半导体元件物理与制程：理论与实务(3版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　本书以深入浅出的方式，系统性地介绍目前主流半导体元件(CMOS)之元件物理与制程整合所必须具备的基础理论、重要观念与方法、以及先进制造技术。内容可分为三个主轴：第一至第四章涵盖目前主流半导体元件必备之元件物理观念、第五至第八章探讨现代与先进的CMOS IC之制造流程与技术、第九至第十二章则讨论以CMOS元件为主的IC设计和相关半导体制程与应用。由于强调观念与实用并重，因此尽量避免深奥的物理与繁琐的数学；但对于重要的观念或关键技术均会清楚地交代，并尽可能以直观的解释来帮助读者理解与想像，以期收事半功倍之效。

　　本书宗旨主要是提供读者在积体电路制造工程上的 know-how 与 know-why；并在此基础上，进一步地介绍最新半导体元件的物理原理与其制程技术。它除了可作为电机电子工程、系统工程、应用物理、与材料工程领域的大学部高年级学生或研究生的教材，也可以作为半导体业界工程师的重要参考。

　　本书内容足以提供连续两学期的半导体元件物理与制程技术的课程。若是一个一学期的课程，则教师可以使用第一章至第五章的内容来讲授半导体元件物理；或是使用第一章与第五至第八章的内容来讲授现代半导体制程技术。

凝聚态物理导论：从晶体结构到量子现象 作者： [此处留空，因原书名中无作者信息] 出版社： [此处留空] 出版年份： [此处留空] --- 内容简介 《凝聚态物理导论：从晶体结构到量子现象》旨在为物理学、材料科学、化学以及相关工程领域的本科生和研究生提供一个全面而深入的凝聚态物理学基础。本书着重于阐释宏观物质的集体行为如何源于其微观层面的原子、电子和晶格振动的相互作用。它不仅仅是一本理论教科书，更致力于通过清晰的数学推导和丰富的物理图像，帮助读者建立对固体材料性质的深刻理解。 全书结构严谨，逻辑清晰，从最基础的晶体结构描述入手，逐步过渡到量子力学在固体中的应用，最终探讨复杂的多体物理现象，如超导性和磁性。 第一部分：晶体结构与晶格振动 本书的开篇部分，我们将深入探讨固体物质的晶体结构。这部分内容是理解所有固体特性的基石。 1. 晶体与非晶体的基本概念： 区分长程有序（晶体）与短程有序（非晶体）的结构差异。介绍晶格、基矢、原胞等基本晶体学概念。着重阐述二维和三维空间中常见的晶体结构类型，例如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方密堆积（HCP）结构，并分析它们如何决定材料的密度和对称性。 2. 倒易空间与晶体衍射： 学习如何利用倒易空间（或称布拉维倒格）来简化晶体周期性势场中的电子或波的散射问题。详细介绍X射线、电子和中子衍射的物理原理，重点讲解布拉格定律（Bragg's Law）和劳厄条件（Laue Condition）。通过实际的衍射图案分析，读者将学会如何确定未知晶体的结构。 3. 晶格振动与声子理论： 固体中的原子并非静止不动，而是以集体模式振动。本章详细阐述晶格振动的量子化——声子（Phonons）。通过一维和三维晶格的哈密顿量构建，推导出色散关系（Dispersion Relations），区分声学支和光学支。声子的概念是理解热容、热导率以及晶格对电子散射等热学性质的关键。计算爱因斯坦模型和德拜模型的比热容，并与实验结果进行对比分析。 第二部分：电子的能带理论 凝聚态物理的核心在于理解电子在周期性势场中的行为。本书将严谨地推导和应用能带理论。 4. 自由电子模型与晶体的周期性势场： 从洛伦兹模型（Lorentz Model）出发，回顾经典自由电子气模型及其局限性。引入布洛赫定理（Bloch's Theorem），这是将薛定谔方程应用于周期性势场的决定性工具。详细解释如何通过布洛赫函数来描述电子的波函数。 5. 近自由电子近似与能带结构： 运用微扰理论，分析微弱周期性势场对自由电子能谱的影响，推导出能隙（Energy Gaps）的形成机制。探讨不同近似方法，如克罗尼格-朋尼模型（Kronig-Penney Model）的简化应用，以形象化地展示禁带的出现。 6. 电子的输运性质与有效质量： 讨论电子在能带中的运动规律。引入有效质量（Effective Mass）的概念，解释为什么电子在晶格中表现得像一个具有不同质量的准粒子。基于玻尔兹曼输运方程，推导金属的电导率、霍尔效应，以及半导体中电子和空穴的迁移率。 7. 固体能带的分类： 系统区分导体、半导体和绝缘体。深入分析直接带隙和间接带隙半导体的物理意义及其对光电效应的影响。探讨费米面（Fermi Surface）在动量空间中的几何形状，及其对金属物理性质的决定性作用。 第三部分：相互作用与集体现象 本部分将超越单电子近似，探索电子间的相互作用以及固体中涌现出的复杂量子现象。 8. 电子的关联效应： 引入泡利不相容原理在电子系统中的体现。深入探讨费米液体理论（Fermi Liquid Theory）的基本思想，用准粒子概念描述电子在相互作用下的行为。讨论朗道费米液体理论在描述普通金属中的应用。 9. 磁性理论基础： 阐述固体中磁性的物理起源。从朗之万顺磁理论和居里-外斯定律开始，逐步深入到量子力学描述。详细分析铁磁性的微观机制，引入海森堡交换相互作用（Heisenberg Exchange Interaction）和分子场理论（Mean Field Theory）来解释自发磁化的形成。区分顺磁性、抗磁性和铁磁性。 10. 超导电性： 介绍超导现象的基本特征——零电阻和迈斯纳效应。通过回顾BCS 理论（Bardeen-Cooper-Schrieffer），解释库珀对（Cooper Pairs）的形成机制，这是理解零电阻的关键。讨论超导体的能隙结构、伦敦方程以及基本磁通钉扎现象。 第四部分：缺陷与非晶态物质 本书最后一部分关注理想晶体结构之外的结构扰动及其对材料性能的影响。 11. 晶体缺陷物理： 对点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷进行分类和定量描述。重点分析位错在塑性形变中的作用机制，例如滑移和攀移，这直接关联到材料的机械强度。 12. 无序系统与局域化： 探讨非晶态固体（如玻璃）的结构特点和动力学。介绍安德森局域化（Anderson Localization）的概念，解释为什么在强无序系统中电子可能无法导电。 --- 本书特点 1. 理论深度与直观图像的结合： 每引入一个重要概念，如声子或能带，都首先提供清晰的物理图像，随后辅以严谨的数学推导，确保读者既能理解“是什么”，也能掌握“为什么”。 2. 强调计算与模拟方法： 穿插介绍了密度泛函理论（DFT）等现代计算工具在预测材料性质中的基本应用框架，为读者衔接前沿研究打下基础。 3. 自洽的物理知识体系： 本书内容覆盖了从晶格动力学到电子输运，再到复杂量子现象的全景图，确保读者能形成一个相互关联的凝聚态物理知识网络。 本书是物理系高年级本科生和研究生进行固体物理课程学习的理想教材，也是需要深入理解材料微观机理的研究人员的必备参考书。

