點分析瞭自鏇轉移矩（STT）和自鏇軌道矩（SOT）驅動下的磁化翻轉機製。SOT-MRAM因其更快的速度和更好的能效比，被詳細剖析瞭其結構設計（如垂直磁化層、重金屬層厚度優化）和功耗模型。 第六章：高遷移率體係：III-V族異質結與二維電子氣（2DEG） 在射頻（RF）和高速模擬應用中，III-V族半導體因其電子飽和速度遠高於矽的特性仍不可替代。 6.1 InGaAs/InP和AlGaN/GaN HEMT的性能分析： 深入探討瞭二維電子氣（2DEG）的形成機製，即通過能帶彎麯和晶格失配應變在異質結界麵誘導齣的高密度、高遷移率載流子。 6.2 應對高功率/高頻率挑戰： 分析瞭 $ ext{GaN}$ 基器件在高功率密度下的熱管理問題，以及如何通過襯底選擇（如 $ ext{SiC}$）和柵極工程（如 $ ext{AlN}$ 阻擋層厚度）來提升擊穿電壓和工作頻率。 --- 第三部分：集成、製造與新興應用展望 第七章：原子層沉積（ALD）與高精度薄膜生長技術 高效能器件的實現嚴重依賴於亞納米級的厚度控製和界麵質量。本章係統介紹瞭原子層沉積（ALD）技術，並將其應用於柵極介質、高 $ ext{K}$ 材料（如 $ ext{HfO}_2$）和二維材料的錶麵鈍化。詳細討論瞭等離子體增強ALD（PEALD）在低溫或活性基底上的應用優勢。 第八章：麵嚮神經形態計算的模擬域器件 鑒於傳統數字計算在處理復雜AI任務時的能耗瓶頸，本書展望瞭類腦計算的硬件實現。我們探討瞭如何利用突觸晶體管（Synaptic Transistors）和憶阻器陣列來模仿生物神經元和突觸的可塑性。重點解析瞭模擬乘纍加（MAC）操作的精度損失與能效提升之間的權衡。 第九章：未來展望：超越單晶體的範式轉變 本書的收尾部分對未來十年半導體技術的發展趨勢進行瞭預測，包括量子點（Quantum Dots）在光電子學中的集成、二維材料與矽基 CMOS 的混閤集成技術的挑戰，以及開發新型載流子（如激子、極化激元）作為信息載體的可能性。 --- 本書特色： 本書的編寫嚴格遵循物理機製先行，工程應用為輔的原則。全書不涉及對成熟的矽基SOI、FinFET等技術原理的冗餘介紹，而是將全部篇幅聚焦於下一代（Post-Silicon/Beyond CMOS）的突破性材料和器件。書中包含瞭大量的第一性原理計算（DFT）結果輔助分析，以及先進的器件仿真模型，確保瞭內容的深度和前沿性。它為讀者提供瞭一個從“如何做得更好”到“如何做齣完全不同的東西”的思維跨越。

第一章　背景知識
第二章　微影緒論
第三章　微影製程概述
第四章　基礎光學
第五章　微影光學
第六章　主要微影方法
第七章　其他微影方法
第八章　圖罩與圖規
第九章　阻劑化學
第十章　解像度增進技術
第十一章　銅互連綫
第十二章　化學機械研磨
第十三章　電漿蝕刻
第十四章　微影模擬

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老實說，我買這本《半導體奈米技術(精)》純粹是齣於一份好奇心，加上我對一些科普讀物一直抱有好感，總覺得能從中學到不少知識。這次選擇這本書，主要是因為「奈米技術」這個詞彙聽起來很有未來感，而且我對半導體產業的印象，大概就停留在以前聽過的「颱積電」和「晶圓代工」這幾個關鍵字。然而，當我真正開始閱讀後，纔發現書中所涵蓋的知識範圍遠遠超齣瞭我的預期。它不僅僅是介紹奈米技術本身，更深入地探討瞭半導體材料的物理和化學特性，以及這些特性如何被微調以滿足現代科技的需求。書中對於量子穿隧效應、錶麵電漿共振等概念的闡述，雖然初讀時有些吃力，但輔以豐富的插圖和清晰的解釋，漸漸地讓我領略到微觀世界的奧妙。尤其令我印象深刻的是，書裡比較瞭不同世代的半導體製程，從早期的光刻技術到現在的極紫外光（EUV）技術，讓我看到瞭科技進步的軌跡，以及為瞭製造更小的元件所付齣的巨大努力。這本書不僅讓我瞭解瞭半導體奈米技術的「是什麼」，更讓我思考瞭「為什麼」和「如何」，它引導我去思考未來的發展方嚮，以及科技如何不斷突破極限。

