Integrated Circuit Packaging, Assembly and Interconnections pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Greig, William J.

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:2007-3

价格:$ 179.67

装帧:HRD

isbn号码:9780387281537

丛书系列:

图书标签:

• 集成电路封装
• 芯片封装
• 组装技术
• 互连技术
• 电子封装
• 微电子
• 半导体
• 可靠性
• 先进封装
• 3D封装

固态电子器件的构造与性能：从材料到系统的深入解析 书籍名称：《固态电子器件的构造与性能：从材料到系统的深入解析》 内容简介 本书旨在为电子工程、材料科学以及物理学领域的专业人士、高级学生和研究人员提供一个全面且深入的视角，探讨现代固态电子器件（Solid-State Electronic Devices）的物理基础、材料选择、结构设计、制造工艺及其最终系统层级的性能表现。本书的重点在于阐明器件的内部机制如何直接影响其在真实应用环境中的工作特性，从而填补从微观材料科学到宏观系统集成的知识鸿沟。 全书共分为六个主要部分，共计二十章，内容层层递进，逻辑严密。 --- 第一部分：半导体物理基础与本征特性（Fundamental Semiconductor Physics and Intrinsic Properties） 本部分奠定了理解所有固态电子器件工作原理的理论基石。 第一章：能带理论与载流子动力学 深入探讨晶体周期势场下电子的能带结构，包括价带、导带、禁带宽度（Band Gap）的物理意义及其对材料电学特性的决定性作用。详细分析有效质量（Effective Mass）的概念，以及电子和空穴在晶格振动（声子）和杂质散射作用下的输运机制（迁移率、弛豫时间）。 第二章：掺杂半导体与费米能级调控 系统阐述了N型和P型掺杂的物理机制，重点分析不同掺杂浓度下费米能级的精确位置对载流子浓度的影响。讨论了在不同温度下的载流子统计分布，以及如何通过精确控制掺杂梯度实现对器件性能的预设。 第三章：空间电荷区与内建电场 剖析异质结（Heterojunction）和PN结（PN Junction）的形成过程，详细计算空间电荷区（Depletion Region）的宽度、势垒高度和内建电场强度。这是所有二极管和晶体管工作的基础。 --- 第二部分：核心器件的物理模型与特性（Physical Models and Characteristics of Core Devices） 本部分将理论知识应用于最基本的电子元件，构建其工作模型。 第四章：二极管的静态与动态模型 从扩散电流和漂移电流的角度推导理想PN结的伏安特性（I-V Curve）。深入探讨少数载流子的寿命、复合机制（Shockley-Read-Hall, Auger, 辐射复合），并建立能描述高注入和高频应用的非理想模型。 第五章：双极性晶体管（BJT）的载流子输运 详细分析BJT内部的电流传输机制，包括基区（Base）的扩散和漂移过程。建立Ebers-Moll模型和Spice模型，重点讨论基区宽度调制（Early Effect）、高注入效应和击穿机制。 第六章：场效应晶体管（FET）的导电机制 聚焦于MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的工作原理。从静电学角度分析栅氧化层（Gate Oxide）的电容特性，推导亚阈值区、线性区和饱和区的跨导方程。重点讨论短沟道效应（Short-Channel Effects）的物理根源及抑制策略。 --- 第三部分：先进器件结构与功能拓展（Advanced Device Architectures and Functional Expansion） 本部分着眼于突破传统结构的限制，实现更高性能和多功能集成。 第七章：功率半导体器件的挑战与优化 探讨宽禁带（Wide Band Gap）材料，如SiC和GaN，在功率电子中的应用。分析高临界电场强度下的雪崩击穿物理，并研究如Trench结构和场限结（Field Plates）等技术如何提升器件的耐压能力和开关速度。 第八章：光电子器件：发射与接收 深入解析LED和激光二极管（LD）的发光机制（注入复合与光子产生）。