半導(dǎo)體集成電路術(shù)語解釋

集膚效應(yīng)在微波頻率時(shí)，導(dǎo)體的電流密度將不會(huì)是平均分布于整個(gè)導(dǎo)體內(nèi)部，而是在外表四周有較大的集中于外表處?！?lt;<圖一>>criticaldepth〉的大小，此深度的電流密度大小恰好為外表電流密度大1/e......(1)，f，μH/m〉，ρmho/m〉。由(1)可知，當(dāng)頻率愈高時(shí)，臨界深度將會(huì)愈小，結(jié)果造成等效阻值上升。因此在高頻時(shí)，電阻大小隨著頻率而變的情形，就必需加以考慮進(jìn)去。ICICdesign〉、晶圓加工〈waferfabrication〉、封裝〈packaging〉及測試〈test〉四大部份，其關(guān)系如以下圖所示：IC目的在產(chǎn)生布局圖〈layout〉，它能定義出晶圓加工制程中所需要的各層圖案〈pattern〉。藉由布局圖，可做成晶圓加工制程中所需要的各道光罩〈maskorreticle〉。接下來的晶圓加工制程，可以說是整個(gè)IC個(gè)部份就是要將上一個(gè)設(shè)計(jì)程序所設(shè)計(jì)出來的電路及電子組件，能在晶圓上加以實(shí)現(xiàn)。而電路上所用到的電子組件〈晶體管、電阻、電容、電感...〉及其間的聯(lián)機(jī)〈interconnection〉，則必需靠各單元制程〈氧化、黃光微影、薄膜沉積、蝕刻、參雜...〉間的反復(fù)協(xié)作才能完成。光罩在此的功用在于能定義出各層薄膜的圖案、組件區(qū)域，或組件間的聯(lián)機(jī)情形，以達(dá)所要的電路功能及規(guī)格。所謂的Fab.〉現(xiàn)有的技術(shù)力量及儀器設(shè)備，完成其晶圓加工制程之意。waferprobeinkdot〉。后將晶圓切割成一小片一小片的晶粒，好的晶粒才會(huì)送到構(gòu)裝〈packaging〉廠加以構(gòu)裝。痕...〉或免于水氣微塵的滲入。除此以外，它還要供給內(nèi)部晶粒電極和外部電路板相連的管道〈藉由內(nèi)部打線，再用ICpinIC都是構(gòu)裝技術(shù)必需考量的。構(gòu)裝后的IC為了品質(zhì)確實(shí)認(rèn)，會(huì)進(jìn)展測試〈test〉的步驟。在這里會(huì)進(jìn)展一連串的電氣測試，如速度、功率消耗...等，唯有符合客戶需求規(guī)格的IC主動(dòng)被動(dòng)的爭論，不過大家對(duì)于主動(dòng)及被動(dòng)組件的分別似乎有不同的看法。這個(gè)話題也曾經(jīng)困擾過元素，在此元素不爭論真正的說法為何，只把我從書上找到的定義條列于下，供大家參考：以下說法取自〝電子學(xué)辭典--伊恩R辛克萊〈IanR.Sinclair〉著；葛登巴爾繪圖；陳蔭民、潘大連譯--貓頭鷹--ISBN957-8686-99-4〞。名詞activecomponent主動(dòng)組件

說明又稱主動(dòng)器件〈activedevice〉。一種能增加信號(hào)功率的電路組件。主動(dòng)組件在工作時(shí)需電源，才能有可量功率增益〈powergain〉，這與電壓增益或電流增益不同。不能產(chǎn)生功率增益〈powergain〉的組件〈component〉。諸passivecomponent如電阻器、電容器和線性電感器〈包括變壓器〉都是被動(dòng)的。有電被動(dòng)組件 性作用，如在磁放大器〈magneticamplifier〉中，能使組件歸入主動(dòng)組件〈activecomponent〉中。--ISBN957-8306-62-8--p214〞中有提到：在電子學(xué)中，我們一般把真空管、晶體管等，具有掌握電壓或電流的力量，可以完成開關(guān)或者達(dá)成增益功能的組件稱為主動(dòng)組件，而把像電阻器、電容器、電感器等不能做上述功能的組件稱為被動(dòng)組件。半導(dǎo)體半導(dǎo)體〈semiconductor〉，顧名思義，是導(dǎo)電力介于金屬等導(dǎo)體和玻璃等非導(dǎo)體間的物質(zhì)。假設(shè)1e31e-10(ohm-cm)-12.5e-6ohm-cm，而玻璃則幾乎為無限大。