半导体器件物理与工艺基础版课程设计
半导体器件物理与工艺基础版课程设计
一、课程设计目的
本课程设计旨在通过系统的理论学习和实践操作，使学生掌握半导体器件物理与工艺的基本知识和技能，培养其实际应用能力和创新思维能力，为学生未来从事半导体器件设计、制造、研究等方面提供必要的基础。
二、教学内容及进度
1. 半导体物理基础
•晶体结构与缺陷
•能带理论与导电性
•能级与载流子
•PN结的形成与性质
•噪声与半导体器件的电路等效
2. 半导体制备工艺
•单晶生长与取向
•氧化物形成与退火
•金属沉积与扩散
•光刻与蚀刻
•清洗与检测
3. 半导体器件制备工艺
•结构设计与开发
•掺杂与扩散制备
•电极形成与封装
•各种半导体器件的工艺制造
三、教学方法
1. 理论课教学
采用课堂讲授和学生自学相结合的方式，重点讲解半导体器件物理基础、制备
工艺及器件制备工艺等内容，引导学生深入理解概念和原理，并着重讲解实际应用中的方法和技巧，激发学生的兴趣和热情。
2. 实验操作教学
教师组织实验，在教师指导下，学生自行进行半导体器件制备实验，并记录实
验过程和结果。实验内容包括晶体生长、电极制备、半导体器件特性测试等方面，通过实践操作，让学生加深对课程内容的理解和掌握关键操作技能。
3. 课程论文
学生通过对半导体器件物理与工艺的研究与分析，阅读相关文献和书籍，撰写
课程论文，对自己对文献和实验结果进行分析和总结。论文要求体现学生的创新思维和应用能力，结合实际情况进行深入的讨论与分析。
四、考核方式与评价标准
1. 学习笔记
学生在学习过程中要认真做好学习笔记，反复阅读、复习、总结，加深对课程
内容的理解和掌握。学习笔记占20分。
2. 实验报告
学生按要求完成实验操作，整理实验报告，充分总结实验结果，掌握实验技能。实验报告占30分。
3. 课程论文
学生按要求写好课程论文，论文要求有新的发现、新的思路或新的实验结果，能够反映对半导体器件制备工艺的深刻理解和技能运用，体现学生的综合素质和学术研究能力。论文占50分。
4. 总评成绩
以上三个部分分别占总成绩的20分、30分和50分，并根据其中优秀、良好、及格和不及格的情况分别划分成绩段，并根据学生的平时表现和课堂积极性进行加减分，最终以学期成绩为准，并进行评优评先和评选科技成果奖。
复旦大学半导体器件物理教学讲义 (2)
复旦大学半导体器件物理教学讲义 1. 引言 本讲义旨在介绍复旦大学半导体器件物理课程的基本内容和教学目标。半导体器件物理是电子信息类专业中重要的一门基础课程，通过学习本课程，学生将会了解半导体器件的基本工作原理、结构和特性。同时，本课程也将为学生打下坚实的物理基础，为日后进一步研究和应用半导体器件打下基础。 2. 课程概述 本课程主要包括以下内容： •半导体物理基础知识：介绍半导体物理学领域的基本概念和理论基础，包括晶体结构、载流子的能带理论和半导体的电子运动等内容。 •半导体材料和器件的制备技术：介绍半导体材料和器件的制备方法和工艺技术，涵盖了光刻、薄膜沉积、离子注入等常用技术。
•半导体器件的基本结构和工作原理：详细介绍半导体器件的基本结构，包括二极管、晶体管、场效应管等，以及它们的工作原理和特性。 •器件参数的测量和测试方法：介绍半导体器件参数的测量方法和测试仪器，学习如何准确测量器件的电流、电压等参数。 •半导体器件的应用：对一些常见的半导体器件应用进行介绍，如功放器件、放大器器件、接收机等。 3. 教学目标 经过本课程的学习，学生应该能够达到以下目标： 1.理解半导体物理学的基本概念和理论，包括晶体结构和半导体能带理论。 2.掌握半导体器件的基本工作原理和特性，包括二极管、晶体管、场效应管等。 3.了解常用的半导体器件制备技术和工艺流程。 4.能够使用测试仪器测量和测试半导体器件的相关参数。
5.熟悉一些半导体器件的常见应用。 4. 教学内容安排 本课程的教学内容安排如下： 教学模块内容学时安排（小时）模块一半导体物理基础知识6 模块二半导体材料和器件制备6 模块三半导体器件的结构和工作原理10 模块四器件参数的测量和测试4 模块五半导体器件的应用4 5. 评价方式 本课程的评价方式包括平时成绩和期末考试成绩两部分。
半导体器件物理与工艺基础版教学设计
半导体器件物理与工艺基础版教学设计 1. 课程概述 本课程旨在介绍半导体器件的物理和工艺基础知识，包括半导体材料、 PN 结、场效应晶体管、双极晶体管等常见器件的原理、特性和制作工艺。同时，通过实验教学，让学生掌握半导体器件的测试方法、参数提取和分析技能。本课程面向大学物理、电子、通信等相关专业的本科生，也适用于参加工程实践或校外比赛的学生。 2. 教学目标 •理解半导体物理学的基本概念，包括禁带宽度、载流子浓度、掺杂浓度等； •掌握 PN 结的原理、特性以及二极管的基本参数和测试方法； •了解场效应晶体管、双极晶体管等晶体管的结构、工作原理和特性，并能分析其直流和交流特性； •熟悉半导体器件制造工艺流程，掌握光刻、腐蚀、离子注入等常用制造工艺； •能够实现半导体器件的基本测试和参数提取，包括测量二极管的 I-V 特性、测量场效应晶体管的门电压-漏电流特性等。 3. 教学内容 3.1 半导体物理基础 •三种基本原子构型及其化学键 •晶体结构和缺陷 •能带理论和半导体掺杂 •PN 结的形成和特性
