半導體製程概論, 4/e

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半導體製程概論, 4/e

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內容描述

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本書特色
1.深入淺出說明半導體元件物理和積體電路結構、原理及製程。
2.從矽導體之物理概念開始，一直到半導體結構、能帶作完整的解說，使讀者學習到全盤知識。
3.圖片清晰，使讀者一目瞭然更容易理解。
4.適用於大學、科大電子、電機系「半導體製程」或「半導體製程技術」課程或相關業界人士及有興趣之讀者。
內容簡介
全書分為五篇，第一篇(1～3章)探討半導體材料之基本特性，從矽半導體晶體結構開始，到半導體物理之物理概念與能帶做完整的解說。第二篇(4～9章)說明積體電路使用的基礎元件與先進奈米元件。第三篇(10～24章)說明積體電路的製程。第四篇(25～26章)說明積體電路的故障與檢測。第五篇(27～28章)說明積體電路製程潔淨控制與安全。全書通用於大專院校電子、電機科系「半導體製程」或「半導體製程技術」課程作為教材。

目錄大綱

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前言 半導體與積體電路之發展史
0-1 半導體之緣起 (Semiconductor History)
0-2 電晶體 (Transistor)
0-3 積體電路 (Integrated Circuit)
0-4 半導體製程 (Semiconductor Processes)

第一篇 半導體材料與物理

第1章 晶體結構與矽半導體物理特性
1-1 原子模型與週期表 (Atomic Model and Periodic)
1-2 晶體結構 (Crystal Structure)
1-3 物質導電性 (Material Conductivity)
1-4 本質矽，質量作用定律 (Intrinsic Silicon, Mass-action Law)
1-5 摻雜質，負型和正型 (Dopant, n-type and p-type)
習題
第2章 半導體能帶與載子傳輸
2-1 能帶 (Energy Band)
2-2 電阻係數與薄片電阻 (Resistivity and Sheet Resistance)
2-3 載子傳輸 (Carrier Transport)
習題
第3章 化合物半導體晶體結構與物理特性
3-1 化合物半導體 (Compound Semiconductors)
3-2 砷化鎵晶體結構及能帶 (Crystal Structure and Energy Band of Gallium Arsenide)
3-3 氮化鎵晶體結構及能帶 (Crystal Structure and Energy Band of Gallium Nitride)
3-4 碳化矽晶體結構與能帶 (Crystal Structure and Energy Band of Silicon Carbide)
3-5 摻雜質，負型和正型 (Dopant, n-type and p-type)
3-6 砷化鎵、氮化鎵、碳化矽與矽比較 (Comparison of GaAs、GaN、SiC and Si)
習題

第二篇 半導體元件

第4章 半導體基礎元件
4-1 二極體 (Diode)
4-2 雙載子電晶體 (Bipolar Transistor)
4-3 金氧半場效電晶體 (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)
4-4 互補金氧半場效電晶體 (CMOS，Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)
4-5 半導體記憶體 (Semiconductor Memory)
4-5-1 半導體揮發性記憶體 (Semiconductor Volatile Memory)
4-5-2 半導體非揮發性記憶體 (Semiconductor Nonvolatile Memory)
4-6 電阻 (Resistor)
4-7 電容 (Capacitor)
4-8 電感 (Inductor)
習題
第5章 接面能帶圖與費米能階
5-1 半導體狀態密度 (Density of States)
5-2 純半導體費米分布函數 (Fermi Distribution Function of Intrinsic Semiconductor)
5-3 摻雜半導體費米分布函數 (Fermi Distribution Function of Doped Semiconductors)
5-4 接面能帶圖與費米能階 (Junction Band Diagram and Fermi Level)
習題
第6章 積體電路製程與佈局
6-1 雙載子製程技術 (Bipolar Fabrication Technology)
6-2 金氧半場效電晶體製程技術 (MOSFET Fabrication Technology)
6-3 電路與積體電路 (Circuit and Integrated Circuit)
6-4 設計原則 (Design Rules)
6-5 佈局 (Layout)
第7章 半導體元件縮小化與先進奈米元件
7-1 金氧半場效電晶體之縮小化 (Scaling of MOSFET)
7-2 短通道效應 (short-channel effects)
7-2-1 速度飽和效應 (velocity saturation)
7-2-2 通道長度調變效應 (channel-length modulation)
7-2-3 次臨界電流效應 (subthreshold current)
7-2-4 擊穿效應 (punch through)
7-2-5 CMOS栓啟效應 (latch-up)
7-3 SOI場效電晶體 (SOI-MOSFET)
7-4 奈米鰭式場效電晶體 (FinFET)
7-5 三維積體電路 (3 Dimensional IC)
習題
第8章 高速與高功率電晶體
8-1 砷化鎵金半場效電晶體 (GaAs Metal-Semiconductor Field Effect Transistor)
8-2 砷化鎵高電子遷移率電晶體 (GaAs High Electron Mobility Transistor)
8-3 氮化鎵高電子遷移率電晶體 (GaN High Electron Mobility Transistor)
8-4 碳化矽金氧半場效電晶體 (SiC Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
習題
第9章 半導體光電元件
9-1 發光二極體 (light emitting diode)
9-2 雷射二極體 (Laser Diode)
9-3 光感測器 (Photodetector)
9-3-1 p-n光電二極體 (p-n Photodiode)
9-3-2 p-i-n光電二極體 (p-i-n Photodiode)
9-3-3 光電電晶體 (Phototransistor)
9-4 太陽電池(Solar Cell)
9-4-1 PERL太陽電池 (PERL Solar Cell)
9-4-2 串級太陽電池 (Tandem Solar Cell)
9-4-3 非晶太陽電池 (Amorphous Solar Cell)
9-4-4 聚光 (Optical Concentration)
習題

