納米集成電路FinFET器件物理與模型/集成電路科學與工程叢書

作者：(美)薩馬·K.薩哈|責編:劉星寧|譯者:丁扣寶
出版社：機械工業
ISBN：9787111694816

出版日期：2022/02/01
裝幀：平裝
頁數：238

人民幣：RMB 119 元售價：元

內容大鋼

    集成電路已進入納米世代，為了應對集成電路持續縮小面臨的挑戰，鰭式場效應晶體管（FinFET）應運而生，它是繼續縮小和製造集成電路的有效替代方案。本書講解FinFET器件電子學，介紹FinFET器件的結構、工作原理和模型等。
    本書主要內容有：主流MOSFET在22nm節點以下由於短溝道效應所帶來的縮小限制概述；基本半導體電子學和pn結工作原理；多柵MOS電容器系統的基本結構和工作原理；非平面CMOS工藝中的FinFET器件結構和工藝技術；FinFET基本理論；FinFET小尺寸效應；FinFET泄漏電流；FinFET寄生電阻和寄生電容；FinFET工藝、器件和電路設計面臨的主要挑戰；FinFET器件緊湊模型。
    本書內容詳實，器件物理概念清晰，數學推導詳盡嚴謹。本書可作為高等院校微電子學與固體電子學、電子科學與技術、集成電路科學與工程等專業的高年級本科生和研究生的教材和參考書，也可供相關領域的工程技術人員參考。

作者介紹

(美)薩馬·K.薩哈|責編:劉星寧|譯者:丁扣寶
薩馬·K.薩哈（Samar K.Saha）從印度Gauhati大學獲得物理學博士學位，在美國斯坦福大學獲得工程管理碩士學位。目前，他是加利福尼亞州聖塔克拉拉大學電氣工程系的兼職教授，也是Pros-picient Devices的首席研究科學家。自1984年以來，他在美國國家半導體、LSI邏輯、德州儀器、飛利浦半導體、Silicon Storage Technology、新思、DSM Solutions、Silterra USA和Su-Volta擔任各種技術和管理職位。他還曾在南伊利諾伊大學卡本代爾分校、奧本大學、內華達大學拉斯維加斯分校以及科羅拉多大學科羅拉多泉分校擔任教員。他撰寫了100多篇研究論文。他還撰寫了一本書Compact Models for Integrated Circuit Design: Conventional Transistors and Beyond（CRC出版社，2015年）；撰寫了關於TCAD的書Technology Computer Aided Design: Simulation for VLSI MOSFET（C.K.Sarkar主編，CRC出版社，2013年）中的一章「Introduction to Technology Computer-Aided Design」；擁有12項美國專利。他的研究興趣包括納米器件和工藝體系結構、TCAD、緊湊型建模、可再生能源器件、TCAD和研發管理。 Saha博士曾擔任美國電氣電子工程師學會（IEEE）電子器件分會（EDS）2016?2017年會長，目前擔任EDS高級前任會長、J.J.Ebers獎委員會主席和EDS評審委員會主席。他是美國電氣電子工程師學會（IEEE）會士、英國工程技術學會（IET）會士、IEEEEDS傑出講師。此前，他曾擔任EDS的前任初級會長；EDS頒獎主席；EDS評審委員會成員；EDS當選會長；EDS出版部副總裁；EDS理事會的當選成員；IEEEQuestEDS主編；EDS George Smith和Paul Rappaport獎主席；5區和6區EDS通訊編輯；EDS緊湊模型技術委員會主席；EDS北美西部區域/分會小組委員會主席；IEEE會議出版委員會成員；IEEETAB期刊委員會成員；聖克拉拉谷舊金山EDS分會財務主管、副主席、主席。