3.2 PN 结和二极管 •PN 结的 IV 特性与等效电路 •二极管的整流特性和温度特性 •稳压二极管和 Zener 二极管 •光电二极管和光伏二极管 3.3 晶体管基础 •晶体管结构和工作原理 •MOSFET 和 JFET 两种类型的场效应管 •双极晶体管和集成放大器 3.4 半导体器件制造工艺 •半导体器件制造流程 •光刻、腐蚀、离子注入等工艺的基本原理 •制造器件的误差来源和控制方法 3.5 半导体器件测试 •二极管的 I-V 特性测试 •场效应晶体管的门电压-漏电流特性测试 •参数提取和曲线拟合 4. 教学方法 •讲授理论知识，注重讲解半导体器件的物理概念和特性，以及常见器件的原理和制造工艺； •安排实验，让学生亲手操作器件，测量其电学参数，并进行曲线拟合和参数提取； •进行案例分析和讨论，让学生了解实际工程应用中器件的选型、测试和控制策略。
半导体物理与器件 教案
半导体物理与器件教案 一、课程简介 本课程旨在介绍半导体物理与器件的基本概念、理论与应用。通过学习本课程，学生将了解半导体物理的基本原理，掌握常见的半导体器件的工作原理和特性，为深入研究和应用领域奠定基础。 二、教学目标 1.掌握半导体物理的基本概念与原理； 2.了解常见的半导体器件的结构、工作原理和特性； 3.熟悉半导体器件的制备工艺和性能测试方法； 4.能够分析和解决半导体器件相关问题； 5.培养学生的动手实践能力和团队合作意识。
三、教学内容 1. 半导体物理基础 •半导体的基本概念与性质； •半导体材料的禁带宽度与导电性； •共价键与导电机理。 2. PN结与二极管 •PN结的形成与特性； •二极管的工作原理； •二极管的电流-电压特性。 3. 势垒与电容 •势垒高度与势垒宽度的关系； •势垒电容与反向偏置； •PN结的充放电过程。
4. 功率器件 •理想二极管的特性与应用； •肖特基二极管的特性与应用； •功率二极管的特性与应用。 5. 晶体管 •双极型晶体管的工作原理与特性； •型号代号与参数标识； •三极型晶体管的工作与特性。 6. 场效应晶体管 •MOS结构与工作原理； •MOSFET的特性与应用； •IGBT的特性与应用。 7. 光电器件 •光电二极管的工作原理与特性；
•光敏电阻的工作原理与特性； •光电导的工作原理与特性。 四、教学方法 1.理论讲解：通过教师授课的形式讲解半导体物理与器件的基本概念与原理； 2.实验实践：设计实验让学生操作和观察实际的半导体器件，巩固理论知识； 3.讨论与交流：鼓励学生积极参与讨论，提问与回答问题，促进彼此交流与学习； 4.团队合作：通过小组讨论、任务分工等方式培养学生的团队合作意识和解决问题的能力； 5.多媒体辅助：运用多媒体展示课件、实验视频等辅助材料，提升教学效果。 五、教学评价 1.平时成绩：包括作业完成情况、实验报告、参与度等；
半导体器件物理课程大纲_施敏
《半导体器件物理》教学大纲 课程名称: 半导体器件物理 学分: 4 总学时:64 实验学时:（单独设课）其它实践环节：半导体技术课程设计 适用专业:集成电路设计与集成系统 一、本课程的性质和任务 本课程是高等学校本科集成电路设计与集成系统、微电子技术专业必修的一门专业主干课，是研究集成电路设计和微电子技术的基础课程。本课程是本专业必修课和学位课。 本课程的任务是：通过本课程的学习，掌握半导体物理基础、半导体器件基本原理和基本设计技能，为学习后续的集成电路原理、CMOS模拟集成电路设计等课程以及为从事与本专业有关的集成电路设计、制造等工作打下一定的基础。 二、本课程的教学内容和基本要求 一、半导体器件简介 1．掌握半导体的四种基础结构； 2．了解主要的半导体器件； 3．了解微电子学历史、现状和发展趋势。 二、热平衡时的能带和载流子浓度 1．了解主要半导体材料，掌握硅、锗、砷化镓晶体结构； 2．了解基本晶体生长技术； 3．掌握半导体、绝缘体、金属的能带理论； 4．掌握本征载流子、施主、受主的概念。 三、载流子输运现象 １．了解半导体中两个散射机制；掌握迁移率与浓度、温度的关系； ２．了解霍耳效应； ３．掌握电流密度方程式、爱因斯坦关系式； ４．掌握非平衡状态概念；了解直接复合、间接复合过程； ５．掌握连续性方程式；
６．了解热电子发射过程、隧穿过程和强电场效应。 四、p-n结 １．了解基本工艺步骤：了解氧化、图形曝光、扩散和离子注入和金属化等概念； ２．掌握热平衡态、空间电荷区的概念；掌握突变结和线性缓变结的耗尽区的电场和电势分布、势垒电容计算； ３．了解理想p-n结的电流-电压方程的推导过程； ４．掌握电荷储存与暂态响应、扩散电容的概念； ５．掌握p-n结的三种击穿机制。 ６．了解异质结的能带图。 五、双极型晶体管及相关器件 １．晶体管的工作原理：掌握四种工作模式、电流增益、发射效率、基区输运系数；２．双极型晶体管的静态特性：掌握各区域的载流子分布；了解放大模式下的理想晶体管的电流-电压方程；掌握基区宽度调制效应； 3．双极型晶体管的频率响应与开关特性：掌握跨导、截止频率、特征频率、最高振荡频率的概念； 4．了解异质结双极型晶体管HBT的结构及电流增益； 5．了解可控硅器件基本特性及相关器件。 六、MOSFET及相关器件 1．掌握MOS二极管基本结构、三种表面状态、C-V特性、平带电压；了解CCD器件；2．掌握MOSFET基本原理，掌握阈值电压的计算及影响因素； 3．了解电流-电压方程推导过程，掌握MOSFET的种类及亚阈值区的概念； ４．短沟道效应、CV及CE理论； ５．MOS反相器的原理与闩锁效应； ６．T和SOICMOS结构。 七、MESFET及相关器件 １．金属-半导体接触的能带图及肖特基势垒理论； ２．MESFET基本器件结构及工作原理； ３．MESFET电流-电压方程推导及截止频率的概念； ４．了解MODFET的基本原理。 八、微波二极管、量子效应和热电子器件