會(huì)有這種現(xiàn)象是由于物質(zhì)內(nèi)部電子分布在不同的能量范圍〈或稱能帶，energyband〉內(nèi)，其中可讓電子自由移動(dòng)的能帶稱為導(dǎo)電帶〈conductionband〉，除非導(dǎo)帶內(nèi)有電子可自由活動(dòng)，否則物質(zhì)將無法經(jīng)由電子來bandbandgap躍升至電導(dǎo)電帶后，方可成為導(dǎo)電電子。例如玻璃，即是由于這能隙太大，使得電子在室溫下無法跳動(dòng)至導(dǎo)電帶自由活動(dòng)，所以是非導(dǎo)體。至于半導(dǎo)體，其能量障礙不是很大，低于非導(dǎo)體，所以在高溫、照光等賜予能量的狀況或適量用半導(dǎo)體這種可隨環(huán)境、參質(zhì)的參加等而轉(zhuǎn)變其導(dǎo)電力量之特性，進(jìn)展出多項(xiàng)的應(yīng)用產(chǎn)品。半導(dǎo)體的應(yīng)用范圍很廣，包括二極管、晶體管等電子組件及發(fā)光二極管、雷射二極管、各類檢半導(dǎo)體的蹤跡。半導(dǎo)體材料又可分為元素半導(dǎo)體〈elementsemiconductor〉及化合物半導(dǎo)體〈compoundsemiconductor〉。元素半導(dǎo)體是由單一元素所組成的半導(dǎo)體，如Si、GeGaAs、ZnS半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分類大致可分為三類。第一類的半導(dǎo)體廠商本身有完整的設(shè)計(jì)力量，且擁有晶圓制造廠，可以生產(chǎn)自有品牌的產(chǎn)品，如國內(nèi)的華邦、旺宏，國外的CPUIntelIDM〈IntegratedDeviceManufacturing，整合組件制造〉。其次類半導(dǎo)體廠商專事晶圓制造生產(chǎn)，本身擁有晶圓廠但不做設(shè)計(jì)，成為專業(yè)的晶圓代工廠〈Foundry〉，如臺(tái)積電、聯(lián)電等。FablessDesignHouse。IBM晶圓代工廠。原子間結(jié)合力分述于下：離子鍵〈ionicbond〉：典型的例子為氯化鈉〈NaCl〉晶體，這種鍵結(jié)主要來自于正負(fù)離子間的庫倫吸引力，因此構(gòu)造較穩(wěn)定。會(huì)形成正負(fù)離子的緣由在于原子間的電子轉(zhuǎn)移，以氯化鈉等1金屬和7族鹵素元素的結(jié)合為例，堿金屬最外圍1個(gè)價(jià)電子會(huì)傾向于填滿鹵素最外圍的電子軌道，形子〈鹵素原子從堿金屬原子獲得一個(gè)電子后帶負(fù)電〉便會(huì)以庫倫力結(jié)合，這就是所謂的離子鍵。bond〉：共價(jià)鍵顧名思義，就是相鄰原子共享彼此的價(jià)電子，來滿足自身電GaAs〉則可能帶有局部別子鍵成分在內(nèi)。共價(jià)鍵的結(jié)合力較金屬鍵為弱，這也是半導(dǎo)體之所以導(dǎo)電率為〝半〞的緣由之一。金屬鍵：全部的價(jià)電子為共有的情形下，使得失去價(jià)電子的原子和由共有價(jià)電子所形成的電子成價(jià)電子可在金屬晶體內(nèi)部自由活動(dòng)，可以解釋為什幺金屬是電的良導(dǎo)體。vanderWaals〉：產(chǎn)生緣由為原子或分子間的電偶極作用力。由于電子繞中心原謂的電偶極。不同原子和分子便可藉由這微弱的吸引力而結(jié)合。原子核便會(huì)暴露于外，可以再去吸引其它電子親和力大的原子，形成所謂的氫鍵。特性皆來自于半導(dǎo)體本身共價(jià)鍵構(gòu)造的關(guān)系。晶圓晶圓，wafer，是VLSIIC就是我們一般常聽到的底材〈substrate〉。以硅晶圓來說，它的來源是石英〈主成份為氧化硅〉。剛開挖出來的石英礦，必需經(jīng)過純化、高溫溶解、蒸溜、沉積等步驟，得到所謂高純度的硅棒〈siliconrod〉，但這時(shí)候的硅并非是結(jié)晶、FloatZone、FZFZsiliconingot〉，其雜質(zhì)濃度一般會(huì)較低。grindingslicinglappingetchingpolishing、cleaning及inspection步驟，最終一片片的晶圓才會(huì)被包裝起來，以保持外表的無污染及平坦性。盡管如此，晶圓在使用之前，仍須經(jīng)過化學(xué)物品的清洗，確保其外表品質(zhì)。晶圓的大小〈指其直徑〉由早先的三吋〈約7.520的十二吋、十六吋等大尺吋方向前進(jìn)，主要是為了提高VLSIIC身的競爭力。雙原子晶格振動(dòng)primitiveunitcell〉是由兩個(gè)原子所組成。