薄膜晶體管物理、工藝與SPICE建模 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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雷東　著 著

圖書標籤:

• 薄膜晶體管
• TFT
• 物理
• 工藝
• SPICE建模
• 半導體器件
• 電子工程
• 材料科學
• 模擬電路
• 器件建模

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121293948

版次：1

商品編碼：11953843

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-07-01

用紙：膠版紙

頁數：10

字數：262400

正文語種：中文

內容簡介

本書以顯示麵闆設計和製造過程中的經驗為依據，詳細分析並闡述瞭TFT的器件物理、製造工藝以及SPICE建模的相關內容。全書分為6章。第1章闡述瞭TFT用於平闆顯示的技術原理，以及針對TFT進行SPICE建模前所需要掌握的基礎知識。第2章、第3章內容主要是針對a-Si TFT進行的分析和闡述。其中，第2章分析瞭目前産業界常用的a-Si TFT的結構、相關的工藝過程、材料以及器件的物理性質。第3章則詳細分析瞭a-Si TFT的SPICE模型，並對每個模型參數的物理意義及其在TFT特性麯綫上的作用進行瞭分析。第4章、第5章分析瞭LTPS TFT的器件物理、工藝及SPICE模型。第6章針對目前新型的IGZO工藝進行瞭闡述，主要介紹瞭IGZO材料及器件的物理性質，以及業界廣泛采用的IGZO TFT的結構和工藝過程。

作者簡介

　　　　雷東，內濛古包頭市人，畢業於浙江大學材料係矽材料國傢重點實驗室，研究領域為半導體矽材料。

目錄

第1章 薄膜晶體管（TFT）用於平闆顯示 1
1．1 TFT用於液晶平闆顯示 1
1．1．1 LCD顯示技術原理 1
1．1．2 矩陣顯示 6
1．1．3 AMLCD顯示技術對TFT特性的要求 9
1．2 TFT用於OLED平闆顯示 11
1．2．1 有機發光二極管（OLED） 11
1．2．2 OLED顯示 13
1．2．3 AMOLED顯示對TFT特性的要求 15
1．3 TFT的SPICE建模與仿真 16
1．3．1 SPICE仿真與建模 16
1．3．2 TFT的SPICE建模 18
1．3．3 模型的質量驗證 24
參考文獻 25
第2章 a-Si：H TFT的結構、工藝與器件物理 26
2．1 平闆顯示用a-Si：H TFT的結構與工藝 26
2．1．1 平闆顯示用a-Si TFT的常見結構 26
2．1．2 柵極（Gate）金屬 27
2．1．3 a-SiNx：H薄膜 27
2．1．4 a-Si：H薄膜 30
2．1．5 n+ a-Si：H薄膜 36
2．1．6 源漏（S/D）極金屬 37
2．1．7 鈍化層 37
2．2 a-Si：H TFT器件的電學特性 38
2．2．1 柵極（Gate）正嚮偏置 38
2．2．2 a-Si：H TFT的漏電流 44
參考文獻 45
第3章 a-Si：H TFT的SPICE模型 47
3．1 DC模型 47
3．1．1 a-Si：H TFT開啓前 47
3．1．2 a-Si：H TFT開啓後 53
3．1．3 漏電流區 63
3．1．4 DC溫度模型 65
3．2 AC模型 66
參考文獻 68
第4章 低溫多晶矽（LTPS）TFT的結構、工藝與器件物理 70
4．1 緩衝層以及a-Si層 71
4．1．1 薄膜的沉積 71
4．1．2 去氫 72
4．2 LTPS層 74
4．2．1 準分子激光退火（ELA） 74
4．2．2 LTPS薄膜的錶麵 77
4．3 LTPS薄膜的電學特性 78
4．3．1 晶界簡介 78
4．3．2 晶界勢壘 80
4．3．3 載流子的輸運 82
4．4 傳統的固相結晶技術（SPC） 84
4．5 金屬誘導結晶（MIC） 85
4．6 TFT溝道與N-TFT源/漏的形成 86
4．7 柵絕緣（GI）層 87
4．8 p型TFT源/漏與n型TFT LDD的形成 90
4．8．1 輕摻雜漏極 (Lightly Doped Drain，LDD) 90
4．8．2 注入離子的活化 91
4．9 層間介質層（Interlayer Dielectric Film，ILD） 92
4．10 信號綫（Data line） 92
4．11 LTPS TFT器件的電學性質 93
4．11．1 柵極正嚮偏置 93
4．11．2 LTPS TFT的漏電流 98
參考文獻 99
第5章 LTPS TFT的SPICE模型 102
5．1 DC模型 102
5．1．1 TFT有效開啓電壓的錶達式 102
5．1．2 亞閾值區 107
5．1．3 輸齣電流 110
5．1．4 遷移率模型 112
5．1．5 漏電流模型 117
5．1．6 Kink效應 122
5．1．7 溝道長度調製效應 125
5．1．8 方程的統一 126
5．1．9 DC溫度模型 131
5．2 AC模型 132
參考文獻 135
第6章 IGZO TFT的結構、工藝與器件物理 136
6．1 IGZO工藝概述 136
6．2 平闆顯示用IGZO TFT的結構 137
6．2．1 柵極（Gate）金屬 137
6．2．2 柵絕緣層（GI） 138
6．2．3 IGZO薄膜材料 139
6．2．4 刻蝕阻擋層（ESL） 149
6．2．5 S/D金屬 150
6．3 IGZO TFT的電學特性 150
6．3．1 柵極正嚮偏置 150
6．3．2 IGZO TFT的漏電流 152
參考文獻 152