《现代半导体器件物理》课程介绍
《现代半导体器件物理》课程介绍 现代半导体器件物理是电子信息类专业中的一门重要课程，它深入解析了半导体器件的物理原理、结构及工作原理等方面的知识。本文将从课程内容、学习方法与应用前景三个方面介绍现代半导体器件物理。 一、课程内容 现代半导体器件物理主要包括以下几个方面的内容： 1.半导体基础知识：介绍半导体材料的基本特性以及晶体结构、能带理论、载流子的产生与输运等相关知识，为后续学习奠定基础。 2. pn结与二极管：讲解pn结的形成原理、二极管的工作原理以及常见二极管的特性参数和应用。 3. 势垒结与MOSFET：介绍势垒结的形成原理、MOSFET的结构和工作原理，详细分析MOSFET的静态和动态特性。 4. 双极型晶体管：讲解双极型晶体管的结构、工作原理和特性，深入分析放大器和开关电路的设计与应用。 5. 光电器件：介绍光电二极管、光电导、光电晶体管等光电器件的结构、特性及应用。 二、学习方法
学习现代半导体器件物理需要掌握一定的学习方法，以下几点可以帮助学生更好地掌握该课程： 1.理论与实践结合：理论知识与实际案例相结合，通过实验操作加深对理论的理解和记忆。 2.多角度思考：通过分析不同角度的问题，培养学生的思维能力，拓宽学生的视野。 3.积极参与讨论：与同学一起探讨问题，互相交流，共同解决难题。 4.多做习题：通过大量的习题练习，加深对知识点的理解和记忆，提高解决问题的能力。 5.查阅相关文献：利用图书馆和互联网资源，查阅相关文献，了解最新的研究成果和应用案例。 三、应用前景 现代半导体器件物理是电子信息领域的基础课程，其应用前景广阔。随着信息技术的飞速发展，半导体器件在通信、计算机、消费电子等领域的应用越来越广泛。 1.通信领域：半导体器件在通信领域扮演着重要角色，如光纤通信、无线通信、卫星通信等，都离不开半导体器件的支持。 2.计算机领域：半导体器件是计算机的核心组成部分，如集成电路、
(整理)半导体器件物理教学内容和要点
教学内容和要点 第一章半导体物理基础 第二节载流子的统计分布 一、能带中的电子和空穴浓度 二、本征半导体 三、只有一种杂质的半导体 四、杂质补偿半导体 第三节简并半导体 一、载流子浓度 二、发生简并化的条件 第四节载流子的散射 一、格波与声子 二、载流子散射 三、平均自由时间与弛豫时间 四、散射机构 第五节载流子的输运 一、漂移运动迁移率电导率 二、扩散运动和扩散电流 三、流密度和电流密度 四、非均匀半导体中的自建场 第六节非平衡载流子 一、非平衡载流子的产生与复合 二、准费米能级和修正欧姆定律 三、复合机制 四、半导体中的基本控制方程：连续性方程和泊松方程 第二章PN结 第一节热平衡PN结 一、PN结的概念：同质结、异质结、同型结、异型结、金属－半导体结 突变结、缓变结、线性缓变结 二、硅PN结平面工艺流程（多媒体演示图2.1） 三、空间电荷区、内建电场与电势 四、采用费米能级和载流子漂移与扩散的观点解释PN结空间电荷区形成的过程 五、利用热平衡时载流子浓度分布与自建电势的关系求中性区电势 及PN结空间电荷区两侧的内建电势差 六、解poisson’s Eq 求突变结空间电荷区内电场分布、电势分布、 内建电势差和空间电荷区宽度（利用耗尽近似） 第二节加偏压的N P 结
一、画出热平衡和正、反偏压下PN结的能带图，定性说明PN结的单 向导电性 二、导出空间电荷区边界处少子的边界条件，解释PN结的正向注入和反向 抽取现象 第三节理想N P-结的直流电流-电压特性 一、解扩散方程导出理想PN结稳态少子分布表达式，电流分布表达式， 电流－电压关系 二、说明理想PN结中反向电流产生的机制（扩散区内热产生载流子电流） 第四节空间电荷区的复合电流和产生电流 一、复合电流 二、产生电流 第五节隧道电流 一、隧道电流产生的条件 二、隧道二极管的基本性质（多媒体演示 Fig2.12） 第六节V I-特性的温度依赖关系 一、反向饱和电流和温度的关系 二、V I-特性的温度依赖关系 第七节耗尽层电容，求杂质分布和变容二极管 一、PN结C-V特性 二、过渡电容的概念及相关公式推导求杂质分布的程序（多媒体演 示 Fig2.19） 三、变容二极管 第八节小讯号交流分析 一、交流小信号条件下求解连续性方程，导出少子分布，电流分布和总 电流公式 二、扩散电容与交流导纳 三、交流小信号等效电路 第九节电荷贮存和反响瞬变 一、反向瞬变及电荷贮存效应 τ 二、利用电荷控制方程求解 s 三、阶跃恢复二极管基本理论 第十节P-Ｎ结击穿 一、PN结击穿 二、两种击穿机制，PN结雪崩击穿基本理论的推导 三、计算机辅助计算例题2－3及相关习题 第三章双极结型晶体管 第一节双极结型晶体管的结构
半导体器件物理学研究与设计
