微

電

子

器

件電子科技大學微電子與固體電子學院授課教師：張建國辦公室：計算機學院112房間電話：

028－83203830-mail:

si_laser@

jgzhang@2

總學時數：64學時其中課堂講授：52

學時，實驗：12

學時

成績構成：期末考試：70

分、期中考試：10分、平時成績：10

分、實驗成績：10

分上課安排第1周~第13周，共52課時每周4學時周三5、6節C408

周五3、4節C408相關課程：半導體物理、固體物理答疑時間：4研究領域：硅基光電子學（Silicon-basedOptoelectronics

）研究方向：硅基光電材料與器件，包括

1、硅基摻鉺光波導放大器（EDWA)2、硅基電注入激光器參考：/go/sp/

/

/uoeg/問題：1、半導體工業發展到現在有哪幾項革命性的器件？

2、估算單個MOS管運算速度。3、為什么單核CPU主頻（10億次）最近十多年很難繼續往

上提升？CPU芯片中金屬連線長度的演化摩爾定律（每隔12到18個月集成度增加一倍，性能也提升一倍）6RCtimeconstantsR=ρL/AC=kA/d金屬連線瓶頸（電子是傳輸信號的載體）

7《半導體制造技術》

P263

硅基光電集成片上系統(SOC)所需的電子學單元和光子學單元

9*10李國杰*11*12*13*14電子器件發展簡史1904年：真空二極管1907年：真空三極管電子管美國綱貝爾漏實驗走室發逢明的事世界湖上第灣一支賠鍺點抓接觸鴉雙極摔晶體躬管19原47年：尺雙極格型晶惠體管19撐60年：菠實用敢的MO通S場效剖應管固體巨器件19麻50年發沈明了啄結型諸雙極稈型晶腎體管滿，并讀于19戀56年獲羞得諾喉貝爾柳物理戶獎。19總56年出掩現了稿擴散姑工藝魯，19槽59年開蛋發出驚了硅平濁面工栽藝，為窯以后外集成得電路死的大支發展旬奠定救了技唱術基扔礎。19梢59年美陵國仙毅童公曬司（Fa池ir勢ch勾il膨ds）開衡發出斤了第敏一塊期用硅茂平面社工藝液制造帖的集射成電摔路，寺并于20貨00年獲塵得諾炒貝爾李物理猶獎。19紅69年：縮慧大規松模集絨成電攤路（LS盲I，103~105元件搜或102~5×1趙03等效第門睡）19箱59年：未中小殖規模嘉集成鎮電路行（IC）19味77年：稻超大連規模凳集成裹電路鬧（VL連SI，以64的K崗DR避AM、16位CP渾U為代遼表夜）19高86年：欠巨大席規模亂集成小電路筆（UL欣SI，以4M劑DR敲AM為代此表黎，8×1隸06元件轟，91拌m竟m2，0.艦8m，15蕉0舍mm）19資95年：GS珠I（以1G院D坐RA榨M為代泰表，2.家2×1掠09元件想，70壇0候mm2，0.帥18m，20捕0才mm，20棵00年開軍始商堡業化劈燕生產權）半導掘體器答件內駝的載俊流子桂在外偶電場策作用桂下的梅運動柔規律古可以衰用一遲套基本才方程來加研以描轟述，獲這套已基本驅方程恐是分寨析一喂切半該導體云器件鋤的基濱本數慶學工侍具。半導恐體器置件基思本方導程是漿由麥克翠斯韋嶼方程凡組結合半導濕體的殖固體說物理挑特性推導侍出來瓶的。喂這些困方程岔都是酒三維座的。1.量1半導尾體器叔件基槍本方握程的拜形式第1章跟半悅導體盾器件生基本樂方程對于泊數量寒場對于哲矢量美場先來蔥復習飽場論白中的真有關甚內容所以俘泊松趨方程升又可矛寫成（1-鏟1b）分析禮半導陽體器片件的拉基本超方程賊包含塞三組哭方程潮。1.才1.勞1泊松路方程（1-羅1a）式中該為消靜電哄勢，憲它與貸電場荒強度走之脊間有很如下欲關系看，1.蹄1.欣2輸運館方程輸運迎方程哄又稱腔為電瀉流密駐度方恭程。（1-物2）（1-佩3）電子捏電流炮密度嫩和空穴電流匙密度林都是忍由漂移扣電流握密度和擴散坐電流星密度兩部時分所誰構成，即1.皇1.吃3連續揀性方室程（1-暮4）（1-桂5）式中產，Un和Up分別連代表賄電子可和空箭穴的凈復偵合率。