譯者序
前言
作者簡介
第1章  概述
  1.1  鰭式場效應晶體管（FinFET）
  1.2  集成電路製造中的MOSFET器件概況
    1.2.1  納米級MOSFET縮小的挑戰
      1.2.1.1  短溝道MOSFET中的泄漏電流
      1.2.1.2  MOSFET性能波動
    1.2.2  MOSFET縮小難題的物理機理
  1.3  替代器件概念
    1.3.1  無摻雜或輕摻雜溝道MOSFET
      1.3.1.1  深耗盡溝道MOSFET
      1.3.1.2  埋暈MOSFET
    1.3.2  薄體場效應晶體管
      1.3.2.1  單柵超薄體場效應晶體管
      1.3.2.2  多柵場效應晶體管
  1.4  VLSI電路和系統中的FinFET器件
  1.5  FinFET器件簡史
  1.6  小結
  參考文獻
第2章  半導體物理基礎
  2.1  簡介
  2.2  半導體物理
    2.2.1  能帶模型
    2.2.2  載流子統計
    2.2.3  本征半導體
      2.2.3.1  本征載流子濃度
      2.2.3.2  電子和空穴的有效質量
    2.2.4  非本征半導體
      2.2.4.1  非本征半導體中的費米能級
      2.2.4.2  簡並摻雜半導體中的費米能級
      2.2.4.3  半導體中的靜電勢和載流子濃度
      2.2.4.4  准費米能級
    2.2.5  半導體中的載流子輸運
      2.2.5.1  載流子漂移：載流子在電場中的運動
      2.2.5.2  載流子擴散
    2.2.6  載流子的產生-複合
      2.2.6.1  注入水平
      2.2.6.2  複合過程
    2.2.7  半導體基本方程
      2.2.7.1  泊松方程
      2.2.7.2  傳輸方程
      2.2.7.3  連續性方程
  2.3  n型和p型半導體接觸理論
    2.3.1  pn結的基本特徵
    2.3.2  內建電勢差
    2.3.3  突變結
      2.3.3.1  靜電學
    2.3.4  外加偏壓下的pn結

      2.3.4.1  單邊突變結
    2.3.5  pn結上的載流子輸運
      2.3.5.1  少數載流子濃度與結電勢的關係
    2.3.6  pn結I-V特性
      2.3.6.1  pn結泄漏電流的溫度依賴性
      2.3.6.2  pn結電流方程的局限性
      2.3.6.3  體電阻
      2.3.6.4  結擊穿電壓
    2.3.7  pn結動態特性
      2.3.7.1  結電容
      2.3.7.2  擴散電容
      2.3.7.3  小信號電導
    2.3.8  pn結等效電路
  2.4  小結
  參考文獻
第3章  多柵金屬-氧化物-半導體（MOS）系統
  3.1  簡介
  3.2  平衡態下多柵MOS電容器
    3.2.1  孤立的金屬、氧化物和半導體材料的特性
      3.2.1.1  功函數
    3.2.2  接觸形成MOS系統中的金屬、氧化物和半導體材料
      3.2.2.1  金屬柵功函數位於硅帶隙邊緣的MOS系統
      3.2.2.2  金屬柵功函數位於硅帶隙中央的MOS系統
    3.2.3  氧化層電荷
      3.2.3.1  界面陷阱電荷
      3.2.3.2  固定氧化層電荷
      3.2.3.3  氧化層陷阱電荷
      3.2.3.4  可動離子電荷
    3.2.4  氧化層電荷對能帶結構的影響：平帶電壓
    3.2.5  表面勢
  3.3  外加偏壓下的MOS電容器
    3.3.1  積累
    3.3.2  耗盡
    3.3.3  反型
  3.4  多柵MOS電容器系統：數學分析
    3.4.1  泊松方程
    3.4.2  靜電勢和電荷分佈
      3.4.2.1  半導體中的感生電荷
      3.4.2.2  表面勢公式
      3.4.2.3  閾值電壓
      3.4.2.4  表面勢函數
      3.4.2.5  反型電荷密度的統一表達式
  3.5  量子力學效應
  3.6  小結
  參考文獻
第4章  FinFET器件工藝概述
  4.1  簡介
  4.2  FinFET製造工藝
  4.3  體FinFET製造
    4.3.1  起始材料

    4.3.2  阱的形成
      4.3.2.1  p阱的形成
      4.3.2.2  n阱的形成
    4.3.3  Fin圖形化：間隔層刻蝕技術
      4.3.3.1  芯軸圖形化
      4.3.3.2  氧化物間隔層形成
      4.3.3.3  硅Fin形成
    4.3.4  非傳統的阱形成工藝
    4.3.5  柵極定義：多晶硅dummy柵形成
    4.3.6  源漏延伸工藝
      4.3.6.1  nFinFET源漏延伸形成
      4.3.6.2  pFinFET源漏延伸形成
    4.3.7  凸起源漏工藝
      4.3.7.1  SiGepFinFET凸起源漏形成
      4.3.7.2  SiCnFinFET凸起源漏形成
      4.3.7.3  凸起源漏硅化
    4.3.8  替代金屬柵形成
      4.3.8.1  多晶硅dummy柵去除
      4.3.8.2  高k柵介質淀積
      4.3.8.3  金屬柵形成
    4.3.9  自對準接觸形成
      4.3.9.1  金屬化
  4.4  SOI-FinFET工藝流程
    4.4.1  起始材料
    4.4.2  Fin圖形化：間隔層刻蝕技術
      4.4.2.1  芯軸圖形化
      4.4.2.2  氧化物間隔層形成
      4.4.2.3  硅Fin形成
    4.4.3  體硅FinFET與SOI-FinFET製造工藝比較
  4.5  小結
  參考文獻
第5章  大尺寸FinFET器件工作原理
  5.1  簡介
  5.2  FinFET器件的基本特徵
  5.3  FinFET器件工作
  5.4  漏極電流公式
    5.4.1  靜電勢的推導
    5.4.2  對稱DG-FinFET的連續漏極電流方程
    5.4.3  對稱DG-FinFET的區域漏極電流公式
      5.4.3.1  閾值電壓公式
      5.4.3.2  線性區Ids方程
      5.4.3.3  飽和區Ids方程
      5.4.3.4  亞閾值電導
  5.5  小結
  參考文獻
第6章  小尺寸FinFET：物理效應對器件性能的影響
  6.1  簡介
  6.2  短溝道效應對閾值電壓的影響
    6.2.1  特徵長度公式
    6.2.2  溝道勢