本文假設(shè)此兩個(gè)ω-qdispersionrelation〉。1DMm〈Mm〉，受到擾動(dòng)后的位移分別為uv，a，如以下圖所示：依據(jù)牛頓其次運(yùn)動(dòng)定律，可以得到M和m第n個(gè)晶格原子所受力情形：......(1)......(2)Hook”slawβ設(shè)對(duì)任一晶格原子來說都是一樣的〉。通常在處理此類振動(dòng)問題時(shí)，都會(huì)把它假設(shè)為簡諧振蕩器〈simpleharmonicoscillator〉，因此其波動(dòng)應(yīng)分別具有下面的形式：......(3)......(4)其中A、B分別代表原子M和m振幅，q代表此波動(dòng)函數(shù)的波向量〈波數(shù)〉。(3)、(4)分別帶入(1)、(2)，為了求得non-trivial.....(5)由(5ωqtwobranchs〉，以下圖繪出此兩支系〈ω+、ω-〉：，2π/a，因此一般在爭論時(shí)只要考慮其第一布里路因區(qū)〈1stBrillouinzone〉即可。〈上圖畫出的局部正是第一布里路因區(qū)〉以下將此兩支系的一些極限特點(diǎn)，列表整理：ω ω+ -q→0〈或波長很長〉A(chǔ)/B=-m/M A/B=1q→+-π/a〈或波長較短〉

A=0

B=0ω+一般稱為光支系〈opticalbranch1e13~1e14s-1遠(yuǎn)紅外光的范圍。ω-一般稱為聲支系〈acousticalbranch〉，由于其群速和聲速相近，而且具有彈性波線性關(guān)系。由上表還可知，對(duì)于q單胞質(zhì)量中心位置也因而不會(huì)轉(zhuǎn)變。另一方面，qω-qNω-q3支系，3N-3〈transversebranch〉或縱向支系〈longitudinalbranch〉。缺陷中心產(chǎn)生。關(guān)于晶格中的缺陷，請參看【晶體中的缺陷】一文。缺陷中心以其所帶電性而言，可分為：acceptor-type〉：被填滿時(shí)帶負(fù)電，空著時(shí)呈中性。施體型〈donor-type〉：被填滿時(shí)呈中性，空著時(shí)帶正電。假設(shè)以其捕獲載子的方式來分類，可分為：center〉：此類缺陷中心在捕獲載子后，會(huì)很快地將載子再度釋放到原來的能帶中。復(fù)合中心〈recombinationcenter〉：此類缺陷中心在捕獲載子后，會(huì)再捕獲極性相反的載子，使與之復(fù)合，即有電子電洞對(duì)消逝的現(xiàn)象產(chǎn)生。缺陷中心存在的多寡，關(guān)系到載子帶間轉(zhuǎn)移機(jī)率的凹凸及載子存活時(shí)間的長短。波粒二重性是波動(dòng)？應(yīng)的物質(zhì)波來〈matterwaves〉進(jìn)展運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)波會(huì)有如下的關(guān)系存在〈PE量、λν以下圖即質(zhì)點(diǎn)的物質(zhì)波示意圖：C的機(jī)率最高，A、B這種波粒二重性可適用于任何的質(zhì)點(diǎn)上，下表列出一些常見的波粒對(duì)：質(zhì)點(diǎn)光子〈photon〉電漿子〈plasmon〉磁子〈magnon〉聲子〈phonon〉

波動(dòng)電磁波磁化波晶格振動(dòng)波波粒二重性的存在，導(dǎo)致了測不準(zhǔn)原理〈uncertaintyprinciple〉的消滅。波爾原子模型此模型是基于波爾假說〈Bohrpostulates〉而來：Lh/2π其中，nEiEf，ν依據(jù)上述的假設(shè)，可得電子在第n個(gè)軌道的總能En為：n=1E1〉：也有其不錯(cuò)的推測結(jié)果。此外，在半導(dǎo)體中，也可用來估算雜質(zhì)游離能的大小。晶體中的缺陷使晶體偏離抱負(fù)的狀態(tài)，則都可稱為缺陷。這些缺陷除了會(huì)影響到材料本身的特性外，也會(huì)影響其電特性。通常晶體中的缺陷可分為點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷及體缺陷四種，概述于下。點(diǎn)缺陷：子的熱集中，適當(dāng)?shù)募右酝嘶鹂上鳒p空穴的情形。間隙缺陷〈interstitials〉：在非正常晶格位置處有晶體原子存在的情形。impurity〉：非原本晶體原子的外來原子占據(jù)正?；蚍钦＞Ц裎恢玫那樾?。