1、1/23,半导体器件原理,主讲人：仇志军本部遗传楼309室 55664269Email: ,2/23,课程代码：INFO130023.03 （研讨性课程） 课程性质：专业必修 学分：4 时间：周一（6, 9） 教室：Z2211 课程特点：公式多、微观物理过程多 课程要求：着重物理概念及物理模型；基本的推导和计算 课程考核：期末+期中考试成绩 ，作业+研讨+考勤,课程简介,3/23,课程简介,参考书目曾树荣，半导体器件物理基础，北京大学出版社（2002）.刘树林，张华曹，柴长春，半导体器件物理，电子工业出版社（2005）.黄均鼐，汤庭鳌，双极型与MOS半导体器件原理.施敏（美）著，黄振岗译，半导
2、体器件物理，电子工业出版社（1987）. S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd, John Wiley and Sons Inc. (1981).刘永，张福海编著，晶体管原理，国防工业出版社（2002）.S. Wolf， Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 3, Lattice Press (1995).,4/23,课程简介,5/23,第一章 绪论,一、半导体器件的分类二、本课程的任务三、本课程的内容,6/23,一. 半导体器件的分类,电子器件,光电子器件,双极,M-S（肖特基二极管）,
3、场效应,pn,双极型晶体管（BJT）,npn、pnp,HBT,晶闸管 npnp,MOSFET,MES,同质结,HEMT,结型,光 电,信息,能量（太阳能电池）,光子,热,PC,PV,本征,杂质,pn,pin,Schottky,异质结,热电堆,高莱管,测辐射热计,热释电,电 光,LED,LD,同质结,DHLD,QWLD,7/23,一. 半导体器件的分类,1956年诺贝尔物理奖,W. Shockley,J. Bardeen,W. Brattain,8/23,一. 半导体器件的分类,双极型晶体管（BJT）,典型的BipolarNPN晶体管剖面图,9/23,一. 半导体器件的分类,金属-氧化物-半导体
4、场效应晶体管（MOSFET）,N沟道MOSFET（N-channel）,增强型NMOS,耗尽型NMOS,典型的CMOS双阱工艺：NMOS和PMOS场效应晶体管剖面图,10/23,一. 半导体器件的分类,典型MOSFET制造工艺流程示意图,11/23,二、本课程的任务,12/23,Transistor Scaling,Transistor dimensions scale to improve performance and power and to reduce cost per transistor,二、本课程的任务,Viruses,Red Blood Cell,13/23,Economic
5、s of Moores Law,Price per transistor goes DOWN,Source: WSTS/Dataquest/Intel,103,104,105,106,107,108,109,1010,70,75,80,85,90,95,00,05,10,10-6,10-5,10-4,10-3,10-2,10-1,100,10-7,$ per Transistor,As the number of transistors goes UP,Transistorsper Chip,二、本课程的任务,14/23,Tox,晶体管尺寸持续快速缩小,Tox,二、本课程的任务,15/23,H
6、igh-k + Metal Gate Transistors,65 nm Transistor,45 nm HK + MG,Hafnium-based high-k + metal gate transistors are the biggest advancement in transistor technology since the late 1960s,二、本课程的任务,16/23,二、本课程的任务,High-k + Metal Gate Transistors,45 nm High-k + Metal Gate Performance / Watt Benefits25x lower
7、 gate oxide leakage30% lower switching power30% higher drive current, or5x lower source-drain leakage,17/23,二、本课程的任务,Microprocessor Chips,Modern microprocessor chips use 100s of millions of transistors,45 nm “Penryn” Microprocessor410 million transistors,18/23,二、本课程的任务,19/23,二、本课程的任务,20/23,二、本课程的任务,21/23,二、本课程的任务,1. 半导体器件的基本工作原理,2. 器件特性与 （电学） IV,材料参数（ND, NA, n, p, n, p, ）几何尺寸（Wb, Lg, ）偏置电压 V频率 t,的关系,3. 半导体器件的高级效应,4. 半导体器件模型化（modeling） 等效电路,5. 半导体器件小型化趋势,22/23,三、本课程的内容,第二章 双极型晶体管,第三章 MOS场效应晶体管的基本特性,第四章 小尺寸MOSFET的特性,第一章 pn结的频率特性与开关特性,23/23,好的开始就是成功的一半！,