半导体器件物理学研究与设计 近几十年来，半导体器件在电子科技领域发挥着举足轻重的作用。无论是计算机、手机、电子游戏还是太阳能电池板，都离不开半导体器件的应用。而要想深入理解和优化半导体器件的性能，就需要进行物理学研究与设计。本文将探讨半导体器件的物理学原理和相关的研究与设计方法。 第一部分：半导体器件物理学基础 在研究和设计半导体器件之前，我们首先需要了解半导体物理学的基础知识。半导体器件的工作原理是基于半导体材料中的电子-空穴对及其运动。半导体材料的能带结构决定了其电子的激发和传输方式。 第二部分：半导体器件的电子传输特性 半导体器件中的电子传输特性是研究和设计的关键。电子的传输路径、速度和效率都直接影响着器件的性能和功耗。通过理论模型和数值模拟，我们可以预测和优化半导体器件中电子传输的特性。 第三部分：半导体器件的能带工程 半导体器件中的能带工程是实现特定功能的关键技术。通过控制半导体材料的能带结构，我们能够调节器件的导电性、光电特性等。例如，逆转型MOS场效应管（CMOS）通过控制衬底和沟道之间的电压来调节导电性，实现高速、低功耗的集成电路设计。 第四部分：半导体器件的尺寸效应 半导体器件的尺寸效应是近年来研究的热点之一。随着器件尺寸的不断减小，量子力学效应逐渐显现，影响着器件的性能。纳米尺度下的半导体器件研究需要考虑量子隧穿效应、尺寸量子限制效应等，这些现象对器件的性能和稳定性提出了新的挑战。
第五部分：半导体器件的光电特性研究 除了电子传输特性之外，半导体器件的光电特性也受到广泛关注。例如，光伏电池利用半导体材料的光电转换特性来转化太阳光能为电能。通过研究材料的吸光度、载流子寿命以及界面缺陷等光电特性参数，我们可以提高光电器件的效率和稳定性。 第六部分：半导体器件设计方法 研究半导体器件的物理学知识是为了更好地设计和优化器件的性能。半导体器件设计方法包括理论模型、数值模拟和实验验证等。通过模拟和实验数据的对比，设计者可以调整器件结构和材料参数，得到更符合要求的器件性能。 结语 半导体器件物理学研究与设计是一门交叉性强的学科，涉及到电子学、光学、固体物理学等多个领域的知识。在不断发展的电子科技领域，半导体器件物理学的研究和设计将继续发挥重要作用，为人类的科技进步做出贡献。希望通过本文的探讨，能够引起更多人对半导体器件物理学研究与设计的重视。
施敏 半导体器件物理与工艺 pdf
施敏半导体器件物理与工艺 一、施敏半导体器件的背景与意义 随着科技的飞速发展，电子工程领域对高性能、低功耗的半导体器件的需求日益增长。施敏半导体器件，作为一种新型的电子器件，以其独特的物理机制和工艺技术，在现代电子工程领域中扮演着越来越重要的角色。施敏半导体器件具有高灵敏度、快速响应和低功耗等优点，广泛应用于传感器、逻辑电路、存储器等领域。 二、施敏半导体器件原理 施敏半导体器件主要基于隧道效应、极化效应等物理原理工作。通过利用材料内部的电子行为，实现电导率的变化，从而实现传感或逻辑操作。为了实现这一功能，关键在于材料的选择以及其制备工艺的控制。这涉及到多种材料物理和材料工程的知识，如能带理论、载流子输运机制等。 三、工艺流程 制作施敏半导体器件的工艺流程主要包括材料选择、外延生长、掺杂、制程整合等步骤。在材料选择阶段，需要综合考虑材料的能带结构、载流子迁移率、稳定性等性能指标。外延生长和掺杂是关键的制程步骤，直接影响器件的性能。此外，为了实现高效的电路集成，还需要考虑如何优化制程参数，以实现良好的欧姆接触和低电阻传输。 四、典型应用领域与案例分析 施敏半导体器件在信息技术、消费电子、汽车等领域有广泛的应用。例如，在传感器领域，施敏器件可以用于气体检测、湿度传感、压力传感等；在逻辑电路中，施敏器件可以用于构建各种逻辑门电路，实现信息的处理与传输；在存储器领域，施敏器件可以作为非易失性存储单元，用于存储数据。 五、发展趋势与挑战 随着物联网、人工智能等新兴技术的发展，施敏半导体器件的应用前景更加广阔。未来，施敏半导体器件将朝着更高性能、更低功耗、更小尺寸的方向发展。然而，这也带来了诸多挑战，如如何提高器件的稳定性、可靠性以及如何实现大规模生产等。对此，我们建议深入研究材料的物理机制和制程技术，加强跨学科合作，以推动施敏半导体器件的创新发展。 六、结论 施敏半导体器件在电子工程领域中发挥着核心作用，其发展对于推动科技进步具有重要意义。通过深入理解其物理机制和工作原理，不断优化制程技术，我们有望在未来实现更高性能的施敏半导体器件，以满足不断增长的市场需求。
《半导体物理与器件》课程教学大纲
《半导体物理与器件》课程教学大纲 一、课程名称（中英文） 中文名称：半导体物理与器件 英文名称：Semiconductor Physics and Devices 二、课程代码及性质 专业选修课程 三、学时与学分 总学时：40 学分：2.5 四、先修课程 《量子力学》、《统计物理》、《固体物理》、《电路原理》 五、授课对象 本课程面向功能材料专业学生开设 六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用） 本课程是功能材料专业的选修课之一，其教学目的包括： 1、能够应用物理、化学基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂半导体物理与器件相关工程问题，获得有效结论。 2、掌握半导体物理与器件相关问题的特征，以及解决复杂工程问题的方法。 3、掌握文献检索、资料查询、现代网络搜索工具的使用方法；具备应用各类文献、信息及资料进行半导体物理与器件领域工程实践的能力。 4、了解半导体物理与器件的专业特征、学科前沿和发展趋势，正确认识本专业对于社会发展的重要性。 5、了解半导体物理与器件领域及其相关行业的国内外的技术现状，具有较强的业务沟通能力与竞争能力。 表1 课程目标对毕业要求的支撑关系