蕭特基缺陷〈Schottkydefects〉：晶體原子跑到晶體外表，并在原位置留下空缺。置留下空缺。線缺陷：伸所引起〈或由局部熱脹冷縮所致〉。差排線和差排方向垂直。螺旋差排〈screwdislocations〉：為受到剪應(yīng)力的結(jié)果。差排線和差排方向平行。堆棧錯(cuò)誤〈stackingfaults〉：相鄰晶體層的排列不同會(huì)導(dǎo)致堆棧錯(cuò)誤。面缺陷：自由外表〈freesurface〉：晶體外表因和空氣接觸，造成外表原子鍵結(jié)不完整。晶粒邊界〈grainboundary〉：不同晶體方向的小晶體〈或稱晶?！到佑|的面。晶粒邊界上的缺陷包含點(diǎn)缺陷及線缺陷，因此晶粒邊界的存在將助于雜質(zhì)的集中。體缺陷：大量且集中的外來雜質(zhì)引入。晶體構(gòu)造，所以晶格振動(dòng)也算是缺陷的一種。晶格簡介晶格是周期性排列的原子構(gòu)造，在爭論電子在晶體中的電性時(shí)，總不能不考慮晶體本身的構(gòu)造。依01]，將七個(gè)晶系列舉于下：立方晶系〈Cubic〉：包括簡潔立方〈SimpleCubic〉、體心立方〈Body-centeredCubic〉、面心立方〈Face-centeredCubic〉三種。TetragonalSimpleTetragonalBody-centeredTetragonal〉兩種。正交晶系〈Orthorhombic〉：包括簡潔正交〈SimpleOrthorhombic〉、底心正交〈Base-centered四種。MonoclinicSimplemonoclinicBase-centeredMonoclinic〉兩種。三斜晶系〈Triclinic〉：簡潔單斜〈SimpleTriclinic〉一種。三角晶系〈Trigonal〉：三角晶格一種。六角晶系〈Hexagonal〉：簡潔六角〈SimpleHexagonal〉一種。此外有一些常見的名詞，在此提出加以整理：基底向量〈BasisVector〉：原點(diǎn)至任三個(gè)相鄰但不共平面的晶格點(diǎn)所形成的向量，所以此基底向量的選擇一般都不是為唯一的。單胞〈UnitCell〉：由基底向量所圍出的體積稱為單胞。根本單胞〈PrimitiveUnitCell〉：單胞中有最小體積者，反之為非根本單胞。非布拉菲晶格可以看成是由兩種以上的布拉非晶格穿插構(gòu)成。DRAM2023DRAMDRAMDRAM2023DRAMDRAMSIA70%，20230.035um，DRAM11000G15〈1999~2023〉，半導(dǎo)體科技的進(jìn)展仍會(huì)以極快速度不斷的前進(jìn)。單位前綴表一般都會(huì)把級(jí)數(shù)部份以單位前綴代替。如以20G2e104n4e-9。這樣的表達(dá)方式讓讀者很symbol2e1020G20g。另外，不行使用復(fù)合前綴，例如不要用kk代替M。物理常數(shù)表半導(dǎo)體領(lǐng)域所用到的相關(guān)物理常數(shù)不算少，下表所列為從書上整理出來的幾個(gè)較常用物理常數(shù)：常用數(shù)學(xué)公式的查詢，將其整理于下，以供參考：希臘字母表可別小看希臘字母，信任讀理工的同學(xué)或多或少都有接觸到它們吧？這些字母常常用來當(dāng)作變量或是有意義的特定符號(hào)〈如π代表圓周率、ε代表介電常數(shù)等等〉，假設(shè)一時(shí)失察，把它們攪錯(cuò)，那可就件事。國際單位系統(tǒng)表下表為國際單位系統(tǒng)表〈InternationalSystemofUnits〉，整理列出于下供大家參照：低頻參數(shù)zimpedancematrixyadmittancematrixhhybridmatrix〉、chain〈ABCD〉矩陣〈chainmatrix〉來表示此網(wǎng)絡(luò)的特性。構(gòu)成這些矩：zyhchain以下分別定義此四種參數(shù)：1.z參數(shù)：對(duì)于雙端口網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)后的特性，較為便利計(jì)算。2.y參數(shù)：對(duì)于雙端口網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)后的特性，較為便利計(jì)算。3.h4.chainz11Port2開路，在求y11不易獲得的，自然這時(shí)求出的參數(shù)便沒有什幺意義可言。