绪论 半导体器件原理Principle of Semiconductor Devices物理系微电子专业.ppt

* * Semiconductor Devices 绪 论 这门课在学科群中的地位 --课程定位 半导体器件的发展简介 --历史与趋势 一些具体问题的说明 --教材,习题,考试 * * Semiconductor Devices 半导体器件 ? 器件 (器件物理; 器件原理; 器件工艺): 电子器件(双极型器件,MOS器件,各种特种器件); 光电子器件(激光器,发光管,光电转换器件); 其他各种效应的应用(热电,压电 ……) * * Semiconductor Devices 相关课程(领域) ? 物理 (对物理问题更深入,更专门的讨论): 高等半导体物理; 半导体理论; 半导体表面物理; 非晶态半导体物理; 半导体光学 …… ? 材料 (材料性质,应用的物理模型,材料制备,新材料的研制): 体材料; 薄膜材料; 微结构材料; 人工设计材料;…… * * Semiconductor Devices ? 集成电路— 集成电路原理及其设计(线路设计,版图设计,工艺设计); 集成电路中的物理问题,材料问题…… * * Semiconductor Devices 半导体器件基本结构 （1）金半结 （2）PN结 （3）异质结 （4）MOS结构 * * Semiconductor Devices 平面工艺中主要工序 （1）外延生长 （2）氧化 （3）扩散 （4）离子注入 （5）光刻 * Semiconductor Devices * 半导体器件进展 * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices * * * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices 量子力学诞生于19世纪末，现代物理学的一系列发现揭示了微观物理世界的基本规律，以此为基础诞生了现代物理学的理论基础－量子力学（以海森堡和薛定锷建立的量子力学体系为基础，其中薛定锷提出的薛定锷方程已经成为量子力学最基本和广泛使用的方程） 量子力学理论的建立，实际上是近代在物理学研究方面取得的一系列理论和实验成果共同推动的结果。 * * Semiconductor Devices ? Born提出的概率波（Probability wave）概念和波函数(wave function) ，为量子力学的应用奠定了基础； ? 基于量子力学的能带论建立，构成了固体物理学的基础。 ? 现代固体物理学的成熟、完善和应用，为晶体管的发明奠定了理论基础。 晶体管的发明是固体物理理论研究、半导体材料、技术科学研究取得重大突破后的必然结果。 * * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices 获2000年诺贝尔物理学奖 * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices * Original Motivation:Moore’s Law 1950 1970 1990 2010 2030 1 m 1 cm Year VLSI Integrated circuits Transistor Vacuum valves Molecular dimensions 1 mm 10 nm 1 A Device size From Intel * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices * * Semiconductor Devices * Si Substrate Metal Gate High-k Tri-Gate S G D III-V S Carbon Nanotube FET 50 nm 35 nm 30 nm SiGe S/D Strained Silicon Future options subject to research change SiGe S/D Strained Silicon 90 nm 65