硅元件与积体电路制程(修订二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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此书为探讨「硅元件与积体电路制程」之教科书。本书第1、2章探讨硅半导体材料之特性。从硅导体之物理概念开始，一直到半导体结构、能带作完整的解说。第3、4章则说明积体电路的原理、结构及制程。第5、6章则着重于硅晶圆的配制。全书通用于大学、科大电子、电机系「积体电路制程」或「半导体物理与元件」课程或相关业界人士及有兴趣之读者。

本书特色

　　1.深入浅出说明半导体元件物理和积体电路结构、原理及制程。
　　2.从硅导体之物理概念开始，一直到半导体结构、能带作完整的解说，使读者学习到全盘知识。
　　3.图片清晰，使读者一目了然更容易理解。
　　4.适用于大学、科大电子、电机系「积体电路制程」或「半导体物理与元件」课程或相关业界人士及有兴趣之读者。
 

晶体管的奥秘：半导体器件与集成电路原理深度解析 （非《硅元件与集成电路制程（修订二版）》内容简介） 本书聚焦于半导体物理基础、关键晶体管结构演进，以及现代集成电路设计与制造中的核心概念。它旨在为电子工程、微电子学以及相关理工科专业的学生和工程师提供一个全面、深入的理论框架，理解现代信息技术基石——半导体器件的物理本质与工作机制。 本书结构严谨，内容涵盖从基本的量子力学在半导体中的应用，到复杂集成电路的系统级设计挑战。全书分为四大核心部分，层层递进，确保读者能够构建起坚实的知识体系。 --- 第一部分：半导体物理基础与本征特性 本部分深入探讨了构建所有半导体器件的底层物理学原理。我们从晶体结构和能带理论入手，详细解析了绝缘体、导体和半导体之间的本质区别。重点在于理解费米能级、本征载流子浓度，以及电子和空穴的有效质量概念。 载流子输运机制： 本章详细阐述了电场、浓度梯度如何驱动载流子（电子和空穴）的运动，精确区分漂移（Drift）和扩散（Diffusion）电流的数学模型。我们对载流子的寿命、复合机制（如俄歇复合、辐射复合）进行了详尽的分析，这些机制直接决定了器件的开关速度和效率。 PN结的建立与特性： PN结是所有二极管和晶体管的基础。本书详细推导了平衡态下的内置电场、势垒高度的形成过程。在引入外加电压后，我们精确建模了耗尽区宽度、空间电荷分布，并推导出了著名的指数型二极管伏安特性曲线（I-V特性），强调了二极管的非线性行为在整流、钳位电路中的应用。 特殊半导体结构： 此外，我们还探讨了光电效应在半导体中的体现，介绍了半导体激光器、光电二极管的工作原理，为后续的传感器和光通信器件打下理论基础。 --- 第二部分：关键半导体器件的物理模型 在掌握了基础PN结特性后，本书转向对现代电子学核心——晶体管的深入研究。重点在于理解不同晶体管结构如何实现信号的放大和开关功能。 双极性晶体管（BJT）： 本章详细解析了NPN和PNP型BJT的结构、载流子注入和传输过程。我们严格推导了BJT在不同工作区（截止区、放大区、饱和区）的电流控制关系，重点剖析了Ebers-Moll模型及其局限性。特别关注了高频性能参数，如$eta$（电流增益）随频率的变化规律，以及米勒效应在高速应用中的影响。 金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）： MOSFET是现代数字电路的主流。本书投入大量篇幅解析其工作原理，从理想的MOS结构开始，逐步引入栅氧化层厚度、阈值电压($V_{th}$)的精确计算。我们详细分析了MOSFET的三种工作状态：亚阈值区（弱反型）、线性区（欧姆区）和饱和区。重点阐述了短沟道效应（Short Channel Effects, SCEs）对传统长沟道模型的破坏，如沟道长度调制（Channel Length Modulation, CLM）和阈值电压滚降（Threshold Voltage Roll-off）。 先进晶体管概念： 针对高密度集成电路的需求，本书简要介绍了FinFET等三维晶体管结构在抑制短沟道效应方面的优势，以及它们对载流子传输特性的新影响。 --- 第三部分：集成电路的制造与工艺基础（侧重于原理而非具体流程） 虽然本书不详述具体的晶圆代工厂（Foundry）操作流程，但它提供了理解集成电路制造原理所必需的背景知识，尤其是对器件性能产生决定性影响的结构控制。 薄膜的沉积与刻蚀基础： 我们讨论了化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）的基本物理过程及其在形成欧姆接触和绝缘层中的作用。在刻蚀部分，本书强调了干法刻蚀（如反应离子刻蚀RIE）在实现高精度、高深宽比结构图形转移中的关键地位，并对比了其与湿法刻蚀的优缺点。 掺杂与激活： 离子注入作为精确控制半导体区域导电性的主要手段，其能量、剂量与后续退火（Annealing）过程对载流子浓度和晶格损伤恢复的影响被深入探讨。 互连线技术概述： 讨论了集成电路中金属互连线的重要性，包括电阻、电容的寄生效应。介绍了从铝互连到先进铜互连技术的发展，以及低介电常数（Low-k）材料在减少RC延迟方面的作用。 --- 第四部分：从器件到电路：基本模型与性能分析 本部分将理论器件模型应用于实际电路功能分析，重点关注如何使用简化的、但物理上准确的模型进行电路设计与仿真。 器件模型的建立： 详细介绍如何基于物理方程建立如BSIM等业界标准模型，这些模型如何捕捉温度、几何尺寸和工艺偏差对器件特性的影响。 基础模拟电路模块分析： 运用MOSFET模型，本书系统分析了单级共源放大器、共源共栅放大器的工作点设置、小信号增益、输入阻抗和输出阻抗的计算。重点讨论了频率响应，包括单位增益带宽和相位裕度。 噪声分析： 深入探讨了半导体器件中的主要噪声源，包括热噪声（Johnson-Nyquist Noise）、散粒噪声（Shot Noise）和闪烁噪声（1/f Noise）。并解释了如何通过电路结构设计（如共源共栅结构）来优化信噪比（SNR）。 --- 本书的特点在于其对物理过程的深度挖掘，而非停留在现象描述。它提供了理解器件设计极限、预测新材料和新结构性能所必需的数学工具和概念框架，是迈向高级微电子设计与研究的坚实桥梁。