雖然這里是以雙端口網(wǎng)絡(luò)為例來作說明，但同樣的概念一樣可以延申到nport網(wǎng)絡(luò)。晶體管電路分析yAV、AI、YIN、YOUT要探討的〝穩(wěn)定度〞相當(dāng)重要。以下圖是雙埠都接了終端阻抗的晶體管：將此晶體管以雙端口網(wǎng)絡(luò)的y參數(shù)表示，得以下關(guān)系式：考慮port2端的負(fù)載Yl，則可得另一關(guān)系式：由(2)、(3)兩式可得AV：再由(1)、(2)、(4)可得AI：最終由(1)、(4)可得輸入端導(dǎo)納〈YIN〉：假設(shè)要求得輸出端導(dǎo)納〈YOUT〉，則可令輸入端的電壓源Vs納〈YOUT〉，其大小為：固然，這些y參數(shù)都可以轉(zhuǎn)成S參數(shù)，利于高頻時(shí)的量測。分貝dB增益型式 dB取法功率增益〈Ap〉用dB10log|Ap|電壓增益〈Av〉用dB20log|Av|電流增益〈Ai〉用dB20log|Ai|另外，元素要探討的是在頻譜常見的衰減圖上，衰減表示法間的轉(zhuǎn)換問題。如以下圖所示，便是dB為單位〞衰減圖。先假設(shè)其衰減斜率為M1dB/m-times，即表示頻率每上升mdBdBM1〈本例中M1dB|M1|〉。此時(shí)的斜率表示法：M2dB/n-times。當(dāng)以原先M1表示時(shí)，Y2的大小為：Y2上面兩式等號(hào)右邊相等，則：M2M1〈即-20dB/10-times，m=10〉，斜率的表示相當(dāng)于M2=-6dB/octave〈即-6dB/2-times，n=2〉。四種特別傳輸線阻抗經(jīng)由傳輸線公式的推導(dǎo)，離傳輸線負(fù)載端〈阻抗為Zl〉距離為d〈load小為：負(fù)載大小等于傳輸線特性阻抗：Zl=Zo=1。負(fù)載端短路：Zl=0=∞。負(fù)載端開路：Zl=∞d=01，VSWR=∞。負(fù)載為實(shí)數(shù)，但此時(shí)傳輸線長度為行進(jìn)波波長的四分之一：l=λ/4藉由此關(guān)系式，可以利用選定不同的Zo值，而得到另一個(gè)不同的輸出阻抗之目的。常用頻帶1.下表為常用頻帶的頻寬范圍和縮寫：頻寬〈Hz〉30G~300G3G~30G

頻帶名稱至高頻〈extrahighfreq.〉極高頻〈superhighfreq.〉

縮寫EHFSHF30M~300Mveryhighfreq.〉VHF3M~30M高頻〈highfreq.〉HF300k~3M中頻〈mediumfreq.〉MF30k~300k低頻〈lowfreq.〉LF3k~30k特低頻〈verylowfreq.〉VLF300~3k聲頻〈voicefreq.〉VF30~300extralowfreq.〉ELF300M~3G超高頻〈ultra300M~3G超高頻〈ultrahighfreq.〉UHF名稱波長之范圍〈m〉頻率之范圍〈Hz〉長波3000100k中波3000~200100k~1500k中短波200~751.5M~4M短波75~104M~30M超短波10~130M~300M極超短波1300M下表為微波、衛(wèi)星常用波段：波段〈band〉波段〈band〉LSCXKuKKa頻率之范圍〈GHz〉1~22~44~88~12.512.5~1818~26.526.5~40下表為美國軍用微波帶：代號(hào)代號(hào)ABC頻率之范圍〈GHz〉0.1~0.250.25~0.50.5~1D 1~2E 2~3F 3~4G 4~6H 6~8I 8~10J 10~20K 20~40L 40~60M 60~100導(dǎo)納及負(fù)電阻在史密斯圖上的求法假設(shè)果要分析的是并聯(lián)的電路組件，則用導(dǎo)納來處理睬較便利?，F(xiàn)在來介紹史密斯圖上任點(diǎn)阻抗何求得〈由于史密斯圖上并沒有定義負(fù)電阻的位置〉？這也將說明于下。Z(0)為史密斯上某一點(diǎn)的阻抗值〈0ZΓ180Z(180)〉，則關(guān)系式變?yōu)椋?80阻抗值大小。為求便利，一般會(huì)有兩種方式來求得任一點(diǎn)阻抗之導(dǎo)納值，即如以下圖(a)和(b)所示：ABA180B是該點(diǎn)〈A〉的導(dǎo)納值。圖的做法就是原A180A〉所讀取出的阻抗值就B〈A、B同理，假設(shè)已經(jīng)知道某點(diǎn)的導(dǎo)納值欲求該點(diǎn)的阻抗值，上述的方法照舊適用。XYSmithchart〉。