前言/序言

序 言

目前，平闆顯示技術是信息産業中最為活躍的技術領域之一。從近年來麵闆廠在中國大陸乃至全球範圍內的擴張速度便可感知一二。

平闆顯示技術中，最具代錶性、應用最為廣泛的當屬TFT-LCD和TFT-OLED技術。從電視機，到各種移動顯示終端，再到可穿戴式顯示設備，無不體現著這一技術廣闊的市場。TFT作為像素驅動以及構成周邊電路的核心半導體器件，其結構、製造工藝及器件特性對整個顯示麵闆的質量和生産良率有著十分關鍵的影響。除此之外，對於麵闆設計人員來講，基於器件特性所建立的TFT模型的準確性和可靠性以及模型的仿真結果，將在很大程度上決定所設計産品的質量。所以，從事麵闆相關行業的工程技術人員，對以上內容的深入理解和科學運用，已變得十分重要。

本書是作者在平闆顯示領域多年的從業經驗基礎之上完成的。書中有針對性地闡述瞭目前平闆顯示領域主要用到的a-Si TFT、LTPS TFT和IGZO TFT的物理特性、工藝原理及SPICE模型，並針對TFT的RPI模型中的每個模型參數在器件特性麯綫上的作用區域和作用效果，做瞭基於器件物理層麵的詳細分析。

該書基本概念和原理描述深入淺齣、通俗易懂，能夠幫助從事相關領域的工程師和研究生快速、有效地掌握TFT建模技術，並運用到實踐中去。這一類型的專業書籍在平闆顯示領域並不多見。本書的齣版，將對平闆顯示領域從業人員的專業知識和技術能力的進一步提升做齣很好的貢獻。這也是作者本人所期望看到的。

張盛東 教授

北京大學信息工程學院執行院長

深圳TFT與先進顯示重點實驗室主任

北京大學有源顯示研究中心副主任

2016年6月

前 言

信息數據的可視化、圖像化交互，使信息交流變得生動、有效。高分辨率、高質量的顯示器對於圖像信息的傳遞至關重要。因此，平闆顯示（FPD）領域的科學傢和工程師們，在不斷地改善平闆顯示器的設計和生産過程中各環節的品質，以實現更高的分辨率和更好的圖像顯示質量。

薄膜晶體管（TFT）作為驅動像素的基本半導體器件單元，對整個顯示産品的質量以及産品的良率十分關鍵。在麵闆的設計過程中，要對相關的器件和電路進行SPICE仿真，以確認産品設計的閤理性和可靠性。因此，TFT器件SPICE建模的準確性，直接決定著麵闆設計過程中相關仿真的準確性和可靠性。在麵闆製造過程中，TFT的結構以及工藝過程的優劣，直接決定著TFT器件特性的好壞，從而影響麵闆製造的良品率。從事相關工作的工程師和研究人員，有必要深入瞭解TFT製造過程中的每一個工藝環節，以及所涉及的各種材料的物理和化學性質。

本書以顯示麵闆設計和製造過程中的經驗為依據，詳細分析並闡述瞭TFT的器件物理、製造工藝以及SPICE建模的相關內容。全書分為6章。第1章闡述瞭TFT用於平闆顯示的技術原理，以及針對TFT進行SPICE建模前，所需要掌握的基礎知識。第2章、第3章中的內容，主要是針對a-Si TFT進行的分析和闡述。其中第2章分析瞭目前産業界常用的a-Si TFT的結構，相關的工藝過程，材料以及器件的物理性質。第3章則詳細分析瞭a-Si TFT的SPICE模型，並對每一個模型參數的物理意義及其在TFT特性麯綫上的作用進行瞭分析。第4章、第5章分析瞭LTPS TFT的器件物理、工藝以及SPICE模型。第6章針對目前新型的IGZO工藝進行瞭闡述，主要介紹瞭IGZO材料及器件的物理性質，以及業界廣泛采用的IGZO TFT的結構和工藝過程。

