《現代VLSI器件基礎（第二版）》是2020年電子工業出版社出版的圖書，作者是黃如。
基本介紹
- 中文名：現代VLSI器件基礎（第二版）
- 作者：黃如
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2020年6月
- 頁數：508 頁
- 定價：128 元
- 開本：16 開
- ISBN：9787121380730
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書全面且深入地講授了現代大規模積體電路（VLSI）中主流的半導體器件（CMOS器件、BJT器件等）的基本原理、高等器件物理、器件性能評估、器件設計與套用、器件縮比等一系列問題。該書在高等器件物理與實際的器件設計及其電路套用之間搭建了一座橋樑，不僅具有教科書的作用，還具有重要的套用價值。
圖書目錄
第 1 章 引言
1.1 VLSI 器件技術的發展史
1.1.1 歷史回顧
1.1.2 最新進展
1.2 現代 VLSI 器件
1.2.1 現代 CMOS 電晶體
1.2.2 現代雙極電晶體
1.3 本書內容簡介
第 2 章 基本器件物理
2.1 矽中的電子和空穴
2.1.1 矽的能帶
2.1.2 n 型矽和 p 型矽
2.1.3 矽中的載流子輸運
2.1.4 VLSI 器件工作中的幾個基本方程
2.2 p-n 結
2.2.1 p-n 二極體的能帶圖
2.2.2 突變結
2.2.3 二極體方程
2.2.4 I-V 特性
2.2.5 時間依賴性和開關特性
2.2.6 擴散電容
2.3 MOS 電容
2.3.1 表面勢：積累、耗盡與反型
2.3.2 矽中的靜電勢和電荷分布
2.3.3 MOS 電容的定義和特性
2.3.4 多晶矽柵功函式和耗盡效應
2.3.5 非平衡狀態下的 MOS 電容和柵控二極體
2.3.6 二氧化矽層和矽—氧化層界面電荷
2.3.7 氧化層電荷和界面陷阱對器件特性的影響
2.4 金屬—矽接觸
2.4.1 肖特基勢壘二極體的靜態特性
2.4.2 肖特基勢壘二極體的電流輸運
2.4.3 肖特基勢壘二極體的 I-V 特性
2.4.4 歐姆接觸
2.5 高場效應
2.5.1 碰撞電離和雪崩擊穿
2.5.2 帶帶隧穿
2.5.3 通過 SiO2的隧穿
2.5.4 熱載流子由 Si 注入 SiO2
2.5.5 柵控二極體中的高場效應
2.5.6 介質擊穿
習題
第 3 章 MOSFET 器件
3.1 長溝道 MOSFET
3.1.1 漏電流模型
3.1.2 MOSFET 的 I-V 特性
3.1.3 亞閾特性
3.1.4 襯底偏壓和溫度對閾值電壓的影響
3.1.5 MOSFET 溝道遷移率
3.1.6 MOSFET 電容和反型層電容效應
3.2 短溝道 MOSFET
3.2.1 短溝道效應
3.2.2 速度飽和和高場輸運
3.2.3 溝道長度調製
3.2.4 源—漏串聯電阻
3.2.5 MOSFET 退化和高電場下的擊穿
習題
第 4 章 CMOS 器件設計
4.1 MOSFET 的按比例縮小
4.1.1 恆定電場按比例縮小
4.1.2 一般化按比例縮小
4.1.3 不可縮小效應（Nonscaling Effect）
4.2 閾值電壓
4.2.1 閾值電壓的要求
4.2.2 溝道摻雜分布設計
4.2.3 非均勻摻雜
4.2.4 量子效應對閾值電壓的影響
4.2.5 離散雜質對閾值電壓的影響
4.3 溝道長度
4.3.1 溝道長度的不同定義
4.3.2 有效溝道長度的提取方法
4.3.3 有效溝道長度的物理意義
習題
第 5 章 CMOS 性能因子
5.1 CMOS 電路基本模組
5.1.1 CMOS 反相器