Z(-r+jxrΓzΓ上式說明由此反射系數(shù)(1/Γ)*在史密斯圖上所求得的阻抗為(r+jxΓ的阻抗在實(shí)部上差個(gè)負(fù)號(hào)。由于(1/Γ)*在史密斯圖上可以找到的阻抗其實(shí)部為正〈正電阻情形〉，局部之電阻值取負(fù)，結(jié)果便是我們原先欲求的帶負(fù)電阻的阻抗值。無塵室分類無塵室〈cleanroom〉供給半導(dǎo)體制程一個(gè)干凈的空間，由于粒子〈particle〉對(duì)制程良率的影響頗重，因此無塵室的干凈度要求便格外重要。ft30.5um0.5um1e2100class1001e110〉以下為class10，余類推。塵室。v介紹ICFull-customCell-basedFull-coustom還需要足夠的電子方面的背景才有方法做出比較好的設(shè)計(jì)，在加上假設(shè)需要較大的電路，則設(shè)計(jì)的簡單度更不是一般的設(shè)計(jì)者能夠輕易完成的。來描述我們想要的電路，然后用合成的工具〔ex：SYNOPSYS)合成們描述的工具，運(yùn)用一些〝限制路，但在面積上或功率上，由于每個(gè)組件是之前先做好的，可能就不像Full-custom每個(gè)組件的效率。VHDLVerilogVHDL〈VHSICHardwareDescriptionLanguage〉開頭是由美國國防部進(jìn)展出來的，其中VHSIC是指veryhigh-speedIC。而VerilogICGatwayDesignAutomationHDLIEEEstandard。SYNOPSYS對(duì)我們這些學(xué)生來說，除了很多免費(fèi)的昂貴軟件可用之外，國科會(huì)芯片設(shè)計(jì)制作中心〈CIC〉〈“://.tw/“://.tw〉寒暑假還有訓(xùn)練課程，可以幫助我們學(xué)習(xí)這些工具。對(duì)于資工背景的學(xué)生來說，可能有一大局部的人關(guān)于〝電〞的背景并不太夠，假設(shè)要他們跟電子VLSI、CADIC能再加一點(diǎn)關(guān)于設(shè)計(jì)的局部，應(yīng)當(dāng)會(huì)是一個(gè)更完整的半導(dǎo)體中心。平帶電壓依據(jù)定義，平帶電壓〈flatbandvoltage〉為使MOS有平帶電壓產(chǎn)生的緣由，主要是由于閘極與硅基板〈Sisubstrate〉間的功函數(shù)〈workfunction〉VFB在現(xiàn)代的制程技術(shù)下，氧化層電荷的量可以加以無視，因此平帶電壓可簡化如下：差所主導(dǎo)。0102]的參雜種類〈np〉，可以有四種可能的能帶關(guān)系，如以下圖所示：p-substrate(a)能帶間關(guān)系，不難求得此平帶電壓：其中，φBFermipotential，即材料中費(fèi)米能階到本質(zhì)費(fèi)米能階的電位差〉。(a)、(b)、(c)三種都算常見，而(d)的組合就比較不常見到。至于假設(shè)是閘極為鋁等金屬而非多晶硅材料時(shí)，根本上求法是一樣的，在此便不畫出來加以爭論。01]通常用來當(dāng)做閘極的多晶硅皆為重參雜〈heavilydopedpolysilicon〉，因此nEFEcpEFEvEcEvEF02]切記nPMOS，而pNMOS氧化層電荷MOSoxide〉品質(zhì)好壞，攸關(guān)MOSMOS低〉。本文將探討氧化層中電荷的種類及來源，和削減其電荷的方法。以下圖為氧化層內(nèi)電荷的分布位置圖，主要可分為(1)接口陷捕電荷〈interfacetrapedcharge,(4)可移動(dòng)電荷〈mobilecharge,Qm〉，茲分述于下：接口陷捕電荷〈interfacetrapedcharge,Qit〉：此為這四種電荷中最主要的局部，分布Si-SiO2SiSi-SiO2Sidanglingbond〉、Si-SiSi-O450C〉，可以有效中和一部份的接口狀態(tài)。通常氧化速率愈高，接口陷捕電荷也會(huì)愈大。因此以干氧Qit。對(duì)(100)1e10(cm-2)。嚴(yán)格地來說，Qit會(huì)隨著閘極電壓的不同而不同，連帶地使VT的變化量隨VGB的不同而不同。fixedoxidecharge,QfSi-SiO2QitVGB硅〈ionicSi，Si3+〉，因來不及和氧反響形成氧化物所造成的。<111>方向的外表有較少的電荷密到其電荷大小。oxidetrapedcharge,Qotdefects〉trapC-V曲線的位移情形。