最先端半導体デバイスとその応用

概要

• 半導体デバイスの基本である物性からはじめて、代表的な半導体デバイス --ダイオード・MOSFET・バイポーラ素子・発光・受光素子・フラッシュメモリ・新しい材料によるメモリデバイス-- それぞれを基礎から先端技術まで、明快に解説しています。 　さらに、アナログ動作特性に影響する要因を解明し、温度・ばらつき対策を示し、MOSデバイスレイアウト上の注意すべき点を述べています。　各素子の基本原理から応用回路まで、広い視野をもつ技術者の養成を目指しています。

収録目次

第1章 シリコン基板中における電子輸送

• (1)シリコンの結晶構造とドーパ
• 　　Ｐ型半導体、Ｎ型半導体
• 　　電子のエネルギー分布
• 　　キャリアの散乱と電気伝導
• 　　速度飽和
• (2)半導体中の電気伝導を記述す
• 　　ポアソンの式
• 　　電流密度Ｊの定義
• 　　粒子数保存の式
• 　　キャリアの生成・再結合

第2章 PN接合の動作原理

• 　　PN接合内の電荷分布
• 　　電圧・電流特性
• 　　拡散電流
• 　　キャリアの生成・再結合
• 　　PN接合の順方向電流・逆方向バイアス電流・破壊

第3章 MOSFETの動作を理解する

• (1)MOSFETの基本構造
• 　　MOSFETでの電子の様子
• 　　酸化膜・基板界面でのポテンシャル
• 　　弱反転領域での電気的特性のまとめ
• (2)強反転領域での電気的特性
• 　　飽和特性領域のチャネル長変調効果
• 　　MOSFETの寄生容量
• (3)デバイス特性とアナログ回路特性との関係
• 　　1.低周波特性
• 　　　　電圧−電流変換素子
• 　　　　増幅の原理
• 　　　　出力抵抗と相互コンダクタンス
• 　　2.増幅回路の周波数応答特性
• 　　　　容量の充放電
• 　　　　増幅回路の周波数応答･周波数特性
• (4)短チャネルMOSFETの電気的特性
• 　　ディジタル回路応用
• 　　MOSFETの改良(手軽版)
• 　　赤いﾚﾝｶﾞ壁を越える挑戦
• 　　MOSFETのソース･ドレイン抵抗
• 　　最近のMOSFETの製造工程

第4章 半導体デバイスの信頼性

• (1)酸化膜・Trの信頼性の基礎
• 　　熱酸化膜の構造・特性劣化の典型的な例
• (2)酸化膜の絶縁破壊
• 　　プロセス誘起酸化膜欠陥
• 　　初期不良がない酸化膜の信頼性
• 　　p-chMOSFETの負バイアス性劣化現象
• 　　NBTI

第5章 発光・受光デバイス

• (1)半導体の光の吸収と放出
• 　　発光ダイオード(LED):
• 　　LEDの光損失メカニズム
• 　　高効率を目指した新構造のLED
• 　　光通信に適したLED構造
• 　　レーザーダイオード:
• 　　光利得係数
• 　　反転分布
• 　　レーザー発振条件
• (2)受光素子
• 　　CCDチップの構造
• 　　半導体の光吸収係数
• 　　ブルーミング・スミア

第6章 不揮発性メモリ

• 　　半導体メモリ
• 　　フラッシュメモリ
• 　　FeRAM
• 　　MRAM

第7章 バイポーラ素子

• 　　バイポーラ素子特性
• 　　アーリー効果
• 　　バイポーラ素子破壊電圧
• 　　熱暴走

第8章 電流・電圧源の作り

• 　　絶対温度に比例する電流源回路
• 　　参照電圧源の作り方

第9章 アナログ回路レイアウトの考え方

• 漏れた電磁界の取り扱い
• 　　A. 電界：静電結合による影響
• 　　B. 磁界：電磁誘導による影響
• 　　C. 抵抗：基板による影響

第10章 高精度アナログ回路のために配慮すべきこと

• 　　全差動回路構成
• 　　素子のマッチング
• 　　素子特性の統計的ばらつき
• 　　ミスマッチの影響を軽減する設計法
• 　　MOSFETレイアウト上で配慮すべき項目

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