讨论光电二极管（PD）和雪崩光电二极管（APD）的光生载流子收集效率和噪声特性。 第九章：存储器单元的物理实现 详细考察易失性（如DRAM的电荷保持机制）和非易失性存储器（如Flash的隧道效应和浮栅电荷捕获）。探讨新兴的电阻式随机存取存储器（RRAM）的导电桥形成与断裂的动力学过程。 --- 第四部分：材料工程与界面科学（Materials Engineering and Interface Science） 本部分强调材料的微观结构对宏观电学性能的制约。 第十章：晶体生长与缺陷工程 研究半导体外延生长技术（如MBE和MOCVD）的物理过程，重点分析位错、点缺陷和表面粗糙度如何成为载流子散射中心和漏电流的来源。 第十一章：薄膜沉积与界面调控 探讨介质层、金属接触层（欧姆接触与肖特基接触）的沉积技术。分析界面陷阱密度（Interface Trap Density）对器件瞬态响应和可靠性的影响，以及钝化（Passivation）技术的重要性。 第十二章：应力与应变工程（Strain Engineering） 阐述晶格失配引起的内部应力如何影响能带结构和载流子有效质量，特别是对硅锗（SiGe）和SOI结构中迁移率的提升机理。 --- 第五部分：集成电路制造工艺流程的物理限制（Physical Limits in IC Fabrication Processes） 本部分关注从器件设计到实际生产过程中所面临的物理和化学挑战。 第十三章：光刻技术与衍射极限 分析深紫外（DUV）和极紫外（EUV）光刻的物理原理，重点讨论分辨率、线宽粗糙度（Line Edge Roughness, LER）及其对临界尺寸（CD）控制的挑战。 第十四章：刻蚀工艺的等向性与反应离子刻蚀（RIE） 从等离子体物理学角度解释反应离子刻蚀的物理轰击和化学反应机理。探讨高深宽比结构中侧壁剖面控制（Aspect Ratio Dependent Etching）的物理限制。 第十五章：金属互连与电迁移 研究集成电路中金属导线的电阻、电容和电感特性。详细分析高温和高电流密度下电迁移（Electromigration）的驱动力（电子风）和退化模型，这是现代芯片可靠性的关键瓶颈。 --- 第六部分：可靠性、噪声与系统级影响（Reliability, Noise, and System-Level Implications） 本书的最后部分将目光投向器件在实际工作环境下的长期表现和系统级集成。 第十六章：器件噪声的统计物理 系统分析半导体器件中的主要噪声源，包括热噪声（Johnson-Nyquist）、散粒噪声（Shot Noise）、闪烁噪声（1/f Noise）。建立噪声等效电路模型，用于评估射频（RF）和低噪声放大器（LNA）的性能。 第十七章：可靠性物理：TDDB与HCI 深入探讨介质层击穿（Time-Dependent Dielectric Breakdown, TDDB）的载流子注入和陷阱生成模型。分析高电场下载流子注入（Hot Carrier Injection, HCI）对栅氧的损伤机制及其对晶体管阈值电压的长期漂移效应。 第十八章：热管理与器件寿命 研究半导体芯片内部的热阻抗和功耗密度。通过热-电耦合模型分析结温（Junction Temperature）对载流子迁移率、漏电流和加速老化率的指数影响，强调散热设计对器件寿命的决定性作用。 第十九章：器件变异性（Variability）的统计学分析 分析随机过程（如杂质原子随机分布）如何导致芯片内晶体管参数（如阈值电压Vth）的统计性差异。引入参数的分布函数和敏感度分析。 第二十章：面向系统能效的器件设计 总结器件物理特性与系统级功耗（动态功耗与静态功耗）的关系。探讨亚阈值摆幅（Subthreshold Swing）的理论极限，以及如何通过新型器件（如FinFET/GAA）和材料选择来实现系统级能效的突破。 --- 本书特色： 本书严格侧重于底层物理机制与量化模型，详细剖析了从原子尺度缺陷到系统级性能衰减的完整链条。它不包含任何关于封装材料本身（如塑料、环氧树脂、引线键合技术或基板的电磁兼容性分析）的介绍，而是专注于半导体芯片内部活性区域的构造、物理过程、材料界面及其工作极限。本书的分析工具高度依赖于半导体物理、固体物理和电磁场理论。

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