相關(guān)的缺陷可能由游離輻射或雪崩注入所造成。Qot450~550C〉的方式加以削減。mobilecharge,QmalkaliionssodiumpotassiumC-Vsodiumbarrier〉A(chǔ)l2O3、PSG、Si3N4，也可削減可移動(dòng)離子的滲入氧化層。v進(jìn)展趨勢信道長度縮短1.提高集積密度1.微影解析力量〈channellength〉2.增加驅(qū)動(dòng)力量2.短信道效應(yīng)3.逆短信道效應(yīng)信道寬度縮短1.提高集積密度1.微影解析力量〈channelwidth〉2.窄信道效應(yīng)3.逆窄信道效應(yīng)隔離間距縮短1.提高集積密度1.微影解析力量〈isolation2.構(gòu)造與電性參數(shù)趨勢構(gòu)造與電性參數(shù)趨勢主要目的制程或組件設(shè)計(jì)上所患病的限制與問題spacing〉閘極介電層厚變薄度〈gatedielectricthickness〉接面深度〈junctiondepth〉增加驅(qū)動(dòng)力量改善短信道效應(yīng)改善次臨限擺幅程所造成的損害3.隔離效果漏電流界面特性介電層抗壓力量〈sub-thresholdswing〉變淺1.改善短信道效應(yīng)基板參雜濃度〈substratedoping〉增加1.改善短信道效應(yīng)操作電壓〈poewrsupply〉降低1.改善短信道效應(yīng)2.降低姑功率消耗寄生電阻參雜物分布側(cè)向陡峭度〈lateralabruptness〉制程熱預(yù)算〈thermalbudget〉漏電流寄生電容漏電流接面崩潰電壓庫倫散射率〈Coulombscatteringrate〉增加，影響信道的載子遷移率〈carriermobility〉驅(qū)動(dòng)力衰退噪聲免疫力〈noiseimmunity〉3.改善熱載子效應(yīng)〈hotcarriereffect〉臨限電壓〈threaholdvoltage〉降低1.增加驅(qū)動(dòng)力量1.漏電流臨限電壓上升FETOxidation-enhancedDiffusion〈OED〉的原因，會(huì)使得閘極邊緣下方的硅產(chǎn)生點(diǎn)缺陷，而因這些點(diǎn)缺陷又會(huì)聚攏基板的雜質(zhì)，所以靠閘極兩旁的基板雜質(zhì)濃度較高。在長信道的情形下，此較高基板濃度的局部所占比例較小，因此效應(yīng)可以無視不計(jì)。隨著信道我們稱此現(xiàn)象為〝臨限電壓上升〈thresholdvoltagerollup〉〞，如以下圖所示。下去的局部是短信道效應(yīng)所造成的結(jié)果。外表可移動(dòng)載子濃度和外表電位的關(guān)系在求MOS電容的相關(guān)特性時(shí)，半導(dǎo)體層外表信道少數(shù)、可移動(dòng)載子濃度大小，始終是相當(dāng)重要的一項(xiàng)參數(shù)，藉由此濃度的多寡，可以知道MOSMOS來求得汲極電流的大小。以下將爭論外表載子濃度〈nsurf〉和外表電位〈φsurf〉的關(guān)系。dopingparameter，φB，對(duì)p而外表信道少數(shù)載子濃度〈nsurf〉為：將(1)帶入(2)，可得：(3)式的結(jié)果以作圖表示，可得以下圖：φsurfφBnsurfniφsurfφB2φBnsurfniφsurf2φB，nsurf加，進(jìn)入所謂的強(qiáng)反轉(zhuǎn)模式。這就是為什幺一般皆假設(shè)一但MOS點(diǎn)點(diǎn)的外表電位增加〞以能帶圖來看，就是相當(dāng)于微小量的空乏區(qū)厚度變化量。〉vPN本文主要探討的是如何用【柏松方程式】〈Poisson”sequation〉來求得PN及電位的分布情形。掌握。在此爭論的是較為簡潔的步階〈step，也稱突立，abrupt〉接面，其濃度分布如以下圖所示：其中，nND，pNA〈即A=qND、B=-qNA〉。假設(shè)此接面是處于沒有所示。再依據(jù)【柏松方程式】，可得：......(1)又由于要滿足電荷中性的原則，所以：......(2)假設(shè)給定電場邊界條件為：......(3)由(1)、(3)可得：......(4)其中，......(5)其電場的分布就如圖(b)所示，且C=Em。此外，再由(4)可得〈假設(shè)p(c)。D即是所謂的內(nèi)建電位〈build-involtage〉：......