评分☆☆☆☆☆

這本《半導體奈米技術(精)》真的是讓我大開眼界！我平常對科技產品算是蠻有興趣的，尤其是手機、電腦裡麵的那些看不見的微小零件，但一直以來都隻是停留在「好厲害」的程度，從來沒有機會深入瞭解背後的原理。這次偶然看到這本書，書名裡的「奈米技術」聽起來就很有學問，想說買來讀讀看，說不定能對我每天使用的科技產品有更深的認識。翻開書，一開始就被裡麵的圖解吸引住瞭，各種複雜的結構被畫得非常清晰，即使是像我這樣沒有電子工程背景的人，也能大概理解那種微觀世界的奇妙。書裡麵介紹瞭半導體材料的特性，還有如何利用奈米技術來製造齣更小、更有效率的晶片，這部分真的很震撼，想像一下，我們現在使用的晶片，上麵的電路已經小到幾奈米，那是在什麼樣的尺度下進行的啊？而且，書裡還提到瞭奈米技術在其他領域的應用，不隻是電子產品，像是醫療、能源等等，都展現瞭無限的可能性。我特別喜歡書裡對於「摩爾定律」的討論，雖然現在麵臨一些瓶頸，但奈米技術的發展卻為突破這些瓶頸帶來瞭新的希望。總之，這本書讓我對半導體產業有瞭全新的視角，不再隻是冰冷的零件，而是充滿著科學傢們的智慧和努力。

评分☆☆☆☆☆

其實我對半導體這種高科技領域一嚮有點距離感，總覺得那是專業人士纔能深入探討的範疇。這次會拿起《半導體奈米技術(精)》這本書，純粹是齣於一種「拓展閱讀視野」的念頭，想說偶爾挑戰一下自己，看看能不能讀懂一些比較「硬」的內容。沒想到，這本書真的顛覆瞭我對科技書籍的刻闆印象。它從最基礎的概念講起，例如半導體的材料科學，解釋瞭為什麼某些材料的導電性會隨著溫度或外加電場而改變。然後，它很巧妙地將「奈米技術」融入其中，讓我瞭解到原來在奈米尺度下，材料的物理性質會產生一些奇妙的變化，這也為設計齣更小型、更高效能的電子元件提供瞭可能。書裡舉瞭很多具體的例子，像是利用量子效應來製造更靈敏的感測器，或者開發更具儲存密度的記憶體。我印象最深刻的是，書裡並沒有迴避複雜的物理概念，而是用一種比較平易近人的方式來解釋，甚至搭配瞭一些生動的比喻，讓我在閱讀過程中不會感到太過枯燥。這本書讓我明白，原來科學的進步，往往是從對微觀世界的細緻觀察和實驗中誕生的，而「奈米技術」正是這股力量的具體展現。它讓我在驚嘆科技發展的同時，也對科學研究本身產生瞭濃厚的興趣。

评分☆☆☆☆☆

我平常的工作和科技業有一點點關係，但說實在的，很多時候對於「技術」的理解都是比較錶麵的。這次會注意到《半導體奈米技術(精)》這本書，主要是因為最近在公司內部的一些討論中，頻繁聽到「奈米製程」、「先進製程」這些詞彙，感覺不瞭解一下不行。我買這本書，是抱持著一種「先求有，再求精」的心態，希望能夠對這個領域有個基本的認識。讓我意外的是，這本書的內容非常紮實，而且對於「奈米技術」的闡述相當細膩。書裡不僅僅是簡單地介紹瞭奈米尺寸的特性，還深入探討瞭如何透過精密的製造工藝來實現這些奈米級的結構。例如，書中對於光刻技術的演進，從傳統的光學光刻到極紫外光（EUV）光刻的介紹，就讓我瞭解到為瞭達到更高的解析度，科學傢和工程師們付齣瞭多少心血。我特別注意到書裡關於「缺陷控製」的部分，這對半導體製程來說是至關重要的，即使是微小的缺陷，都可能影響到晶片的性能。這本書讓我明白，所謂的「先進製程」，背後是無數次的實驗、優化和對精度的極緻追求。它讓我對這個產業有瞭更深一層的尊重，也讓我對颱灣在半導體領域的領先地位有瞭更清晰的認識。

评分☆☆☆☆☆

這本《半導體奈米技術(精)》對我來說，簡直是一本開啟新世界大門的鑰匙。我一直以來都對理工科的東西有著莫名的嚮往，尤其是那種看起來高深莫測，但卻又深刻影響我們生活的科技。半導體，這個詞常常在新聞中聽見，但具體是什麼、怎麼運作，我一直都處於一個模糊的概念。拿到這本書，我原本以為會是一本艱澀難懂的教科書，但讀瞭之後纔發現，它用一種非常引人入勝的方式，將複雜的科學原理層層剖析。書裡從基礎的半導體物理開始講起，解釋瞭為什麼矽可以成為半導體，以及各種摻雜技術如何改變它的導電性。接著，就進入瞭「奈米技術」的核心，介紹瞭各種奈米級的結構，像是奈米線、量子點等等，以及它們在電子元件中的應用。我尤其著迷於書中關於「邏輯閘」的介紹，理解瞭這些微小的開關如何組閤，構成瞭我們今天使用的所有數位設備，這真是太神奇瞭！更讓我驚喜的是，書裡還觸及瞭奈米技術在儲能、感測等領域的潛力，讓我看到瞭半導體產業的多元發展。這本書不隻讓我瞭解瞭技術，更激發瞭我對科學探索的熱情，讓我對未來的科技發展充滿瞭期待。