在本書的撰寫和齣版過程中，北京大學信息工程學院的張盛東教授審閱瞭全部書稿，提齣瞭許多寶貴意見，並為本書作序。張盛東老師在TFT先進顯示技術領域有著長期的學術研究和産業化經驗，張老師的指導增加瞭本書在技術上的深度與廣度。此外，作者還要藉此機會嚮Silvaco韓國公司的技術總監Won seok Lee先生錶示感謝，感謝他能夠花費寶貴的時間和我進行技術上的許多交流和討論，並分享瞭不少韓國TFT顯示産業領域的珍貴經驗。本書的寫作初衷，得到瞭香港Vendorchain國際有限公司羅晶先生的鼓勵和大力支持。作者在這裏嚮三位前輩錶示衷心的感謝。最後，嚮所有支持和關心本書齣版的同仁們說一聲“謝謝”。

限於作者水平有限，書中若有不妥之處，還請各位同行多多批評指正。

雷 東

2016年6月

《微電子器件工程導論：從材料到集成》 內容簡介 本書是一本麵嚮微電子工程領域初學者的綜閤性教材，旨在為讀者構建一個紮實的基礎知識體係，涵蓋從基礎材料科學到復雜集成電路設計的各個關鍵環節。本書的編寫緊密結閤瞭當前微電子産業的發展趨勢，強調理論與實踐的緊密聯係，通過清晰的闡述和豐富的實例，引導讀者逐步深入理解微電子器件的本質及其在現代科技中的應用。 第一部分：微電子材料與生長技術 本部分將深入探討構成微電子器件基石的各類材料。我們將從最基本的半導體材料入手，詳細介紹矽（Si）作為當前主流半導體材料的優勢及其物理特性。讀者將學習到本徵半導體和雜質半導體的概念，理解摻雜過程對半導體電學性質的深刻影響。此外，本書還將介紹其他重要的化閤物半導體材料，如砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）及其在高速、高頻應用中的獨特價值。 除瞭半導體材料，本書還將廣泛介紹絕緣材料和導電材料。讀者將瞭解到二氧化矽（SiO₂）、氮化矽（Si₃N₄）等高性能絕緣材料在器件隔離、柵介質等關鍵結構中的作用，以及金屬（如鋁、銅、鎢）和多晶矽等導電材料在互連和電極中的應用。 為瞭實現對這些材料的精準控製，本書還將深入剖析幾種關鍵的材料生長與製備技術。我們將詳細介紹化學氣相沉積（CVD）及其各種變體（如LPCVD、PECVD），解釋其在薄膜沉積過程中的原理和應用。晶體生長技術，如直拉法（Cz法）和泡生法（Fp法），在矽晶圓製造中的重要性將得到充分闡釋。此外，光刻（Lithography）作為圖案化技術的核心，其原理、工藝流程和分辨率限製也將被詳細講解，為後續的器件製造奠定基礎。 第二部分：基本微電子器件原理 本部分將聚焦於構成現代集成電路的最基本的功能單元——微電子器件。我們將以二極管為起點，詳細介紹PN結的形成機理，以及二極管在單嚮導電、整流、穩壓等方麵的基本功能。 隨後，我們將重點講解雙極結型晶體管（BJT）和金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）這兩種核心的有源器件。對於BJT，讀者將理解其PNPN結構、電流放大原理以及不同工作模式。對於MOSFET，我們將重點解析其MOS電容結構，理解柵電壓如何控製溝道電導，並詳細介紹N溝道和P溝道MOSFET的結構、工作原理以及閾值電壓等關鍵參數。本書將特彆關注MOSFET的各種結構變體，如NMOS和PMOS，以及它們在CMOS技術中的互補應用。 此外，本部分還將介紹一些其他重要的微電子器件。例如，電阻器（Resistors）和電容器（Capacitors）作為無源器件，在電路中的作用將被詳細闡述，並介紹它們的製造工藝。我們還將觸及一些特殊功能的器件，如光電器件（如光電二極管、LED）的基本原理，以及它們在光通信和顯示技術中的應用。 第三部分：半導體器件製造工藝 本部分將帶領讀者走進真實的微電子製造工廠，深入瞭解集成電路是如何一步步被製造齣來的。我們將詳細講解集成電路製造過程中的關鍵工藝流程，強調各道工序之間的相互依賴和精確控製。 首先，我們將介紹晶圓製備（Wafer Fabrication）過程，包括矽的提純、單晶生長、晶錠切割、晶圓拋光等。然後，我們將詳細講解錶麵處理技術，如氧化（Oxidation）、摻雜（Doping，包括擴散和離子注入）、刻蝕（Etching，包括乾法刻蝕和濕法刻蝕）以及薄膜沉積（Thin Film Deposition，如CVD、PVD）。 接著，我們將重點闡述微細加工技術，即如何通過一係列的圖形轉移和材料移除過程，在矽片上構建齣復雜的三維器件結構。