(6)等號(hào)右側(cè)第一項(xiàng)等于圖(cDEEW〈利用(2)及(6)〉：......(7)由(7)可知，在單側(cè)陡接面的情形時(shí)〈假設(shè)為N+P〉：........(8)(7)，同樣可得內(nèi)建電壓也是同樣地由低參雜側(cè)所打算。npn？雙極晶體管可分為pnp及npn兩種，但一般常見的卻是npn。npnbase載子〈電子〉會(huì)比在pnp型中的少數(shù)載子〈電洞〉速度來的快，在一樣的組件尺寸下，npn另外一個(gè)緣由則是ptypedopantsourceBntypedopantsourceP〉大小差不多，都比其它的ntypedopantsourceAs〉、Sbpnpemitterptypedopantsource，利用雙重集中技術(shù)時(shí)，難以用集中系數(shù)高的硼來完成。反觀npn，硼可以比emitter的dopant，砷或銻，更深入芯片外表，形成垂直的intrinsicnpnv解析解和數(shù)值解依照求解方法的不同，可以分成以下兩類：解析解：用來求得解析解的方法稱為解析法〈analytictechniques、analyticmethods〉，解析法即是常見的微積分技巧，例如分別變量法等。解析解為一封閉形式〈closed-form〉的函數(shù)，因此對(duì)任一獨(dú)立變量，我們皆可將其帶入解析函數(shù)求得正確的相依變量。數(shù)值解：當(dāng)無法藉由微積分技巧求得解析解時(shí)，這時(shí)便只能利用數(shù)值分析的方式來求得其數(shù)值解了。數(shù)便利求解的形式。依變量為一個(gè)個(gè)分別的數(shù)值〈discretevalues〉，不似解析解為一連續(xù)的分布，而且由于經(jīng)過上述簡化的動(dòng)作，所以可以想見正確性將不如解析法來的好。游離輻射游離輻射一詞間或會(huì)在半導(dǎo)體相關(guān)書籍消滅，現(xiàn)簡要說明于下。眾所皆知的，輻射是一種能量形式，存在于我們的日常生活中。原子是由帶正電荷的原子核和bindingenergy〉，使得電子不會(huì)脫高的軌道時(shí)〈即激發(fā)〉，我們稱此種輻射為非游離輻射〈non-ionizingradiation〉。ionizingradiation由以上的說明可知，非游離輻射和游離輻射最大的差異，在于兩者的能量不同。游離輻射的能量較非游離輻射來的高。以一般的分界而言，能量高于10keV10keV游離輻射。謂的反向漏電流〈reverseleakagecurrent〉。歸納法和演繹法什幺扮演繹法？可能大家就不清楚了。反正結(jié)果知道就好了，又何必管他是用什幺方法？程而言，兩者皆有其舉足輕重的角色存在?！?，指的是由很多個(gè)別事例，從中獲得一個(gè)較具概括性的規(guī)章。這種方法主要是從收集到的既有資料，加以抽絲剝繭地分析，最終得以做出一個(gè)概括性的結(jié)論。式。由較大的范圍，逐步縮小到所需的特定范圍。配他們的關(guān)系式的過程；而演繹法則是由這求得的關(guān)系式，獲致另一筆資料的過程。這兩種方法除了可以個(gè)別使用外，也可以彼此相互協(xié)作使用。分布函數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)約有三個(gè)，本文將之整理于下，但首先得先了解下面兩個(gè)專知名詞的意義。可區(qū)分性〈distinguishable〉：沒有彼此重迭，因此這些粒子可算是可區(qū)分性的粒子。如抱負(fù)的氣體分子等，算是可區(qū)分的粒子。不行區(qū)分性〈undistinguishable〉：的不行區(qū)分粒子，如：電子、光子、聲子等。接下來將這三個(gè)分布函數(shù)列整于下：馬克思威爾─波茲曼分布〈Maxwell-Boltzmanndistributionfunction〉：，Anormalized〉過程求得。波動(dòng)特性：不具對(duì)稱性。波斯─愛因斯坦分布〈Bose-Einsteindistributionfunction〉：Bosons，自旋量子數(shù)為零或其它整數(shù)，波函數(shù)成對(duì)稱性之量子〉，如聲子、光子等。波動(dòng)特性：具對(duì)稱性。費(fèi)米─迪拉克〈Fermi-Diracdistributionfunction〉：其中，EF稱為費(fèi)米能階〈Fermilevel〉，為量子占據(jù)機(jī)率為1/2時(shí)的能階。如電子等。波