七、教学重点与难点 课程重点： （1）掌握能带理论以及从能带理论的角度分析半导体的导电机制；熟悉半导体中电子的状态及其运动规律；熟悉实际半导体中的杂质和缺陷的种类、性质及其作用；掌握并且会计算热平衡状态下载流子的浓度问题以及非平衡载流子的概念、产生及其随时间的演化规律（寿命问题）；掌握载流子的几种输运机制。 （2）理解和熟悉PN结及其能带图；掌握PN结的电流-电压特性以及电容-电压特性；熟悉PN结的三种击穿机理；理解和掌握PN结二极管的工作原理。 （3）在对PN结二极管工作原理分析的基础上，学会将此分析进行合理的拓宽，即从单结/两端二极管发展到双结/三端晶体管；掌握双极型晶体管（BJT）的基本概念、符号的定义、工作原理的定性分析以及关键的关系表达式等。 （4）系统地了解和掌握MOSFET的基本工作原理与物理机制；掌握MOSFET器件的主要结构形式、工作特性和有关的物理概念；熟悉MOSFET的电容-电压特性、伏-安特性及其交流效应，并能掌握主要参数和特性的分析与计算方法；了解半导体器件制备的方法、过程及几个器件制备的实例。 （5）重点学习的章节内容包括：第一章“半导体材料的基本性质”（8学时）、第二章“PN结机理与特性”（8学时）、第三章“双极型晶体管”（10学时）、第四章“MOS场效应晶体管”（10学时）。 课程难点： （1）通过本课程的学习，掌握与半导体相关的基本物理概念和基本规律
半导体物理与器件教学大纲
半导体物理与器件（教学大纲） Semiconductor Physics and Devices 课程编码：12330540学分：课程类别：专业基础课 计划学时： 48 其中讲课： 48 实验或实践： 0 上机：0 适用专业：IC设计、电信 推荐教材：尼曼（Donald H.Neamen）著，赵毅强，姚素英。解晓东译，《半导体物理与器件》（第3版），电子工业出版社，2010 参考书目： D. A. Neamen，《Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles》，清华出版社，2003 R. T. Pierret著，黄如等译，《半导体器件基础》，电子工业出版社，2004 刘恩科、朱秉升、罗晋生等，《半导体物理学》，西安交通大学出版社，2004 黄昆、谢希德，《半导体物理学》，科学出版社，1958 曾谨言，《量子力学》，科学出版社，1981 谢希德、方俊鑫，《固体物理学》,上海科学技术出版社，1961 课程的教学目的与任务 本课程是集成电路专业的重要选修课之一。本课程较全面地论述了半导体的一些基本物理概念、现象、物理过程及其规律，并在此基础上选择目前集成电路与系统的核心组成部分，如双极型晶体管（BJT）、金属－半导体场效应晶体管（MESFET）和ＭOS场效应晶体管（MOSFET）等，作为分析讨论的主要对象来介绍半导体器件基础。学习和掌握这些半导体物理和半导体器件的基本理论和分析方法，为学习诸如《集成电路工艺》、《集成电路设计》等后续课程打下基础，也为将来从事微电子学的研究以及现代VLSI与系统设计和制造工作打下坚实的理论基础。 课程的基本要求 本课程要求学生掌握半导体物理和半导体器件的基本概念和基本规律，对于基础理论，要求应用简单的模型定性说明，并能作简单的数学处理。学习过程中，注意提高分析和解决实际问题的能力，并重视理论与实践的结合。本课程涉及的物理概念和基本原理较多，为了加深对它们的理解，在各章节里都给学生留有一些习题或思考题，这些题目有的还是基本内容的补充。也有少量的难度较大的题目，这样的问题有利于扩大知识面和培养独立思考能力。 各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）
《半导体器件物理》课程教学大纲
《半导体器件物理》课程教学大纲 课程名称：半导体器件物理课程代码：ELST3202 英文名称：Semiconductor Device Physics 课程性质：专业必修课学分/学时：3.0 / 63 开课学期：第*学期 适用专业：微电子科学与工程、电子科学与技术、集成电路设计与集成系统先修课程：半导体物理及固体物理基础 后续课程：器件模拟与工艺模拟、模拟集成电路课程设计、大规模集成电路制造工艺 开课单位：课程负责人： 大纲执笔人：大纲审核人： 一、课程性质和教学目标 课程性质：《半导体器件物理》课程是微电子科学与工程、电子科学与技术以及集成电路设计与集成系统专业的一门专业必修课，也是三个专业的必修主干课程，是器件模拟与工艺模拟、模拟集成电路课程设计等课程的前导课程，本课程旨在使学生掌握典型的半导体器件的工作机制和特性表征方法，为设计和制造集成电路奠定知识基础。 教学目标：本课程的教学目的是使学生掌握半导体材料特性的物理机制以及典型半导体器件的作用原理。通过本课程的学习，要求学生能基于半导体物理知识，分析BJT、MOSFET、LED以及Solar Cell等半导体器件的工作原理、器件特性以及影响器件特性的关键参数。 本课程的具体教学目标如下： 1、掌握牢固的半导体基础知识，理解半导体器件工作的物理机制。 2、掌握影响半导体器件电学特性的关键因素，能够从半导体器件的电学特性曲线提取半导体器件的关键参数。 3、能够根据给定的器件特性要求，设计和优化器件参数和器件结构。 4、能够对半导体器件的特性进行测量，对测量结果进行研究，并得到合理有效的结论。 二、课程目标与毕业要求的对应关系