第一章　半导体元件物理的基础
　　1.1　半导体能带观念与载子浓度
　　1.2　载子的传输现象
　　1.3　支配元件运作的基本方程式
　　1.4　本章习题

第二章　P-N 接面
　　2.1　P-N接面的基本结构与特性
　　2.2　零偏压
　　2.3　逆向偏压
　　2.4　空乏层电容
　　2.5　单侧陡接面
　　2.6　理想的电流－电压特性
　　2.7　实际的电流－电压特性
　　2.8　接面崩溃现象与机制
　　2.9　本章习题

第三章　金氧半场效电晶体(MOSFET)的基础
　　3.1　MOS电容的结构与特性
　　3.2　理想的MOS(金氧半)元件
　　3.3　实际的MOS(金氧半)元件
　　3.4　本章习题

第四章　长通道MOSFET元件
　　4.1　MOSFET的基本结构与类型
　　4.2　基本操作特性之观念
　　4.3　电流－电压特性之推导
　　4.4　其他重要元件参数与特性
　　4.5　本章习题

第五章　短通道MOSFET元件
　　5.1　短通道元件的输出特性
　　5.2　短通道元件的漏电流现象
　　5.3　本章习题

第六章　CMOS制造技术与制程介绍
　　6.1　CMOS制造技术
　　6.2　CMOS制造流程介绍
　　6.3　本章习题

第七章　制程整合
　　7.1　元件发展需求
　　7.2　基板工程(substrate engineering)
　　7.3　闸极工程
　　7.4　源/汲极工程(Source/Drain engineering)
　　7.5　内连线工程(inter-connection)
　　7.6　本章习题

第八章　先进元件制程
　　8.1　先进元件制程需求
　　8.2　SOI
　　8.3　应变硅Strain Si
　　8.4　非平面元件 3D device
　　8.5　高介电闸极氧化层(High K gate dielectric)
　　8.6　金属闸极Metal gate
　　8.7　本章习题