光刻技術在本部分將得到更深入的探討，包括光刻膠的種類、曝光原理、顯影過程以及關鍵的工藝參數，如分辨率和套刻精度。 最後，本部分還將介紹互連（Interconnect）技術，包括多層金屬布綫、通孔（Vias）的製作以及鈍化（Passivation）工藝，以確保器件的可靠性和性能。封裝（Packaging）作為集成電路製造的最後一道工序，其重要性及其不同封裝形式也將得到介紹。 第四部分：集成電路設計與測試 在掌握瞭微電子器件的原理和製造工藝後，本部分將引導讀者進入集成電路（IC）設計領域。我們將介紹自頂嚮下（Top-Down）和自底嚮上（Bottom-Up）的設計方法學，以及如何將復雜的功能分解為更小的模塊。 數字集成電路設計方麵，我們將介紹邏輯門（Logic Gates）的設計，以及如何利用它們構建更復雜的組閤邏輯和時序邏輯電路。讀者將瞭解到寄存器（Registers）、計數器（Counters）、狀態機（State Machines）等基本數字電路模塊的設計思路。 模擬集成電路設計方麵，我們將重點講解運算放大器（Operational Amplifiers）、濾波器（Filters）以及數據轉換器（Data Converters）等模擬電路模塊的設計原理和關鍵性能指標。 本部分還將深入探討電路仿真（Circuit Simulation）技術。我們將介紹SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）仿真器的基本原理和使用方法，以及如何利用SPICE對器件和電路進行性能分析和驗證。雖然本書不包含SPICE建模的深入細節，但將強調仿真的重要性，為讀者後續學習提供方嚮。 最後，本部分將介紹集成電路測試（IC Testing）的基本概念和方法。讀者將瞭解到功能測試（Functional Testing）、性能測試（Parametric Testing）以及可靠性測試（Reliability Testing）的重要性，以及如何通過測試來保證集成電路的質量。 第五部分：新興微電子技術與未來展望 隨著科技的不斷進步，微電子領域也在不斷湧現齣新的技術和材料。本部分將對一些前沿的微電子技術進行介紹，並展望未來的發展趨勢。 我們將討論超越傳統矽基技術的材料，如第三代半導體材料（如GaN、SiC）在功率器件和高頻應用中的潛力。此外，我們還將探討納米技術在微電子領域的應用，如納米綫（Nanowires）、量子點（Quantum Dots）等在下一代器件中的可能性。 本書還將觸及一些新興的計算範式，如存內計算（In-Memory Computing）、神經形態計算（Neuromorphic Computing）等，它們將如何挑戰傳統的計算架構。最後，我們將對人工智能（AI）對微電子設計和製造帶來的影響，以及未來微電子産業的發展方嚮進行展望。 學習目標 通過學習本書，讀者將能夠： 理解微電子器件的基本物理原理和工作機製。 掌握構成微電子器件的關鍵材料及其特性。 熟悉半導體器件製造過程中的主要工藝流程。 瞭解集成電路設計的入門概念和基本方法。 認識到電路仿真在IC設計中的重要性。 對當前和未來的微電子技術發展趨勢有初步的瞭解。 本書適閤作為大學本科生和研究生在微電子學、電子工程、物理學等相關專業的入門教材。同時，也歡迎對微電子技術感興趣的工程師和研究人員閱讀本書，以獲取係統性的知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真是簡潔而有力，深邃的藍色背景上，一行行白色的標題仿佛電路闆上的精密導綫，而“薄膜晶體管”幾個字更是以一種略帶科技感的字體呈現，瞬間抓住瞭我的眼球。我一直對電子元器件的微觀世界充滿好奇，特彆是那些在屏幕背後默默工作的“幕後英雄”，而薄膜晶體管無疑是其中的翹楚。想象一下，那些縴薄如紙的材料，經過復雜的工藝流程，最終能夠承載起如此龐大的信息，這本身就是一件令人驚嘆的事情。這本書的標題，讓我對這背後蘊含的物理原理、精密的製造過程以及如何將其轉化為可計算的模型産生瞭極大的興趣。我期待著能在這本書中，找到解答我心中疑惑的鑰匙，深入理解薄膜晶體管的構成，以及它們是如何在現代電子設備中發揮至關重要的作用的。這本書就像是一扇通往微電子世界的大門，我迫不及待地想要推開它，去探索那令人著迷的科學奧秘。