第0章 半导体与积体电路之发展史
0-1 半导体之缘起 0-2
0-2 电晶体 0-2
0-3 积体电路 0-4
0-4 半导体制程 0-4

第1章 半导体物理与材料(一)
1-1 原子模型与週期表 1-2
1-2 晶体结构 1-4
1-3 物质种类 1-7
1-4 本硅，质量作用定律 1-9
1-5 掺杂质，负型和正型 1-10

第2章 半导体物理与材料(二)
2-1 能带 2-2
2-2 电阻系数与薄片电阻 2-5
2-3 载子传输 2-9

第3章 积体电路(I)：半导体元件
3-1 二极体 3-2
3-2 双载子电晶体 3-5
3-3 金氧半场效电晶体 3-9
3-4 互补金氧半场效电晶体 3-12
3-5 电阻 3-13
3-6 电容 3-15
3-7 电感 3-16

第4章 积体电路(II)：制程、电路与佈局
4-1 双载子制程技术 4-2
4-2 MOS制程技术 4-5
4-3 电路与积体电路 4-6
4-4 IC设计原则 4-9
4-5 佈局原则 4-11

第5章 硅晶圆之制作(一)
5-1 原料配制 5-2
5-2 硅晶棒生长 5-3
5-3 晶片方向、切割和抛光 5-6

第6章 硅晶圆之制作(二)
6-1 晶体方向 6-2
6-2 晶体生长时掺杂质之分佈 6-4
6-3 晶体缺陷 6-6
6-4 十二吋晶圆效益分析 6-8

第7章 硅磊晶的成长(一)
7-1 磊晶膜 7-2
7-2 磊晶原理 7-5
7-3 磊晶膜之生长程序 7-10

第8章 硅磊晶的成长(二)
8-1 磊晶系统 8-2
8-2 磊晶膜之评估 8-5

第9章 氧化制程(一)
9-1 二氧化硅与氧化 9-2
9-2 热氧化炉 9-3
9-3 氧化程序 9-4
9-4 氧化膜之评估 9-7
9-5 氧化膜品质改进方法 9-9

第10章 氧化制程(二)
10-1 氧化膜厚度之决定 10-2
10-2 氧化反应 10-5
10-3 薄氧化层 10-6
10-4 热氧化时掺杂原子之重行分佈 10-7