    6.2.3  閾值電壓滾降
    6.2.4  DIBL效應對閾值電壓的影響
  6.3  量子力學效應
    6.3.1  體反型
    6.3.2  量子力學效應對遷移率的影響
    6.3.3  量子力學效應對閾值電壓的影響
    6.3.4  量子力學效應對漏極電流的影響
  6.4  表面遷移率
  6.5  高電場效應
    6.5.1  速度飽和
    6.5.2  溝道長度調製
  6.6  輸出電阻
  6.7  小結
  參考文獻
第7章  FinFET中的泄漏電流
  7.1  簡介
  7.2  亞閾值泄漏電流
  7.3  柵致漏極和源極泄漏電流
    7.3.1  柵致漏極泄漏電流的計算
    7.3.2  柵致源極泄漏電流的計算
  7.4  碰撞電離電流
  7.5  源漏pn結泄漏電流
  7.6  柵氧化層隧穿泄漏電流
  7.7  小結
  參考文獻
第8章  FinFET中的寄生元件
  8.1  簡介
  8.2  源漏寄生電阻
    8.2.1  凸起源漏FinFET結構
    8.2.2  源漏串聯電阻分量
      8.2.2.1  接觸電阻
      8.2.2.2  擴展電阻
      8.2.2.3  源漏延伸電阻
  8.3  柵極電阻
  8.4  寄生電容元件
    8.4.1  柵極交疊電容
    8.4.2  邊緣電容
      8.4.2.1  Fin柵邊緣電容
      8.4.2.2  柵接觸邊緣電容
  8.5  源漏pn結電容
    8.5.1  反向偏置電容
    8.5.2  正向偏置電容
  8.6  小結
  參考文獻
第9章  FinFET工藝和器件技術的挑戰
  9.1  簡介
  9.2  工藝技術挑戰
    9.2.1  光刻挑戰
      9.2.1.1  多重圖形ArF光刻
      9.2.1.2  極紫外光刻

    9.2.2  工藝整合挑戰
      9.2.2.1  精確和均勻Fin圖形化
      9.2.2.2  柵極和間隔層圖形化
      9.2.2.3  Fin中均勻結的形成
      9.2.2.4  應力工程
      9.2.2.5  高k介質和金屬柵
      9.2.2.6  波動性控制
      9.2.2.7  空間挑戰
    9.2.3  摻雜注入挑戰
      9.2.3.1  保形摻雜
      9.2.3.2  損傷控制
    9.2.4  刻蝕挑戰
      9.2.4.1  Fin刻蝕中的深度載入控制
      9.2.4.2  柵極刻蝕控制
      9.2.4.3  柵極的STI工藝
      9.2.4.4  柵極工藝
  9.3  器件工藝挑戰
    9.3.1  多閾值電壓器件
    9.3.2  寬度離散化
    9.3.3  晶體取向
    9.3.4  源漏串聯電阻
  9.4  FinFET電路設計的挑戰
  9.5  小結
  參考文獻
第10章  用於電路模擬的FinFET緊湊模型
  10.1  簡介
  10.2  器件緊湊模型
  10.3  公共多柵FinFET緊湊模型
    10.3.1  核心模型
      10.3.1.1  靜電學
      10.3.1.2  漏極電流模型
    10.3.2  實際器件效應的建模
      10.3.2.1  短溝道效應
      10.3.2.2  量子力學效應
      10.3.2.3  遷移率退化
      10.3.2.4  速度飽和
      10.3.2.5  源漏串聯電阻
  10.4  動態模型
    10.4.1  公共多柵C-V模型
  10.5  閾值電壓波動性
  10.6  小結
  參考文獻

同類熱銷排行榜

最近瀏覽的商品

納米集成電路FinFET器件物理與模型/集成電路科學與工程叢書