科技时代的先锋

第1章 半导体基础

介于导体和绝缘体之间的物质——半导体

半导体也有很多种① 半导体的种类

半导体也有很多种② 半导体的骄子——硅

固态硅的三种形态 单晶、多晶、非晶

硅半导体内的电传导① 自由电子导电的n型硅

硅半导体内导电的物质② 空穴导电的p型硅

半导体中的电子和空穴是如何运动的？ 能带和能带理论①

半导体中的电子和空穴是如何运动的？ 能带和能带理论②

具有与硅不同特征的半导体 由种以上元素构成的“化合物半导体”

COLUMN 氧化物半导体和有机半导体

第2章 半导体器件

能阻碍电流流动的电阻 半导体制造的“电阻元件”

能暂时储存电的电容 半导体制造的“电容元件”

使电流单向流动的器件 pn结二极管

把光变成电的半导体器件 光电二极管

把电变成光的半导体器件 发光二极管

通信和存储方面的广泛应用 半导体激光

晶体管是什么 代表性晶体管的种类

以电子作为载流子的MOS晶体管 n沟道型

以空穴作为载流子的MOS晶体管 p沟道型

让移动设备成为可能 CMOS

用pn结作为栅极的晶体管 JFET

利用肖特基栅极的晶体管 MESFET

利用电子与空穴的晶体管 双极型晶体管

COLUMN 晶体管的诞生

第3章 半导体集成电路——逻辑电路

将电子元器件和线路制作在半导体电路板上 集成电路

各种各样的IC 根据结构、基板、信号不同而不同

芯片上能够装多少个元件 根据集成度进行的MOS-IC分类

IC都有什么样的功能 按功能对MOS-IC分类

逻辑电路的数学基础 布尔代数

逻辑电路的基本组成要素“门电路”① NOT电路

逻辑电路的基本组成要素“门电路”② OR电路

逻辑电路的基本组成要素“门电路”③ AND电路

进行加法运算的电路 加法电路

进行减法运算的电路 减法电路

比较判断信号大小的电路 比较电路和异或电路

实现作为计算机大脑功能的IC MPU

实现微机功能的IC MCU

处理数字信号的特殊处理器DSP

根据使用者、用途不同而被专用化的IC ASIC

用户可自己变更功能的逻辑电路 可编程逻辑器件PLD

在IC芯片上实现系统功能 系统LSI

被称作电子眼的IC CCD

COLUMN 最早的电子计算机

第4章 半导体集成电路——存储器

暂时记录数据的电路 触发器和暂存器

记忆信息的半导体的结构

计算机的主要存储器 DRAM

不需要保存过程的高速存储器 SRAM

制造阶段记录数据的存储器 掩模式只读内存

切断电源也可以持续记忆的存储器 闪存

相同数量的存储单元记忆容量增加 多值内存

COLUMN 微型化的指导原理——定标原理

第5章 IC的开发和设计

IC开发流程 从市场调查到上市

IC的分层设计 从系统设计到版图设计

关于 IC的元件尺寸与位置关系的规则 设计标准

设计IC的结构和电特性 设备设计

设计IC的制造方法 流程设计

COLUMN 半导体业的分化

第6章 硅晶片的制作方法

硅元素无处不在

多晶硅是硅石经还原、转化、蒸馏而成的

使单晶硅棒生长的CZ法

单晶棒切片以及磨面加工

以毒制毒 晶体吸杂

硅晶片派生物 外延生长晶片和SOI

COLUMN 硅晶片的性能要求

第7章 IC的制作方法①——前工序

IC的整体制造过程概观 前工序和后工序

原件形成前工序的前半部分① FEOL

原件形成前工序的前半部分② FEOL

配线形成前工序的后半部分 BEOL

导体、绝缘体、半导体的薄膜形成技术 成膜工程

把掩膜形式转变成晶片 光刻技术

材料膜腐蚀去除 蚀刻法

半导体里加入杂质 热扩散和离子注入

各种热处理的作用 推进、回流、退火

晶片表面完全平整化 CMP

清洁晶片 清洗

判定晶片上芯片的优劣 晶片检测和修饰

COLUMN 净化车间

第8章 集成电路的制作方法②——后工序

把晶圆切割成一个个芯片 切割

芯片封装 安装

芯片电极和包装接线柱的连接 金属丝焊接

芯片封装 密封

封装接线端识别IC 引线镀金、盖印、成形

包装的种类 通孔安装和表面安装

IC的形状和特性检测 检查和分类

COLUMN IC的可靠性和筛选

第9章 半导体尖端技术

硅晶圆的大尺寸化 下一代晶圆是mm

MOS晶体管高速化 应变硅技术

新结构MOS晶体管 被称作最终的晶体管结构

光刻技术的未来① 浸没式曝光和双重曝光

光刻技术的未来② EUV

光刻技术的未来③ ML和纳米压印

万能的功能存储器可以实现吗① 功能存储器的候选技术

万能的功能存储器可以实现吗② 强电介质存储器和磁性存储器

万能的功能存储器可以实现吗③ 相变存储器和可变电阻式存储器

新材料引进带来的突破① 高-k栅极绝缘膜和金属栅极

新材料引进带来的突破② DRAM高容量膜和低-k层间绝缘膜

COLUMN “More Moore”和“More than Moore”

参考文献

译后记

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　　笔记本电脑中CPU的存储功能当然不必说了，从先进的智能家电到高性能的汽车，几乎所有的设备中都必不可少半导体器件和集成电路。正是技术人员们无穷的创意、智慧和辛勤，我们才享受到了如此尖端的科技，就让我们从这些丰富的彩图当中来了解一下半导体以及这其中凝结着的人类智慧吧！