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出版者:The MIT Press

作者:Shih-Chii Liu

出品人:

页数:454

译者:

出版时间:2002-11-15

价格:USD 62.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780262122559

丛书系列:

图书标签:

VLSI
模拟电路
集成电路设计
模拟集成电路
Analog IC Design
电路设计
半导体
模拟信号处理
CMOS
射频电路

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具体描述

Neuromorphic engineers work to improve the performance of artificial systems through the development of chips and systems that process information collectively using primarily analog circuits. This book presents the central concepts required for the creative and successful design of analog VLSI circuits. The discussion is weighted toward novel circuits that emulate natural signal processing. Unlike most circuits in commercial or industrial applications, these circuits operate mainly in the subthreshold or weak inversion region. Moreover, their functionality is not limited to linear operations, but also encompasses many interesting nonlinear operations similar to those occurring in natural systems. Topics include device physics, linear and nonlinear circuit forms, translinear circuits, photodetectors, floating-gate devices, noise analysis, and process technology.

《现代半导体工艺与器件物理》简介本书全面深入地探讨了现代半导体技术的核心——从基础的材料科学到尖端的集成电路制造工艺，再到支配器件性能的物理原理。它旨在为电子工程、材料科学和物理学领域的研究人员、工程师和高年级本科生提供一个坚实而全面的知识框架。本书的结构设计遵循了半导体技术从“原子到系统”的逻辑顺序。我们首先从半导体的本征物理性质入手，着重阐述晶体结构、能带理论、载流子输运机制以及掺杂对材料电学特性的深刻影响。随后，内容自然过渡到半导体器件的物理基础，详尽分析了PN结、肖特基势垒的形成及其在二极管中的应用。在器件物理部分，本书投入了大量篇幅构建和分析场效应晶体管（FET）的工作模型。特别地，对于占据当前微电子主导地位的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），我们不仅详细剖析了其工作原理、阈值电压的确定，还深入讨论了短沟道效应（SCE）的物理根源及其对现代集成电路设计带来的挑战。对于新型器件结构，如FinFET和GAAFET，本书也提供了基于物理原理的深入解读，展望了其在应对摩尔定律极限方面的潜力。制造工艺是实现这些复杂物理结构的桥梁。本书的第二大部分系统性地介绍了大规模集成电路（IC）制造的关键步骤。这包括对晶圆制备——从硅晶体生长到外延层生长的全过程的描述。然后，重点聚焦于光刻技术，这是决定器件密度的核心技术。我们详细阐述了从早期G线、I线到深紫外（DUV）和极紫外（EUV）光刻的演进，包括光刻胶的化学作用、掩模的制作、曝光过程中的衍射限制，以及关键的成像和放大原理。在图案转移方面，本书深入探讨了干法刻蚀技术。等离子体刻蚀的化学动力学、反应离子刻蚀（RIE）的各向异性机制、反应器设计及其对选择比和侧壁形貌的影响被细致地分析。材料沉积技术，如化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD），特别是原子层沉积（ALD）在实现超薄高介电常数栅氧化层（High-k/Metal Gate）结构中的作用，被给予了充分的重视。书中还涵盖了贯穿整个制造流程的掺杂技术（离子注入及其退火效应）、薄膜的湿法清洗技术，以及构建复杂多层互连系统的金属化工艺。对于互连线的挑战，如电阻-电容（RC）延迟、电迁移（Electromigration）和线间介质的绝缘性能，本书均提供了基于物理和工程学的解决方案和分析工具。为了使理论与实践紧密结合，本书在每一章节后都辅以了大量的例题和案例分析，这些案例均取材于当前半导体工业界面临的实际工程问题。例如，如何通过精确控制掺杂浓度和氧化层厚度来优化器件的跨导，或如何在特定刻蚀工艺中平衡侧壁保护层（passivation layer）的形成与刻蚀速率。本书的特色和优势在于： 1. 物理基础的深度耦合：摒弃了仅停留在表面电路模型的描述，而是深入到半导体材料的量子力学基础和载流子在电场与磁场中的行为，为理解器件极限提供了理论深度。 2. 工艺与器件的统一视角：强调了制造工艺参数（如掺杂剂的扩散温度、刻蚀的离子能量）如何直接映射到最终器件的电学特性（如阈值电压、亚阈值斜率），构建了“设计-工艺”一体化的思维模型。 3. 前沿技术的引入：覆盖了10纳米及以下节点所必需的关键技术，包括应变硅（Strained Silicon）的使用、先进的栅极堆叠技术（High-k/Metal Gate）、以及三维器件结构（如FinFET）的物理机制。 4. 实用性与学术性并重：既有对经典器件物理的严谨推导，也有对当前工业界标准流程的细致描述，确保读者能够将所学知识直接应用于研发和制造环境。本书不仅是学习半导体工程基础的优秀教材，也是半导体研发工程师在面对新材料、新结构和新工艺挑战时，寻求物理根源和系统性解决方案的权威参考手册。它清晰地展示了如何通过对微观物理过程的精确控制，来实现宏观层面上高性能、高集成度的集成电路。