5.1.2 CMOS 的“與非門”和“或非門”
5.1.3 反相器和 NAND 結構的版圖
5.2 寄生元件
5.2.1 源—漏電阻
5.2.2 寄生電容
5.2.3 柵電阻
5.2.4 互連線電容和電阻
5.3 器件參數對 CMOS 延遲的影響
5.3.1 傳播延遲和延遲的表達式
5.3.2 溝寬、溝長和柵氧化層厚度對 CMOS 延遲的影響
5.3.3 電源電壓和閾值電壓對 CMOS 延遲的影響
5.3.4 寄生電阻和電容對 CMOS 延遲的影響
5.3.5 二輸入 NAND 結構電路的延遲和體效應
5.4 其他 CMOS 器件的性能因子
5.4.1 射頻電路中的 MOSFET
5.4.2 器件輸運特性對 CMOS 性能的影響
5.4.3 低溫 CMOS 器件
習題
第 6 章 雙極器件
6.1 n-p-n 雙極電晶體
6.1.1 雙極電晶體的基本工作原理
6.1.2 修正簡單的二極體理論來描述雙極電晶體
6.2 理想的 I-V 特性
6.2.1 集電極電流
6.2.2 基極電流
6.2.3 電流增益
6.2.4 理想的 IC-VCE特性
6.3 典型 n-p-n 雙極電晶體的特性
6.3.1 發射區和基區串聯電阻效應
6.3.2 基區—集電區電壓對集電極電流的影響
6.3.3 大電流下的集電極電流下降
6.3.4 小電流下的非理想基極電流
6.4 雙極器件的等效電路模型和時變分析
6.4.1 基本直流模型
6.4.2 基本交流模型
6.4.3 小信號等效電路模型
6.4.4 發射區擴散電容
6.4.5 電荷控制分析
6.5 擊穿電壓
6.5.1 存在基區—集電區結雪崩倍增效應時的共基極電流增益
6.5.2 電晶體中的飽和電流
6.5.3 BVCEO和 BVCBO的關係
習題
第 7 章 雙極器件設計
7.1 發射區的設計
7.1.1 擴散或注入加擴散的發射區
7.1.2 多晶矽發射區
7.2 基區的設計
7.2.1 基區方塊電阻率與集電極電流密度之間的關係
7.2.2 內基區摻雜分布
7.2.3 準中性內基區中的電場
7.2.4 基區渡越時間
7.3 集電區的設計
7.3.1 基區展寬效應可忽略時的集電區設計
7.3.2 基區展寬效應十分顯著時的集電區設計
7.4 SiGe 基雙極電晶體
7.4.1 具有簡單線性梯度漸變帶隙的電晶體
7.4.2 發射區中存在鍺時的基極電流
7.4.3 基區具有梯形鍺分布的電晶體
7.4.4 包含常數基區鍺分布的電晶體
7.4.5 發射區深度對器件特性的影響
7.4.6 一些最優的鍺分布
7.4.7 通過 VBE來調製基區寬度
7.4.8 反向工作模式的 I-V 特性
7.4.9 SiGe 基雙極電晶體的異質結特性
7.5 現代雙極電晶體結構
7.5.1 深溝槽隔離
7.5.2 多晶矽發射區
7.5.3 自對準多晶矽基極接觸
7.5.4 基底集電區
7.5.5 SiGe 基極
習題
第 8 章 雙極器件性能因子
8.1 雙極電晶體的品質因數
8.1.1 截止頻率
8.1.2 最大振盪頻率
8.1.3 環形振盪器和門延遲
8.2 數字雙極電路
8.2.1 邏輯門中的延遲分量
8.2.2 數字電路中的器件結構和版圖
8.3 數字電路中雙極器件的最佳化
8.3.1 數字電路的設計點
8.3.2 基區展寬效應顯著時的器件最佳化
8.3.3 基區展寬效應可忽略時的器件最佳化
8.3.4 減小功率—延遲積的器件最佳化
8.3.5 從一些數據分析得出的雙極器件最佳化
8.4 ECL 電路中雙極器件的尺寸縮小
8.4.1 器件尺寸縮小的規則
8.4.2 ECL 電路中雙極電晶體尺寸縮小的限制
8.5 射頻（RF）和模擬電路中雙極器件的最佳化和尺寸縮小
8.5.1 單電晶體放大器
