集積回路デバイス

概要

• 半導体デバイスのしっかりとした理解は、半導体に関わる技術者の出発点です。本講座では、半導体物性からはじめて、半導体デバイスの動作原理を、モデルを使ってわかり易く説明するとともに、特性式を厳密に解き、先端の超微細構造のデバイス特性を導きます。 さらにバイポーラ、フラッシュメモリ、SOI、CCD、光素子などの原理を説明し、ノイズ、信頼性など広い範囲をカバーします。

収録目次

第1章 シリコン結晶中の電子物性

• 1.1 シリコンの結晶構造とドーパント
• 1.2 シリコン結晶の基本物性
• 1.3 シリコン結晶中のキャリア輸送

第2章 半導体pn接合の基礎

• 2.1 半導体の電気伝導の基本式
• 2.2 pn接合の構造
• 2.3 pn接合の電気的特性
• 2.4 pn接合を用いた電子回路

第3章 MOS素子の動作を理解する

• 3.1 MOS素子の製造プロセス
• 3.2 MOS構造の物性
• 3.3 MOS素子の動作原理

第4章 MOS素子の電気的特性の導出

• 4.1 緩やかな近似モデル
• 4.2 線形・飽和特性領域の比較
• 4.3 飽和特性領域を活かした回路
• 4.4 基板バイアス効果
• 4.5 弱反転領域の電気的特性
• 4.6 微細MOSFETの動作特性
• 4.7 MOSFETの比例縮小原理

第5章 高電解中でのMOS素子の特性

• 5.1 ドリフト速度の飽和
• 5.2 飽和ドレイン電流特性
• 5.3 速度飽和領域中の電界分布
• 5.4 ドレイン近傍の電界
• 5.5 ゲート電流の見積
• 5.6 フォトンに起因するリーク電流
• 5.7 ホットエレクトロンによる特性劣化

第6章 MOSFETの特性のまとめ

• 6.1 MOSFETの電気的特性
• 6.2 MOSFETのマッチング
• 6.3 微細素子固有の問題
• 6.4 チャネル長Lとアナログ回路設計
• 6.5 回路設計で重要な小信号モデル

第7章 信頼性

• 7.1 信頼性
• 7.2 LDD-MOS
• 7.3 寄生抵抗
• 7.4 寄生容量
• 7.5 反転層の量子化

第8章 フラッシュメモリ

• 8.1 フラッシュメモリの基本構造・原理
• 8.2 薄い酸化膜の信頼性
• 8.3 ゲート酸化膜の限界
• 8.4 薄膜化による電流駆動能力の低下
• 一口メモ
• イオン注入後の格子欠陥

第9章 SOI−MOSFET

• 9.1 ウエハーの製作方法
• 9.2 SOIデバイスの構造
• 9.3 SOI-MOSFETの電流駆動力
• 9.4 SOI-MOSFETの特徴
• 9.5 ダイナミックしきい値MOSFET
• 9.6 バルクMOSとの比較

第10章 MOSFETを用いた増幅回路

• 10.1 増幅回路の動作を理解する
• 10.2 ソース接地増幅回路
• 10.3 ドレイン接地増幅器（抵抗負荷）
• 10.4 MOSFETによる増幅のイメージ
• 10.5 カスコード増幅回路
• 10.6 増幅回路の歪み
• 10.7 差動増幅回路の入出力特性

第11章 バイポーラ素子

• 11.1 pn接合の基本的性質

第12章 バイポーラトランジスタ(�U)

• 12.1 バイポーラトランジスタ特性の補正

第13章 BiCMOS回路

• 13.1 BiCMOSの断面形状
• 13.2 BiCMOSバッファ回路
• 13.3 BiCMOSバッファの高速化
• 13.4 スイッチング時間

第14章 入出力保護回路

• 14.1 静電破壊
• 14.2 入力保護回路
• 14.3 厚膜ゲートMOSFET
• 14.4 簡単な保護回路の一例
• 14.5 薄いゲート酸化膜MOSFETの破壊

第15章 電荷転送素子 CCD

• 15.1 定常状態と非定常状態
• 15.4 電荷転送効率

第16章 受光素子

• 16.5 フォトトランジスタ
• 16.6 SN比とショット雑音

第17章 発光素子

• 17.1 半導体レーザーの用途
• 17.7 発光ダイオードのまとめ
• 一口メモ
• CMOSデジタル回路の特性
• CMOSインバータの特性・負荷容量
• 伝播時間・配線容量・CMOSデジタル回路の消費電力

第18章 ヘテロ接合素子

• 18.1 ヘテロ接合とは
• 18.2 HEMT(高電子移動度トランジスタ)

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