硅技术的发展和未来

目录
1 导论:各种形式的硅
1.1 引言
1.2 从20世纪60年代到70年代初:能带
1.3 20世纪70年代:应用于硅的表面理论
1.4 20世纪80年代:硅的结构能
1.5 20世纪90年代:硅团簇与量子点的结构和电子性质
1.6 未来展望
参考文献
第一部分 半导体体硅晶体
2 硅:半导体材料
2.1 引言
2.2 早期历史
2.3 硅研究中的竞争与合作
2.4 最初的器件应用
2.5 MOS技术和集成
2.6 结论
参考文献
3 硅:一个工业奇迹
3.1 引言
3.2 主要制程
3.3 硅材料生产工艺
参考文献
第二部分 多晶硅
4 电子器件用多晶硅薄膜
4.1 引言
4.2 多晶硅薄膜分类
4.3 多晶硅生长和微晶结构
4.3.1 CVD多晶硅
4.3.2 非晶硅晶化的多晶硅
4.3.3 CVD多晶硅晶界化学
4.3.4 多晶硅的掺杂
4.4 多晶硅的电性能
4.5 结论
参考文献
5 光伏用硅
5.1 引言
5.2 光伏用硅材料
5.2.1 不同生产工艺的历史与现状
5.2.2 薄膜沉积工艺
5.3 光伏硅的输运特性
5.3.1 缺陷及杂质对硅输运性质的影响
5.3.2 吸除改善材料性能
5.4 硅太阳电池
5.4.1 硅太阳电池技术与其他技术的比较
5.4.2 多晶硅太阳电池技术
5.5 结论
参考文献
第三部分 外延、薄膜和多孔层
6 分子束外延薄膜
6.1 设备原理和生长机理
6.2 历史概述
6.3 应变异质结构的稳定性
6.3.1 应变层的临界厚度
6.3.2 亚稳态膺晶生长
6.3.3 器件结构的加工和退火
6.4 硅MBE生长膜中掺杂剂的分布
6.4.1 掺杂问题
6.4.2 突变和δ型掺杂分布
6.5 半导体器件研究
6.5.1 异质结双极晶体管(HBT)
6.5.2 SiGe MOSFET和MODFET
6.5.3 垂直MOSFET结构
6.6 若干研究重点介绍
6.6.1 级联激光器
6.6.2 表面结构
6.6.3 自组织和有序化
6.7 结论
参考文献
7 氢化非晶硅(a-Si:H)
7.1 引言
7.2 a-Si的制备和结构性质
7.3 a-Si:H的电学性质
7.4 光致发光和光电导
7.5 亚稳态
7.6 a-Si太阳电池
参考文献
8 绝缘体上硅和多孔硅
8.1 绝缘体上硅
8.1.1 SOI MOS晶体管的一般性质
8.1.2 SOI应用
8.2 SOI材料
8.2.1 早期的SOI材料
8.2.2 蓝宝石上硅(silicon-on-sapphire,SOS)
8.2.3 SIMOX
8.2.4 晶片键合和背面腐蚀
8.2.5 智能剥离(Smart-Cut?)
8.2.6 Eltran?
8.3 结论
参考文献
第四部分 晶格缺陷
9 缺陷能谱学
9.1 引言
9.2 表征缺陷特性的基本参数
9.3 结空间电荷技术
9.3.1 电容技术
9.3.2 热测量技术
9.3.3 光学测量技术
9.4 其他光学测量方法
9.4.1 光热电离谱
9.4.2 傅里叶光电导纳谱
参考文献
10 硅及其在扫描探针显微术进展中的重大作用
10.1 引言
10.2 作为扫描探针显微镜基准的硅
10.3 作为AFM悬臂材料的硅
10.4 作为STM和AFM尖端的Si(111)(7×7)表面
参考文献
第五部分 硅掺杂
11 缺陷、扩散、离子注入、再结晶和电介质
11.1 引言
11.2 高温扩散掺杂
11.3 缺陷与扩散机制
11.4 晶格缺陷、扩散与吸杂
11.5 离子注入
11.6 硅、氮、碳及电介质
11.7 注入分布
11.8 溅射和分布
11.9 辐照缺陷与态、表面态以及界面态
11.10 离子注入样品的热处理
11.10.1 炉退火
11.10.2 电子束、激光束与快速热处理
11.11 结论
参考文献
12 硅的中子嬗变掺杂(NTD)
12.1 引言
12.2 传统的磷掺杂法
12.3 中子辐照磷掺杂
12.3.1 发展历史
12.3.2 掺杂反应
12.3.3 副反应
12.3.4 辐照硅的放射性
12.3.5 晶体缺陷的退火
12.3.6 硅掺杂的技术实现
12.4 展望
参考文献
第六部分 某些杂质的作用
13 硅中的过渡金属杂质
13.1 引言
13.2 扩散和固溶度
13.3 电活性
13.4 杂质工程
13.4.1 吸杂
13.4.2 痕量检测
13.4.3 其他工程问题
13.5 结论
参考文献
14 氢
14.1 引言
14.2 氢原子和分子
14.3 受主钝化
14.4 施主钝化
14.5 过渡金属-氢复合物
14.6 结论
参考文献
第七部分 器件
15 半导体功率器件
15.1 引言
15.1.1 历史
15.1.2 半导体功率器件的要求
15.2 二极管
15.2.1 截止电压(反向或阻断态)
15.2.2 导通态(正向)
15.2.3 动态性能