第三篇 積體電路製程與設備

第10章 矽晶棒之生長
10-1 原料配製 (Starting Materials)
10-2 矽晶棒生長 (Silicon Ingot Growth)
10-3 晶體生長時摻雜質之分佈 (Dopants Distribution in Crystal Growth)
10-4 晶體缺陷（Crystal Defects）
習題
第11章 矽晶圓之製作
11-1 晶體方向（Crystal Orientation）
11-2 晶片方向、切割和拋光 (Orientation、Sawing and Polishing)
11-3 十二吋晶圓效益分析（Benefit Analysis of 12 Inch wafer）
習題
第12章 化合物半導體晶棒生長
12-1 砷化鎵晶棒生長 (Gallium Arsenide Ingot Growth)
12-2 生長 (Gallium Nitride Ingot Growth)
12-3 碳化矽晶棒生長 (Silicon Carbide Ingot Growth)
12-3-1 高溫物理氣相沉積法 (HTPVD)
12-3-2 高溫化學氣相沉積法 (HTCVD)
習題
第13章 矽磊晶生長
13-1 磊晶膜（Epitaxial Layer）
13-2 矽磊晶生長（Silicon Epiatxy）
13-3 矽磊晶膜生長程序（Growth Process of Si Epitaxial Layer）
習題
第14章 矽磊晶系統
14-1 矽磊晶系統（Epitaxy Systems）
14-2 矽磊晶生長系統之評估（Evaluation of Epitaxial Systems）
習題
第15章 化合物半導體磊晶成長
15-1 砷化鎵磊晶成長（GaAs Epitaxy）
15-1-1 砷化鎵氫化物氣相磊晶 (Hydride Vapor Phase Epitaxy-HVPE)
15-1-2 砷化鎵有機金屬化學氣相磊晶
15-2 氮化鎵磊晶生長（GaN Epitaxy）
15-2-1 氮化鎵氫化物氣相磊晶 (Hydride Vapor Phase Epitaxy-HVPE)
15-2-2 氮化鎵有機金屬化學氣相磊晶
15-3 碳化矽磊晶生長（SiC Epitaxy）
習題
第16章 矽氧化膜生長
16-1 熱氧化爐（Thermal Oxidation Furnace）
16-2 矽氧化程序（Oxidation Process）
16-3 乾濕氧化與膜厚（Dry and Wet Oxidation and Thickness）
16-4 矽氧化膜厚度評估（Oxide Evaluation）
16-5 熱氧化時摻雜原子之重行分佈 (Redistribution of Dopant Atoms During Thermal Oxidation）
習題
第17章 矽氧化膜生長機制
17-1 二氧化矽與氧化（Silicon Dioxide and Oxidation）
17-2 氧化機制（Oxidation Mechanism）
17-3 超薄氧化層（Ultra-Thin Oxide）
17-4 氧化膜品質評估（Oxide Quality Evaluation）
17-5 氧化膜品質改進方法（Improvement of Oxide Quality）
習題
第18章 摻雜質之擴散植入
18-1 擴散概念 (Concept of Diffusion)
18-2 擴散過程 (Diffusion Process)
18-3 擴散之分佈曲線 (Distribution of Diffusion)
習題
第19章 摻雜質之離子佈植
19-1 離子佈植 (Ion Implantation)
19-2 退火 (Annealing)
19-3 離子佈植在CMOS積體電路製程上的應用(Ion Implantation in CMOS IC Fabrication)
19-3-1 調整電晶體臨界電壓 (Adjustment of Transistor Threshold
Voltage)
19-3-2 形成N及P型井區 (Formation of N and P Wells)
19-3-3 電晶體的隔離 (Isolation)
19-3-4 形成電晶體的源極與汲極 (Formation of Source and Drain)
19-3-5 形成低摻雜濃度的汲極 (Lightly-Doped Drain Formation)
19-3-6 摻雜複晶矽 (Poly-silicon Doping)
19-3-7 SOI晶圓生長備製 (Preparation of SOI Wafer)
19-4 離子佈植製程實務 (Practices of Ion Implantation)
19-4-1 晶圓冷卻 (Wafer Cooling)