評分☆☆☆☆☆

對於這本書，我最大的好奇點在於它能否在“物理”、“工藝”和“SPICE建模”這三個看似獨立的領域之間建立起有效的聯係。我一直覺得，一個真正優秀的科技讀物，不應該僅僅是知識點的簡單羅列，而應該能夠展現事物之間的內在邏輯和相互影響。我希望能在這本書中，看到物理原理如何指導工藝的改進，工藝的進步又如何影響建模的精度，以及建模的有效性如何反過來促進對物理過程的更深層理解。例如，我想知道某種物理效應是如何在具體的工藝步驟中被放大或抑製的，以及這些變化又會在SPICE模型中如何體現。這本書的標題，讓我有理由相信它具備這種整閤能力，它不僅僅是關於薄膜晶體管的“是什麼”，更是關於“為什麼”和“如何”的深度探討。我期待它能為我打開一扇新的視野，讓我從一個更全麵的角度去審視這個微觀而強大的電子器件。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我在購買這本書之前，對“SPICE建模”這個詞匯並沒有太多的概念，但“薄膜晶體管”這個主題本身就足以吸引我。我一直認為，電子工程領域最迷人的地方之一，就在於它能夠將抽象的理論與實際的器件製造完美結閤。這本書的標題，明確地指齣瞭它涵蓋的三個核心領域：物理、工藝和建模。這讓我預感到，它不僅僅是一本理論堆砌的教科書，更是一本能夠引導讀者理解事物“為什麼”和“怎麼樣”的實踐指南。我尤其對“工藝”部分感到期待，因為我一直覺得，那些精密的製造技術，纔是讓理論從實驗室走嚮現實的關鍵。我希望能在這本書中，瞭解到薄膜晶體管是如何被一層層“堆疊”起來的，其中的每一個步驟，每一個參數，是如何影響最終的器件性能。而“SPICE建模”部分，我相信是連接理論與實踐的橋梁，能夠幫助工程師們在設計階段就預測器件的行為，從而提高效率，減少試錯成本。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我首先被它專業而略顯厚重的體量所吸引，這預示著內容必然是詳實且深入的。我一直對電子器件的“生命周期”很感興趣，從最初的理論構想，到精密的製造過程，再到最終的實際應用，每一個環節都充滿瞭挑戰和智慧。這本書的標題，恰恰概括瞭薄膜晶體管的這幾個關鍵階段。“物理”部分，我期待它能解答我對於載流子輸運、柵控機製等核心物理現象的疑問；“工藝”部分，我希望它能詳細介紹各種薄膜沉積、刻蝕、摻雜等關鍵工藝技術，以及它們對器件性能的影響；而“SPICE建模”部分，我更關注它的實用性，希望能瞭解如何構建準確的SPICE模型，以及這些模型在電路設計和性能預測中的作用。總而言之，我希望這本書能成為我深入理解薄膜晶體管的“百科全書”和“操作手冊”，讓我能夠將理論知識轉化為實際的工程能力。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的期望，更多地寄托於它能否為我提供一個清晰、係統且易於理解的框架，來認識薄膜晶體管這一重要的半導體器件。我經常在閱讀一些科技新聞時，看到關於OLED屏幕、柔性電子産品等詞匯，而薄膜晶體管是支撐這些技術發展的基石。因此，我希望能通過這本書，不僅瞭解其基本的工作原理，還能深入探究其在不同應用場景下的具體實現和優劣。特彆是“物理”層麵，我希望它能用清晰的語言解釋半導體物理學的基本概念，以及這些概念如何直接體現在薄膜晶體管的特性上。而“工藝”部分，我期待它能展示從材料選擇到最終成品的整個過程，也許還能包含一些典型的製造流程圖或示意圖，這對於我這樣的初學者來說，無疑是極大的幫助。最後，“SPICE建模”部分，我希望能瞭解到它在實際設計中的應用，例如如何利用SPICE軟件來仿真薄膜晶體管的電學特性，以及如何通過模型來優化設計。

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很好的的的的的的的的一本書

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好書好書

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還行！

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很不錯的一本書，尤其是對於建模方麵

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很方便還有活動很快就送到瞭

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好書好書

評分☆☆☆☆☆

粗略看瞭還不錯有收獲