本書較全面地介紹常見微電子器件的基本結(jié)構(gòu)、特性、原理、進展和測量方法。為了便于讀者自學(xué)和參考，首先介紹微電子器件涉及的半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)、電子狀態(tài)、載流子統(tǒng)計分布和運動等基礎(chǔ)知識；然后，重點闡述半導(dǎo)體器件中的結(jié)與電容等核心單元的特性和機理；之后，詳細介紹雙極型晶體管、MOS場效應(yīng)晶體管的基本工作原理、特性和電學(xué)參數(shù)；在對經(jīng)典半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、工作機理和電學(xué)特性進行詳細闡述后，綜述近年來基于硅和新材料的代表性器件；最后，概述半導(dǎo)體器件的表征與測量方法。本書提供配套的電子課件PPT、習(xí)題參考答案等。本書可作為電子信息類專業(yè)本科生、研究生相關(guān)課程的教材，也可供相關(guān)行業(yè)的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。
王穎，大連海事大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。從事先進半導(dǎo)體器件與集成設(shè)計、半導(dǎo)體輻射探測器等方向的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。中國電源學(xué)會元器件專委會委員、大連市半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會專家委員會委員。發(fā)表 SCI 學(xué)術(shù)論文120余篇（其中IEEE期刊論文60余篇），獲發(fā)明專利授權(quán)50余項，獲省部級自然科學(xué)二等獎2項、軍隊科學(xué)技術(shù)一等獎1項。曾獲得“百千萬人才工程”國家級人選、國家有突出貢獻中青年專家、教育部新世紀優(yōu)秀人才、國務(wù)院政府特殊津貼等榮譽。
第1章 半導(dǎo)體物理基礎(chǔ) 1
1.1 半導(dǎo)體晶格 1
1.1.1 半導(dǎo)體材料 1
1.1.2 晶體的晶向與晶面 2
1.1.3 典型半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu) 4
1.2 半導(dǎo)體電子模型 5
1.2.1 價鍵模型 5
1.2.2 能帶模型 7
1.2.3 本征半導(dǎo)體的分布函數(shù) 11
1.2.4 半導(dǎo)體中的E-k關(guān)系和有效質(zhì)量 14
1.3 載流子的運動與控制 17
1.3.1 半導(dǎo)體的摻雜 17
1.3.2 摻雜半導(dǎo)體的載流子分布 20
1.3.3 摻雜半導(dǎo)體的載流子運動方程 28
1.3.4 載流子的復(fù)合理論 39
1.4 思考題和習(xí)題1 42
第2章 半導(dǎo)體器件中的結(jié)與電容 44
2.1 pn結(jié) 44
2.1.1 結(jié)構(gòu)與組成 44
2.1.2 靜電特性 46
2.1.3 穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 53
2.1.4 瞬態(tài)響應(yīng) 67
2.2 異質(zhì)結(jié) 71
2.2.1 形成異質(zhì)結(jié)的材料 71
2.2.2 能帶圖 71
2.2.3 二維電子氣 73
2.2.4 靜電平衡態(tài) 74
2.2.5 電流-電壓特性 77
2.3 金屬-半導(dǎo)體結(jié) 78
2.3.1 肖特基接觸 78
2.3.2 歐姆接觸 81
2.4 pn結(jié)電容 82
2.4.1 pn結(jié)電容的來源 82
2.4.2 勢壘電容 83
2.4.3 擴散電容 87
2.4.4 pn結(jié)電導(dǎo) 88
2.5 MOS電容 93
2.6 思考題和習(xí)題2 97
第3章 雙極型晶體管 99
3.1 結(jié)構(gòu)與工作原理 99
3.1.1 基本概念 99
3.1.2 靜電特性 101
3.1.3 特性參數(shù) 102
3.1.4 少子濃度分布與能帶圖 106
3.2 穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 107
3.2.1 電流響應(yīng) 107
3.2.2 擊穿特性 112
3.3 頻率響應(yīng) 116
3.3.1 基區(qū)輸運系數(shù)與頻率的關(guān)系 116
3.3.2 高頻小信號電流放大系數(shù) 124
3.4 開關(guān)特性 133
3.4.1 晶體管開關(guān)等效電路和工作區(qū)域 133
3.4.2 晶體管的開關(guān)過程 136
3.5 思考題和習(xí)題3 139
第4章 MOS場效應(yīng)晶體管 141
4.1 結(jié)構(gòu)與工作原理 141
4.1.1 MOSFET的類型 141
4.1.2 MOSFET的輸出特性 144
4.2 閾值電壓 145
4.2.1 MOS結(jié)構(gòu)閾值電壓 145
4.2.2 MOS結(jié)構(gòu)閾值電壓VT的影響因素 148
4.3 穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 149
4.3.1 電流-電壓關(guān)系的概念 149
4.3.2 非飽和區(qū)電流響應(yīng) 152
4.3.3 飽和區(qū)電流響應(yīng) 156
4.3.4 關(guān)鍵參數(shù)的熱敏響應(yīng) 159
4.3.5 MOSFET的擊穿電壓 161
4.3.6 MOSFET的亞閾區(qū)導(dǎo)電 163
4.4 頻率響應(yīng) 166
4.4.1 MOSFET的小信號交流參數(shù) 166
4.4.2 MOSFET的小信號高頻等效電路 169
4.4.3 最高工作頻率和最高振蕩頻率 176
4.5 思考題和習(xí)題4 177
第5章 現(xiàn)代半導(dǎo)體器件 179
5.1 Si基場效應(yīng)晶體管 179
5.1.1 高K柵MOSFET 179
5.1.2 SOI MOSFET 182
5.1.3 FinFET 191
5.1.4 U-MOSFET 201
5.1.5 超結(jié)MOSFET 207
5.2 非Si基場效應(yīng)晶體管 211
5.2.1 SiC MOSFET 216
5.2.2 GaN HEMT 223
5.2.3 Ga2O3器件 229
5.2.4 碳基納米管器件 231
5.3 思考題和習(xí)題5 232
第6章 表征與測量 234
6.1 來料檢查 235
6.1.1 表面缺陷檢測 235
6.1.2 電阻率 238
6.1.3 幾何尺寸 242
6.1.4 其他測試 246
6.2 工藝監(jiān)控 250
6.2.1 工藝監(jiān)控基礎(chǔ) 250
6.2.2 量測 252
6.2.3 檢測 258
6.2.4 復(fù)檢 260
6.3 晶圓可接受測試 261
6.3.1 可接受測試基礎(chǔ) 261
6.3.2 測試參數(shù)及方法 263
6.3.3 探針測試 265
6.4 測試 267
6.4.1 測試基礎(chǔ) 267
6.4.2 封裝工藝的測試 271
6.4.3 測試方法 273
6.4.4 測試參數(shù) 277
6.5 可靠性 278
6.5.1 可靠性測試 279
6.5.2 壽命試驗 282
6.5.3 環(huán)境試驗 287
6.5.4 電應(yīng)力類試驗 289
6.6 失效分析 291
6.6.1 失效分析基礎(chǔ) 291
6.6.2 非破壞性分析 294
6.6.3 破壞性分析 296
6.7 思考題和習(xí)題6 301
參考文獻 303
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