19-4-2 光阻問題 (Resist Problems)
19-4-3 電荷中和 (Charge Neutralization)
19-4-4 微塵與污染 (Dust and Contamination)
習題
第20章 微影技術
20-1 微影蝕刻術 (Lithography)
20-2 光罩之製作 (Fabrication of Mask)
20-3 光微影術 (photolithography)
20-4 光解析增強微影術 (Resolution Enhancement Techniques)
20-5 微影術之光源 (Photolithographic sources)
20-5-1 電子束微影曝光系統 (Electron Beam Lithography)
20-5-2 極深紫外光微影曝光系統 (Extreme Ultraviolet Lithography)
習題
第21章 蝕刻技術
21-1 濕蝕刻 (Wet Etching)
21-1-1 矽濕蝕刻 (Si Wet Etching)
21-1-2 化合物半導體濕蝕刻 (Compound Semiconductor Wet Etching)
21-2 乾蝕刻 (Dry Etching)
21-2-1 電容耦合式電漿蝕刻機 (Capacitively Coupled Plasma etcher)
21-2-2 活化離子蝕刻機 (RIE-Reactive Ion Etcher)
21-2-3 邊牆機制輔助非等向性蝕刻 (Anisotropic Etching Assisted by Sidewall Mechanism)
21-2-4 電感耦合式電漿蝕刻機 (Inductively Coupled Plasma Etcher-ICP)
21-2-5 遠端電漿蝕刻機 (Remote Plasma Etcher)
21-2-6 化合物半導體乾蝕刻 (Compound Semiconductor Dry Etching)
21-2-7 原子層蝕刻技術 (Atomic Layer Etching)
21-2-8 聚焦離子束 (Focused Ion Beam, FIB)
21-2-9 化學機械拋光 (Chemical-mechanical polishing, CMP)
習題
第22章 化學氣相沉積
22-1 化學氣相沉積概念 (Introduction of CVD)
22-2 化學氣相沉積流程 (CVD Procedures)
22-3 低壓化學氣相沉積 (Low Pressure CVD - LPCVD)
22-4 電漿化學氣相沉積 (Plasma CVD - PCVD)
22-5 光照化學氣相沉積 (Photo-CVD)
22-6 原子層沉積 (Atomic Layer Deposition)
22-7 液相沉積法 (Liquid Phase Deposition)
習題
第23章 金屬接觸與沉積
23-1 金屬化之要求 (Metallization Requirements)
23-2 真空沉積 (Vacuum Deposition)
23-3 沉積技術 (Deposition Techniques)
23-4 真空沉積程序 (Vacuum Deposition Procedure)
23-5 合金/退火 (Alloy/Annealing)
23-6 金屬矽化物 (Silicide)
23-6-1 摻雜多晶矽 (Doped Polysilicon)
23-6-2 金屬矽化物與多晶矽化物 (Silicide and Polycide)
23-7 銅製程技術 (Copper Processes)
習題
第24章 積體電路封裝
24-1 積體電路封裝 (IC Package)
24-1-1 積體電路中半導體元件失效的主因 (IC Failure Analysis)
24-1-2 封裝的功能 (Function of Packaging)
24-1-3 積體電路封裝材料的要求 (Material Requirements)
24-2 封裝分類 (Classification)
24-3 封裝流程 (Packaging Flow Chart)
24-3-1 背面研磨 (Back-Side Grinding)
24-3-2 晶片揀選 (Chip Sorting)
24-3-3 晶圓切割 ( Sawing)
24-3-4 銲晶 (Die Attaching)
24-3-5 銲線 (Wire Bonding)
24-3-6 封膠 (Molding)
24-3-7 電鍍 (Solder Plating)
24-3-8 彎腳成形 (Forming)
24-3-9 最後測試 (Final Testing)
24-3-10 打包 (Packing)
24-4 三維封裝 (3 Dimensional Package)
習題