第11章 掺杂质之扩散植入(一)
11-1 扩散概念 11-2
11-2 扩散过程 11-3
11-3 扩散之分佈曲线 11-12

第12章 掺杂质之扩散植入(二)
12-1 离子植入 12-2
12-2 火退火 12-6
12-3 离子佈植在CMOS积体电路制程上的应用 12-8
12-4 离子佈植制程实务 12-13

第13章 微影蚀刻术(一)
13-1 微影蚀刻技术 13-2
13-2 光罩之制作 13-2
13-3 光微影术 13-5
13-4 微影术之光源 13-10

第14章 微影蚀刻术(二)
14-1 湿、干蚀刻 14-2
14-2 湿蚀刻 14-2
14-3 干蚀刻 14-3
14-4 干蚀刻反应器 14-7

第15章 化学气相沈积
15-1 化学气相沈积概念 15-2
15-2 化学气相沈积流程 15-5
15-3 低压化学气相沈积 15-10
15-4 电浆化学气相沈积 15-10
15-5 光照射化学气相沈积 15-11
15-6 液相沈积 15-12

第16章 金属接触与蒸着
16-1 金属化之要求 16-2
16-2 真空蒸着 16-3
16-3 蒸着技术 16-8
16-4 真空蒸着程序 16-12
16-5 合金／火退火 16-14
16-6 铜制程技术 16-15

第17章 制程洁净控制与安全(一)
17-1 洁净程序与药品 17-2
17-2 水 17-3
17-3 空气／无尘室 17-5
17-4 人员 17-7
17-5 化学药品 17-8
17-6 气体 17-11

第18章 制程洁净控制与安全(二)
18-1 高压气瓶 18-2
18-2 设备上应注意事项 18-5
18-3 废气之排放 18-6
18-4 紧急时应注意事项 18-9

第19章 半导体元件之缩小
19-1 金氧半电晶体之缩小化 19-2
19-2 短通道效应 19-4

第20章 积体电路封装
20-1 积体电路封装 20-2
20-2 封装分类 20-3
20-3 封装流程 20-4

评分☆☆☆☆☆

這本《硅元件與積體電路制程(修订二版)》真是太對我胃口了！身為一個在台灣半導體產業打滾多年的工程師，我總是在尋找能深入了解最前沿製程技術的書籍。過去看了不少書，但很多都流於表面，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《硅元件與積體電路制程(修订二版)》完全打破了我的僵局！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，都有著相當扎實的理論基礎說明，而且搭配了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，而是深入剖析了其背後的物理機制，這對於我們在調控製程參數、優化良率時，提供了非常寶貴的思路。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，很多地方都更新了最新的技術進展，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《硅元件與積體電路制程(修订二版)》對我來說，更像是一本「工具書」和「啟發書」的結合體。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，或是面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。但自從閱讀了這本書之後，我發現自己對很多製程原理有了更深入的理解，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，作者詳細分析了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、以及側向蝕刻等關鍵參數。這讓我更加理解，當設備出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。書中也探討了「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，也有了更明確的方向。

评分☆☆☆☆☆

我對《硅元件與積體電路制程(修订二版)》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出身的背景，在進入這個行業後，我一直對許多製程的細節感到困惑，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，照亮了我前進的道路。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。他不僅列舉了各種可能影響良率的製程偏差，更深入分析了這些偏差是如何對電晶體的電性參數產生影響，進而導致最終的成品失效。這對於我們在日常工作中，如何精準地控制製程、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，作者還額外補充了一些關於製程中的「雜訊」與「污染」的防治措施，這點對於追求極致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《硅元件與積體電路制程(修订二版)》的時候，我心裡還有點小小的疑慮，畢竟「制程」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向設計和架構的內容，但這次被同事半推薦半「逼」著來翻翻看，沒想到，還真的讓我打開了新世界的大門！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，作者用了一個生動的比喻，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，都如同藝術家手中的畫筆，決定了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)的作用機制，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☆☆☆☆☆

坦白說，我本來以為《硅元件與積體電路制程(修订二版)》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，我才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，作者就詳細介紹了從早期的鋁線互連，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了更宏觀的認識。書中對「微縮」這個概念的探討，更是讓我印象深刻。作者解釋了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、速度等方面帶來的影響，並進一步探討了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，提供了非常清晰的思路。