8.5.2 各項參數的最佳化
8.5.3 RF 和模擬雙極器件技術
8.5.4 RF 和模擬電路套用中雙極電晶體尺寸縮小的限制
8.6 SiGe 基雙極電晶體和 GaAs HBT 的比較
習題
第 9 章 存儲器
9.1 CMOS 靜態隨機存儲器（CMOS SRAM）
9.1.1 CMOS SRAM 單元
9.1.2 其他雙穩態 MOSFET 靜態隨機存儲單元
9.1.3 雙極靜態隨機存儲單元
9.2 動態隨機存儲器（DRAM）
9.2.1 基本 DRAM 單元及其操作
9.2.2 DRAM 單元的器件設計和尺寸縮小問題
9.3 非易失性存儲器
9.3.1 MOSFET 非易失性存儲器
9.3.2 快閃記憶體陣列
9.3.3 浮柵非易失性存儲器
9.3.4 電荷存儲在柵絕緣體中的非易失性存儲器
習題
第 10 章 SOI 器件
10.1 SOI CMOS
10.1.1 部分耗盡型 SOI MOSFET
10.1.2 全耗盡型 SOI MOSFET
10.2 薄矽 SOI 雙極器件
10.2.1 集電區全耗盡模式
10.2.2 集電區部分耗盡模式
10.2.3 集電區積累模式
10.2.4 討論
10.3 雙柵 MOSFET（DG MOSFET）
10.3.1 對稱 DG MOSFET 的漏電流分析模型
10.3.2 DG MOSFET 的柵尺寸縮小
10.3.3 製作 DG MOSFET 的要求和挑戰
10.3.4 多柵 MOSFET
習題
附錄 A CMOS 工藝流程
附錄 B現代 n-p-n 雙極電晶體的製造工藝
附錄 C 愛因斯坦方程
C.1 漂移
C.2 擴散
附錄 D 準費米勢的空間變化
D.1 少子準費米勢的空間變化
D.2 空間電荷區準費米勢的變化
附錄 E 產生—複合過程和空間電荷區電流
E.1 陷阱中心的捕獲和發射
E.2 穩態陷阱中心占據分析
E.3 淨複合率
E.4 有效產生—複合中心
E.5 少子壽命
E.6 耗盡區產生率
E.7 空間電荷區淨複合率
E.8 由空間電荷區產生的產生—複合電流
附錄 F p－n 二極體的擴散電容
F.1 小信號電子和空穴電流分量
F.2 小信號基極電流
F.3 低頻擴散電容
F.4 高頻擴散電容
附錄 G 鏡像力導致的勢壘降低
習題
附錄 H 電子激發和空穴激發的雪崩擊穿
附錄I 亞閾區短溝道效應的解析解
I.1 定義簡化的邊界條件
I.2 解方程的方法
I.3 短溝道閾值電壓
I.4 短溝道亞閾值斜率和襯底敏感度
I.5 極端倒梯度型摻雜 MOSFET
附錄 J 通用的 MOSFET 特徵長度模型
J.1 二區特徵長度方程
J.2 三區特徵長度方程
J.3 分段特徵函式的正交性
附錄 K 彈道 MOSFET 的漏極電流模型
K.1 彈道 MOSFET 中的源—漏電流
K.2 一子帶近似
附錄 L 弱反型層中的量子力學解
L.1 二維態密度
L.2 量子力學反型電荷密度
L.3 三維連續情況下低電場中的量子力學解集合
附錄 M 二連線埠網路的功率增益
附錄 N MOSFET 電晶體的單位增益頻率
N.1 單位電流增益頻率
N.2 單位功率增益頻率
附錄 O 發射區電阻和基區串聯電阻的測定
O.1 發射區串聯電阻值恆定，與VBE無關的情況
O.2 發射區串聯電阻是 VBE的函式的情況
O.3 基區串聯電阻的直接測量
O.4 基區電阻對 VBE的依賴關係
附錄 P 內基區電阻
P.1 電流擁擠效應可忽略的情況
P.2 其他發射極結構
P.3 發射極電流擁擠效應的估計
附錄 Q Si-SiGe n-p 型二極體能帶圖
附錄 R 雙極電晶體的截止頻率和最高振盪頻率
R.1 截止頻率（電流增益為 1）
R.2 最高振盪頻率（功率增益為 1）
參考文獻