15.2.4 发展趋势
15.3 晶闸管
15.3.1 基本特性
15.3.2 截止电压
15.3.3 导通态
15.3.4 动态性能
15.3.5 发展趋势
15.4 GTO(门极关断晶闸管)
15.4.1 基本特性
15.4.2 动态性能
15.4.3 发展趋势
15.5 双极晶体管
15.5.1 基本特性
15.5.2 导通态
15.5.3 截止电压
15.5.4 动态性能
15.5.5 发展趋势
15.6 MOS晶体管(金属-氧化物-硅晶体管)
15.6.1 基本特性
15.6.2 导通态
15.6.3 动态性能
15.6.4 发展趋势
15.7 IGBT(绝缘栅双极晶体管)
15.7.1 基本特性
15.7.2 导通态
15.7.3 截止电压
15.7.4 动态性能
15.7.5 发展趋势
15.8 结论
参考文献
16 补偿器件突破硅的极限
16.1 引言
16.2 当今的高压器件概念和实现补偿原理的方法
16.3 制备技术与挑战
16.4 补偿器件特征
16.5 对典型功率MOSFET应用的影响
16.6 结论和展望
参考文献
17 集成电路
17.1 引言
17.2 历史回顾
17.3 集成电路在全球经济中的重要性
17.4 市场约束
17.5 产品“功能”(Enablers)
17.6 集成能力
17.7 设计瓶颈
17.8 应用范围和产品系列
17.8.1 应用范围
17.8.2 产品系列变化
17.9 结论
参考文献
18 硅纳电子学:下一个20年
18.1 引言
18.2 CMOS规模扩展
18.3 50nm以下的新型MOSFET
18.3.1 应变SiGe
18.3.2 应变硅
18.3.3 纵向晶体管
18.3.4 部分耗尽和全耗尽SOI
18.3.5 双栅晶体管
18.4 FinFET存储单元
18.5 Si MOSFET的极限
18.6 新器件
18.6.1 单电子晶体管
18.6.2 分子器件
18.6.3 碳纳米管
18.7 展望
参考文献
19 硅纳米光刻技术
19.1 引言
19.2 光学光刻
19.3 下一代光刻技术
19.4 电子束光刻
19.5 纳米压印光刻技术
19.6 接近式探针光刻技术
19.7 结论
参考文献
20 硅传感器
20.1 引言
20.2 “化学”传感器
20.3 生物传感器
20.4 “物理”传感器
20.5 新思路和发展趋势
参考文献
第八部分 对硅的补充:化合物半导体
21 化合物半导体
21.1 引言
21.2 走向成功的艰难历程
21.3 Ⅲ～Ⅴ族化合物的性质
21.4 Ⅲ～Ⅴ族基器件、器件工艺及对衬底的要求
21.5 GaAs:从材料合成到晶片加工
21.5.1 基本考虑
21.5.2 GaAs合成
21.5.3 晶体生长
21.5.4 热处理
21.5.5 晶体评价
21.5.6 晶片加工
21.6 GaAs和Ⅲ～Ⅴ族化合物的发展前景
参考文献
第九部分 新的研究领域
22 SiGe异质结电子自旋量子计算机
22.1 引言
22.2 QC的器件物理问题和预期性能
22.3 采用SiGe电子自旋运行的QC
22.4 其他方案
22.4.1 纯硅量子点
22.4.2 GaAs和CdTe量子点
22.5 结论
参考文献
23 碳纳米管在微电子学中的应用
23.1 引言
23.2 纳米管的制备
23.3 碳纳米管的互联
23.4 碳纳米管晶体管和电路
23.5 CNTFET模拟和垂直CNTFET概念
23.6 结论
参考文献
24 制造情境智能系统
24.1 引言
24.2 硅的作用
24.2.1 模块计算平台
24.2.2 微机电系统
24.2.3 新型硅形状因子
24.3 情境智能:开发方法
24.4 新的计算方案和系统
24.4.1 “消失的计算机”
24.4.2 “外联件”
24.5 新颖先进的集成技术
24.5.1 智能种子计划
24.5.2 三维封装技术
24.5.3 智能种子的三维封装
24.6 传感器和驱动器用新形式的硅材料
24.6.1 纤维计算技术
24.6.2 硅纤维的机械设计
24.6.3 纤维的制备
24.6.4 机电测试
24.6.5 有源器件电路设计
24.6.6 有源器件电路的制造
24.6.7 硅纤维电路的测试
24.6.8 未来硅纤维的发展目标
24.7 结论
参考文献
25 大脑半导体
25.1 引言
25.2 离子-电子界面
25.2.1 中心-外膜平面导体
25.2.2 细胞-硅结狭隙
25.2.3 狭隙的导电性
25.2.4 细胞-硅结中的离子通道
25.3 神经元-硅电路
25.3.1 通过晶体管记录神经元活动
25.3.2 神经元活动的电容激励
25.3.3 芯片上的双神经元电路
25.4 脑-硅芯片
25.4.1 组织-片层导体
25.4.2 脑切片的晶体管记录
25.5 结论与展望
参考文献
List of Contributors