U>鬧0表示太凈復蘇合，U<裕0表示伙凈產寄生。所謂奮連續乳性是新指載流扯子濃景度在槐時空胃上的蜂連續脾性，悲即：造成蘿某體同積內奏載流凍子增估加的鴉原因屋，一刪定是鼻載流橋子對翠該體偷積有草凈流術入和脂載流殼子在蘆該體泰積內右有凈岸產生穩。1.著1.塊4方程招的積捷分形溫式以上練各方襪程均栽為微氣分形建式。由其中誦方程(1診-1聲)、(1皮-4揀)、(1載-5驅)可根烈據場渡論中路的積瞧分變理換公句式而變回為積吊分形劉式，（1-功6）（1-鬼8）（1-際7）上面激的方侍程（1-便6）式中瘦，握代遮表電蕉位移返。高斯螺定理，就是講大家葛熟知廢的方程(晌1-廁7四)、(河1-通8敏)稱為拾電子擾與空休穴的電荷付控制舅方程，它怕表示頁流出橫某封曬閉曲肥面的登電流赴受該徒曲面跟內電件荷的金變化屑率與比電荷禿的凈潔復合爺率所遭控制折。在用尿基本少方程聞分析嚇半導貍體器猶件時握，有互兩條熟途徑感，一屬條是協用計廳算機錫求數值坐解。這怖就是哪通常遲所說祥的半渾導體圖器件勾的數已值模旗擬；疫另一夫條是訊求基辭本方泰程的解析邊解，得韻到解枝的封泛閉形蛇式的欣表達解式。夕但求籌解析敗解是億非常您困難誓的。妖一般論需先對基舍本方幸程在有一定淘的近西似條白件下創加以美簡化貍后再輕求解。本細課程犁討論模第二馳條途禽徑。半導扒體器灰件分奶析方爽法1）將芒整個吐器件港分為喊若干股個區2）在甲各個臂區中鄉豐視具雙體情位況對屯基本計方程牛做相狐應的柿簡化個后進毅行求感解。挨求解感微分飄方程窗時還殺需要震給出邊界聞條件。擴散誼方程斃的邊野界條院件為邊界牌上的只少子爸濃度老與外東加電杜壓之儉間的關系。于否是就踐可以鼠將外膨加電肅壓作羽為已胸知量坡，求突解出耍各個妨區中乏的少子苦濃度海分布羊、少盲子濃柄度梯恩度分譯布、涼電場寬分布嗓、電攝勢分輩布、望電流密彈度分逃布等墻，最箏終求鍛得器喇件的趣各個舒端電阻流。這些掠就是蝕本課嶄程的略主要輪內容伶。（1-藏9）（1-圖10）（1-碑11）（1-紡12）（1-咬13）1.滾2基本斯方程剩的簡貞化與鞏應用擋舉例最重奔要的武簡化奴是三說維形弟式的憤方程簡化制為一腳維形邁式，得刪到在此址基礎拳上再黑根據廉不同劑的具虜體情革況還落可進伍行各攻種不簡同形辰式的調簡化狹。例1.料1對于幼方程(陪1-蛋9喬)（1-因14）在耗面盡區焰中，嫁可假賓設p=n=狂0，又禾若在N型耗滑盡區瓜中，芽則還巨可忽拳略NA，得若在P型耗潑盡區雜中，顏則得例1.膏2對于很方程引（1-隱10），（1-士16）當載王流子嗚濃度丙和電園場很訓小而猜載流叨子濃垮度的時梯度善很大訂時，宴則漂事移電眼流密限度遠究小于態擴散私電流隨密度那，可慮以忽回略漂征移電超流密據度，糊方程另（1-畢10）簡酷化為反之爸，則荷可以旁忽略涌擴散妥電流思密度俗，方阻程（1-服10）簡駐化為例1.涌3對于鉤方程(閱1-啊12東)、(它1-日13栗)中的傻凈復賓合率U，當幣作如虎下假家設：(1答)復合周中心聚對電帖子與胳空穴療有相偶同的頌俘獲狹截面堤；(2慢)復合勁中心犧的能喜級與窩本征蒼費米尺能級困相等治，則U可表抵為式中雖，代表姓載流螞子壽爛命，如果蘇在P型區海中，乓且滿雅足小倆注入過條件夫，則同理茄，在N型區奪中，于是慮得（1-侍18）（1-海19）（1-暖17）例1.械4將電梨子擴散真電流密度方程(1-偏16)同理識可得空穴壞的擴芬散方母程，（1-嘗23）（1-產21）代入訓電子卻連續邀性方列程(1骨-1采2)設Dn為常侮數，咸再將Un的表魂達式裳代入迎，可輝得電子皆的擴躍散方揀程，例1.璃5對于私泊松營方程搖的積裳分形宏式(1稼-6棋)，（1-喜25）也可糕對積廳分形哈式的謎基本伯方程銀進行殿簡化節。在N型耗漸盡區案中可國簡化姐為式中長，殃，使分別紐奉代表根體積V內的嫌電子鴿總電恥荷量僻和非澇平衡蘋電子洲總電削荷量閃。例1.城6對于底方程(1盾-7熄)（1-吵7）將電圾子凈復捷合率臉