《半导体器件物理》课程教学大纲
《半导体器件物理》课程教学大纲 课程编号：0603071 课程总学时/学分：56/3（其中理论42学时，实验14学时） 课程类别：专业任选课 一、教学目的和任务 《半导体器件物理》是研究半导体物理性质(电学性质、光学性质、热学性质、磁学性质等)的学科。作为电子专业的专业基础课，它主要介绍半导体的重要物理现象、物理性质、相关理论和实验方法。为学生学习其它专业课(材料、器件、集成电路等)以及毕业后从事半导体专业工作打下一个理论基础。 二、教学基本要求 (1)使学生理解并掌握半导体物理学的理论基础和基本概念。 (2)掌握与半导体物理有关的基础知识，内容包括半导体中的电子状态、载流子的统计分布及其运动规律、杂质和缺陷能级等。 (3)掌握p-n结、异质结、金属半导体接触、半导体表面及半导体的光、磁、电、热等各种现象。 (4)了解半导体物理学发展的前沿及发展动态。 (5)掌握半导体物理基础实验技能 三、教学内容及学时分配 第一章半导体物理基础 ( 8学时 ) 教学要求：本章介绍半导体物理基础、半导体中的电子状态、能带、有效质量、导带电子和价带空穴、硅、锗、砷化镓的能带结构、杂质和缺陷能及、载流子的统计分布、载流子的散射、电荷输运现象、非均匀半导体中的自建电场、非平衡载流子、复合机制。了解晶格基础概念，了解固体类型与晶体结合，了解常见镜头结构。掌握金刚石结构、闪锌矿结构和纤锌矿结构。 教学重点：半导体能带的概念和物理意义，载流子统计分布规律，电荷输运规律，非平衡载流子的产生和符合理论。 教学难点：能带、非平衡载流子的产生和符合 [半导体晶体缺陷显示]
[实验要求] ：掌握金相显微镜观察镜头缺陷的基本原理和方法，以及缺陷腐蚀、染色、显示和数据采集的基本方法。 1.单晶硅片的腐蚀； 2.金相显微镜的调整和使用； 3.数据采集和处理； [实验学时] ：3 第二章 PN结 ( 6学时 ) 教学要求：本章介绍热平衡PN结、加偏压的PN结、理想PN结的直流特性、空间电荷区复合电流、隧道电流、温度对PN结特性的影响、耗尽层电容特性、PN 结二极管的频率特性、PN结二极管的开关特性、PN结击穿。掌握PN结的形成，PN结形成后的能带结构及其工作特性，要求掌握分析PN结工作特性的方法。 教学重点：PN结的形成过程和能带结构的特点 教学难点：PN结的工作特性和电容特性 [四探针法测量电阻率] [实验要求] ：掌握四探针法测量电阻率的基本原理和方法，以及具有各种几何形状样品的修正；分析影响测量结果的各种因素。 1.测量单晶硅样品的电阻率； 2.测量扩散薄层的方块电阻； 3.测量探针间距S及样品的尺寸； 4.对测量结果进行必要的修正。 [实验学时] ：3 第三章双极结型晶体管(4学时) 教学要求：本章介绍双极结型晶体管的结构和制造工艺、基本原理、电流特性、埃伯斯－莫尔方程、缓变基区晶体管、基区扩展电阻和电流集聚效应、基区宽度调变效应、晶体管的频率响应、混接模型等效电路晶体管的开关特性、反向电流和击穿电压。会利用这些规律来分析结型三极管的电流-电压特性，电容特性以及高频特性。 教学重点：双极结型晶体管的基本原理和工作特性 教学难点：埃伯斯－莫尔方程、缓变基区晶体管、基区扩展电阻和电流集聚效应[椭偏法测膜厚] [实验要求] ：掌握利用椭偏仪测量膜厚的原理和操作方法，测量薄膜厚度。 1.硅氧化片片的清洗处理； 2.椭偏仪的调整； 3.薄膜的测量和数据处理；
《半导体器件CAD》实验教学大纲(模板)
《半导体器件CAD》实验教学大纲 一、课程基本情况 课程编号：083B24A学分：3周学时：3总学时：68开课学期：3.2 开课学院：理学院 英文名称：Semiconductor device CAD 适用专业：微电子科学与工程 课程类别：专业方向模块课 课程修读条件：《半导体物理与器件1》、《半导体物理与器件2》。 网络课程地址: 课程负责人：所属基层学术组织：微电子科学与工程系 二、课程简介 本课程是微电子科学与工程专业选修课程。课程教学以上机操作为主，要求学生了解主流半导体器件仿真软件与仿真技术，熟悉半导体工艺与器件的仿真规则与仿真流程，掌握器件CAD软件的设计语言规则。课程主要内容有：半导体器件物理特性计算机仿真的实现、典型的二维集成工艺模拟系统及其使用、典型的二维器件特性分析系统及其使用、半导体器件特性的计算机分析实例等。 三、教学目标、任务 当前微电子产业发展日新月异,工序逐步细化,流片周期越来越长,以工艺试验形式取得最佳工艺条件的传统做法已经不能满足生产的需要。而随着半导体理论知识的深入、数值模拟技术的发展及计算机性能的不断提高,采用以计算机为平台,以半导体理论模型为基础利用数值模拟技术进行工艺及器件性能仿真逐步代替了传统的工艺制造方法。通过本课程的学习，学生应掌握常用半导体器件TCAD软件（如Silvaco，Medici，Sentaurus等）的基本操作与使用，熟悉半导体工艺的仿真方法，掌握半导体器件仿真的基本指令，熟悉器件网格划分方法，可针对具体设计实例选择合适的模型参数。 四、教学方法与基本要求