第四篇 積體電路故障與檢測

第25章 可靠度與功能性檢測
25-1 可靠度基本概念 (Basic Idea of Reliability)
25-2 可靠度檢測 (Reliability Testing)
25-3 故障模型 (Failure Models)
25-3-1 故障平均壽命 (Mean-time-to-failure，MTTF)
25-3-2 平均故障間隔時間 (Mean-Time-Between-Failure, MTBF)
25-4 電磁干擾 (EMI)
25-5 靜電效應 (ESD)
25-6 功能性檢測 (Function Testing)
25-6-1 可檢測設計 (Design for Testability)
25-6-2 內建式自我檢測 (Built-in Self-Test, BIST)
25-6-3 可修護 (Repairable)
習題
第26章 材料特性檢測
26-1 表面形態分析儀器 (Surface Morphology Analysis Instruments)
26-1-1 光學顯微鏡 (Optical Microscope-OM)
26-1-2 掃描式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscopy- SEM)
26-1-3 原子力顯微鏡 (Atomic Force Microscopy-AFM)
26-2 晶體結構分析儀器 (Crystal Structure Analysis Instruments)
26-2-1 X光繞射光譜 (X-ray Diffraction Spectrum)
26-2-2 穿透式電子顯微鏡 (Tunneling Electron Microscopy-TEM)
26-3 組成分析儀器 (Composition Analysis Instruments)
26-3-1 二次離子質譜儀 (Secondary Ion Mass Spectrometer-SIMS)
26-3-2 傅立葉轉換紅外光頻譜儀 (Fourier Transform Infrared spectroscopy: FTIR)
26-3-3 歐傑電子光譜儀 (Auger Electron Spectroscopy-AES)
26-3-4 X射線光電子能譜儀 (X-Ray Photoelectron Spectroscopy-XPS)或化學分析電子光譜 (Electron Spectrometry for Chemical Analysis-ESCA)
26-3-5 拉曼光譜儀 (Raman Spectroscopy)
26-3-6 光激光譜儀 (Photoluminescence Spectroscopy-PL)
習題

第五篇 製程潔淨控制與安全

第27章 製程潔淨控制與安全(一)
27-1 潔淨程序 (Cleaning Procedures)
27-2 水 (Water)
27-3 空氣/無塵室 (Air/Clean Room)
27-4 人員 (Personnel)
27-5 化學藥品 (Chemicals)
27-6 氣體 (Gases)
習題
第28章 製程潔淨控制與安全(二)
28-1 高壓氣瓶 (High Pressure Cylinder)
28-1-1 高壓氣瓶之使用 (Usage of High Pressure Cylinder)
28-1-2 高壓氣瓶的貯存 (Storage of High Pressure Cylinder)
28-2 壓力調節器 (Pressure Regulator)
28-3 吹淨 (Blow Up)
28-4 洩漏偵測 (Leak Check)
28-5 設備上應注意事項 (Equipment Check)
28-6 廢氣之排放 (Exhaust)
28-6-1 氣體排放 (Gases Exhaust)
28-6-2 排放氣體的除害處理 (Toxic Gases Treatment)
28-7 緊急時應注意事項 (Emergency)
28-7-1 洩漏氣體時的緊急處置 (Emergency Treatment of Gases Leak)
28-7-2 發生火警時的緊急處置 (Emergency Treatment of Fire Alarm)
28-7-3 中毒時的緊急處置 (Emergency Treatment of Poisoning)
28-7-4 預防 (Precaution)
習題

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