第九章　逻辑元件
　　9.1　逻辑元件的要求—速度、功率
　　9.2　反向器(Inverter)
　　9.3　组合逻辑(Cmbinational Logic)
　　9.4　时序逻辑Sequential Logic —Latch, DFF
　　9.5　逻辑元件应用Standard Cell、Gate Array、CPLD、FPGA
　　9.6　本章习题

第十章　逻辑/类比混合讯号
　　10.1　混合讯号特性
　　10.2　混合讯号电路
　　10.3　混合讯号的主动元件( Active device)
　　10.4　混合讯号被动元件(Passive device)
　　10.5　混合讯号电路特别需求
　　10.6　本章习题

第十一章　记忆体
　　11.1　CMOS记忆体特性与分类
　　11.2　静态随机存取记忆体SRAM
　　11.3　动态随机存取记忆体DRAM
　　11.4　快闪记忆体Flash
　　11.5　发展中的先进记忆体
　　11.6　本章习题

第十二章　SOC与半导体应用
　　12.1　IC功能分类
　　12.2　SOC
　　12.3　半导体应用
　　12.4　本章习题

第十三章　元件电性量测WAT
　　13.1　直流（DC）电性量测
　　13.2　C-V（capacitance-voltage）电性量测
　　13.3　RF 电性量测
　　13.4　元件模型
　　13.5　本章习题

序

　　．新增实务上极为重要，但在坊间书籍几乎不提及的第13章WAT。

　　．修订部份习题与内容，以求涵盖新世代积体电路制程技术之所需。

　　．以最直观的物理现象与电机概念，清楚阐释深奥的元件物理观念与繁琐的数学公式；适合大专以上学校课程、公司内部专业训练、半导体从业工程师实务上之使用。

评分☆☆☆☆☆

哇，看到這本書的名字《半导体元件物理與制程：理論與實務 (3版)》，腦袋裡立刻浮現出大學時期的那段記憶。那時候，半導體絕對是台灣最夯的產業，人人爭相進入這個領域。這本書的出現，簡直就像是為我們這些懷抱夢想的年輕學子點亮了一盞明燈。我記得當時為了搞懂 MOS 電晶體的運作原理，翻遍了好幾本參考書，但總覺得少了點什麼。後來在學長的推薦下，我才接觸到這本書。第一次翻開，就被它紮實的理論基礎給吸引住了。作者的講解非常到位，不會只停留在課本上的公式推導，而是深入淺出地解釋了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，它還結合了「實務」這兩個字，這點太重要了！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。這本書真的不只是教科書，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☆☆☆☆☆

對於《半导体元件物理與製程：理論與實務 (3版)》這本書，我的感受可以用「啟蒙」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。市面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，卻忽略了根本的物理原理。直到我翻開這本書，才感覺像是找到了「對」的方向。它在開頭就奠定了紮實的物理基礎，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。我記得我當時花了很多時間去理解「費米能階」和「載流子濃度」之間的關係，書中的圖表和公式推導，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」有了更深的認識。最關鍵的是，它沒有停留在「理論」，而是緊密結合了「製程」。書中詳細描述了 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，並解釋了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了一扇窗，讓我從此對半導體的世界有了更清晰、更全面的認識。

评分☆☆☆☆☆

這本《半导体元件物理與製程：理論與實務 (3版)》的出現，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，面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症時，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」的結合。作者並沒有避諱艱澀的物理原理，反而花了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 接面的分析，不只停留在二極體的基本模型，還進一步探討了不同摻雜濃度、溫度等條件對其電學特性的影響，這對於理解後來製作出來的各種元件，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面的掌握。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，竟然意外地找到了問題的關鍵點，大大提升了我的工作效率。這本書的價值，不僅在於知識的傳授，更在於它提供了一種「解決問題」的思考框架。

评分☆☆☆☆☆

說到《半导体元件物理與製程：理論與實務 (3版)》，這本書的重量對我來說，絕對是「厚重」的知識累積，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，恰好填補了這個中間的空白。它在理論的深度上，絕對是扎實的，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，都進行了詳盡的介紹，不僅說明了「是什麼」，更解釋了「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，不僅指點了前方的路標，更傳授了穿越荊棘的技巧。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《半导体元件物理與製程：理論與實務 (3版)》的出現，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困擾。市面上許多入門書籍，往往為了追求簡潔，而犧牲了知識的深度和廣度，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，卻有了一種「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，再到載子的傳輸機制，都進行了詳盡的介紹。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。它系統地介紹了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，都進行了詳細的闡述，並且解釋了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合，為我提供了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系。