本课程是一门综合性专业实验课程，结合课堂教学与上机实验，目的是培养微电子科学与工程专业本科生器件与工艺设计的实践能力： 1.让学生掌握基本的半导体器件与集成电路工艺流程设计和调试的方法与步骤；掌握设计输入、编译、模拟、仿真、综合等器件与工艺设计基本过程； 2.初步掌握应用TCAD器件工艺模拟工具进行集成电路设计及器件工艺模拟的方法和过程； 3.巩固所学半导体器件与微电子工艺相关的理论知识，提高运用所学知识分析和解决微电子工艺流程和半导体器件工程设计问题的能力； 4.经过查找资料、选择方案、设计工艺流程和器件模型、编辑和验证模拟结果、撰写设计报告等一系列实践过程，使学生得到一次较全面的器件与工艺流程设计工程实践训练，通过理论联系实际，提高和培养创新能力，为后续课程的学习，毕业设计，毕业后的工作打下基础。 五、主要内容及学时分配 1.实验类型：演示、验证、操作、综合、设计、研究； 上机类型：单项训练、综合训练。 2.实验类别：指基础、专业基础、专业。 六、考核及成绩评定方式 实验成绩评定标准： 实验态度占20%，实验理论占20%，操作技能占20%，实验报告占40%。 七、教材及参考书目
《半导体材料与器件》课程教学大纲(本科)
《半导体材料与器件》课程教学大纲 课程编号： 课程名称：半导体材料与器件 英文名称：Semiconductor materials and devices 课程类型：专业课 课程要求：选修 学时/学分：32/2 （讲课学时：32 ） 适用专业：功能材料 一、课程性质与任务 半导体材料与器件是现代自动化、微电子学、计算机、通讯等设备仪器研制生产的基础材料及核心部件，具有专门的生产设备、工艺和方法，在现代各方面得到大量的研究和应用，半导体材料与器件是功能材料工程专业一门主要的专业方向课。通过本课程的学习使学生掌握半导体材料与器件的基础理论、主要的生产技术、工艺原理和方法。为今后从事相关工作奠定良好的基础。 二、课程与其他课程的联系 本课程涉及功能材料的晶体结构和物理性能，应在《材料科学基础》《功能材料物理基础》和 《材料物理化学》课程之后进行授课。 三、课程教学目标 1.掌握半导体材料物理的基本理论，硅、锗和化合物半导体材料结构和性能。（支撑毕业能力要求1,4,5） 2.了解和掌握常见半导体材料的结构与性能的关系，能够正确选择和使用半导体材料，能够提高和改善常见半导体材料的相关性能。（支撑毕业能力要求1,3,4,5,7） 3.掌握利用各种电子材料制备双极性晶体管、MOS场效应晶体管、结型场效应晶体管及金属-半导体场效应晶体管、功率MOS场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管IGBT、LED和厚、薄膜集成电路的技术及生产工艺，能够对设计和实验结果进行综合分析。（支撑毕业能力要求3,4,5,12） 4.能够使学生充分利用所学的半导体材料知识，在半导体和微电子材料领域研究、开发、生产高质量器件，为信息行业发展提供基础硬件支持，为国民经济服务。（支撑毕业能力要求3,4,5,7） 四、教学内容、基本要求与学时分配
《半导体工艺课程设计》教学大纲
《半导体工艺课程设计》教学大纲 一、课程地位与课程目标 （一）课程地位 半导体工艺课程设计是在学生已经学习了半导体器件的专业课程以后进行的，是理论和实践相结合的重要环节，通过专业实践，应该达到如下要求： 1、了解半导体工艺的主要工艺流程和一些常用设备的功能。 2、进一步理解半导体器件的生产过程。 3、通过专业实践提高理论与实践相结合的能力，培养实践能力； 4、在专业实践中努力学习，积极思考，培养发现问题，分析问题的能力，总结实习心得。 （二）课程目标 1. 能够应用微电子技术的基本原理和方法给出满足特定工程需要的固体微电子器件、集成 电路与系统设计方案或工艺流程，并能分析和评价设计方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。 2、能够基于科学原理和科学方法（包括理论分析、设计实验、测试表征、分析与解释数据、 信息综合等）进行实验研究，预测、模拟及优化微电子工艺和技术，解决微电子器件、电路设计制备中的复杂工程问题。 3、能够针对微电子领域复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工 具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。 4、能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价微电子器件、集成电路设计专业工程实 践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。 二、课程目标达成的途径与方法 本课程采用小组化教学模式，理论教学、实验教学相结合；采用板书、实验设计等多种教学手段，引入计算机辅助教学，布置实验作业或大型综合作业来实现本课程的课程目标。 三、课程目标与相关毕业要求的对应关系
注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。 四、课程主要内容与基本要求 一基本工艺学习 1 硅片清洗 1号液的配比 2 号液的配比 3号液的配比 2 氧化、扩散 1 干氧法 2 湿氧法 3 光刻 1 涂胶 2 前烘、后烘 3 曝光 4 显影 4 刻蚀 1 各向异性原理 2 TMAH湿法刻蚀 要求：了解半导体工艺比如硅片清洗、光刻、刻蚀、氧化的基本原理和操作方法二微结构掩模设计 1 光栅掩模L-edit 设计 2 微探针设计 要求：学习并利用L-edit软件设计一些基本的微结构 三工艺整合 1 光栅制备 2 微探针制备 要求：整合工艺，制备微小结构 五、课程学时安排
半导体器件物理施敏答案
半导体器件物理施敏答案 【篇一：施敏院士北京交通大学讲学】t>——《半导体器件物理》 施敏 s.m.sze,男，美国籍，1936年出生。台湾交通大学电子工程 学系毫微米元件实验室教授，美国工程院院士，台湾中研院院士， 中国工程院外籍院士，三次获诺贝尔奖提名。 学历：美国史坦福大学电机系博士（1963），美国华盛顿大学电机 系硕士（1960），台湾大学电机系学士（1957）。 经历：美国贝尔实验室研究（1963-1989），交通大学电子工程系 教授（1990-），交通大学电子与资讯研究中心主任（1990-1996），国科会国家毫微米元件实验室主任（1998-），中山学术奖（1969），ieee j.j.ebers奖（1993），美国国家工程院院士（1995）, 中国工 程院外籍院士 (1998)。 现崩溃电压与能隙的关系，建立了微电子元件最高电场的指标等。 施敏院士在微电子科学技术方面的著作举世闻名，对半导体元件的 发展和人才培养方面作出了重要贡献。他的三本专著已在我国翻译 出版，其中《physics of semiconductor devices》已翻译成六国 文字，发行量逾百万册；他的著作广泛用作教科书与参考书。由于 他在微电子器件及在人才培养方面的杰出成就,1991年他得到了ieee 电子器件的最高荣誉奖（ebers奖），称他在电子元件领域做出了基础性及前瞻性贡献。施敏院士多次来国内讲学，参加我国微电子器 件研讨会；他对台湾微电子产业的发展，曾提出过有份量的建议。 主要论著： 1. physics of semiconductor devices, 812 pages, wiley interscience, new york, 1969. 2. physics of semiconductor devices, 2nd ed., 868 pages, wiley interscience, new york, 1981. 3. semiconductor devices: physics and technology, 523 pages, wiley, new york, 1985. 4. semiconductor devices: physics and technology, 2nd ed., 564 pages, wiley, new york, 2002. 5. fundamentals of semiconductor fabrication, with g. may, 305 pages, wiley, new york, 2003
半导体器件与工艺课程设计
半导体器件与工艺课程设计 课程设计 课程名称微电子器件工艺课程设计 题目名称PNP双极型晶体管的设计 学生学院___ 材料与能源学院___ _ 专业班级08微电子学1班 学号3108008033 学生姓名____ 张又文 __ _ 指导教师魏爱香、何玉定 ___ 2020 年 7 月 6 日
广东工业大学课程设计任务书 题目名称 pnp 双极型晶体管的设计 学生学院 材料与能源学院 专业班级 微电子学专业08级1班 姓 名 张又文 学 号 3108008033 一、课程设计的内容 设计一个平均掺杂的pnp 型双极晶体管，使T=300K 时，β=120。V CEO =15V,V CBO =80V.晶体管工作于小注入条件下，最大集电极电流为I C =5mA 。设计时应尽量减小基区宽度调制效应的阻碍。 二、课程设计的要求与数据 1．了解晶体管设计的一样步骤和设计原那么 2．依照设计指标设计材料参数，包括发射区、基区和集电区掺杂浓度N E , N B ,和N C , 依照各区的掺杂浓度确定少子的扩散系数，迁移率，扩散长度和寿命等。 3．依照要紧参数的设计指标确定器件的纵向结构参数，包括集电区厚度W c ，差不多宽度W b ，发射区宽度W e 和扩散结深X jc , 发射结结深X je 等。 4．依照扩散结深X jc , 发射结结深X je 等确定基区和发射区预扩散和再扩散的扩散温度和扩散时刻；由扩散时刻确定氧化层的氧化温度、氧化厚度和氧化时刻。 5．依照设计指标确定器件的图形结构，设计器件的图形尺寸，绘制出基区、发射区和金属接触孔的光刻版图。 6. 依照现有工艺条件，制定详细的工艺实施方案。 7．撰写设计报告 三、课程设计应完成的工作 1. 材料参数设计 2.晶体管纵向结构设计