新型微纳电子器件  085402M06002H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业研讨课 | 任课教师:樊中朝
授课时间: 星期二,第9、10、11 节
授课地点: 教一楼114
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10
课程编号: 085402M06002H 课时: 30 学分: 1.50
课程属性: 专业研讨课 主讲教师:樊中朝 助教:黄亚军
英文名称: Fundamentals of Semiconductor Nanoelectronics 召集人:

教学目的、要求

适用专业:  微电子学与固体电子学
教学目标: 
    本课程为微电子学与固体电子学方向研究生的专业研讨课。本课程紧密结合纳米CMOS器件及其制备工艺的最新进展,从纳米尺度下CMOS器件所面临的物理问题和制备工艺挑战出发,介绍纳米CMOS器件的器件结构及其工艺实现的发展历程,讲解和讨论后摩尔时代新材料、新结构、新原理在器件中的最新应用,讨论异质集成系统和新机理器件在材料和和工艺方面所面临的机遇和挑战。主要内容包括新技术节点下的制备工艺简介,CMOS器件中的栅/沟道/源漏电极工程进展、新型衬底,新型量子效应器件,在光机电混合集成的趋势下多功能、多结构、多材料、跨尺度集成对结构设计和工艺的挑战。教学目标是让学生熟悉纳米CMOS器件、新型量子效应器件结构、性能、工艺,了解CMOS技术在光电、M/NEMS等器件制备和集成中的应用现状和发展趋势。

预修课程

半导体器件物理,半导体微纳加工技术

教 材

主要参考书:
《纳米CMOS器件》 甘学温、黄如、刘晓彦、张兴 编著,科学出版社(ISBN7-03-011163-X),2004
《纳米芯片学》 蒋建飞 编著,上海交通大学出版社(ISBN978-7-313-04976-6),2007
《Nano-CMOS and Post-CMOS Electronics:Devices and Modelling》  Saraju P. Mohanty and Ashok Srivastava, Printed in the UK by CPI Group (UK) Ltd, Croydon(ISBN978-1-84919-997-1)2016

主要内容

第一章	纳米尺度下CMOS器件及工艺面临的挑战( 6学时)
【目的要求】
1、	掌握CMOS器件的发展历程和MOSFET的基本结构和电学特性。
2、	熟悉硅基纳米CMOS器件在性能提高和工艺实现所面临的问题。
3、	了解影响和限制纳米MOSFET器件结构和性能的主要量子效应。
【教学内容】
第一节	MOSFET器件结构和电学特性
第二节	摩尔定律和等比缩小定律
第三节	短沟道效应和量子效应
第四节	纳米MOS器件对工艺技术的挑战
第五节	国际半导体发展路线图(ITRS)
第六节	新型微纳MOS器件

第二章	新型硅基纳米MOS器件( 6 学时)
【目的要求】
1、	掌握纳米MOS器件中MIS栅结构中栅电极层、栅介质层的材料和结构演变和进展,沟道和源漏电极的结构和实现技术进展。
2、	熟悉高K介质材料和金属栅、局域化掺杂、超浅结结构和应变沟道以及SOI MOSFET在抑制短沟道效应、源漏穿通、热载流子效应、提高器件性能方面的机理和作用。
3、	了解相关硅基CMOS工艺技术
【教学内容】
第一节	新型纳米CMOS器件中的栅工程
第二节	新型纳米CMOS器件的沟道工程和源漏电极工程
第三节	Fin FET和GAA MOSFET
第四节	SOI MOS器件
第五节	动态阈值MOS器件

第三章	新型纳米晶体管器件(9学时)
【目的要求】
1、	掌握新型材料的相关特性,器件机理和结构及其实现技术。
2、	熟悉新型器件的电学特性。
3、	了解新型器件的发展趋势。
【教学内容】
第一节	隧穿晶体管(TFET)
第二节	半浮栅晶体管(SFGT)和U型沟道隧穿型晶体管
第三节	自旋场效应晶体管(Spin FET)
第四节	低维纳电子器件
第五节	宽禁带(GaN,Ga2O3)材料晶体管
第六节	Ⅲ-Ⅴ族MOSFET

第四章	微纳电子器件及工艺进展(9学时)
【目的要求】
1、	通过最新文献调研,掌握所关注的微纳电子器件进展。
2、	熟悉相关器件的制备和集成技术现状。
3、	了解器件的发展趋势。
【教学内容】
第一节	微纳电子器件进展
第二节	光电混合集成器件
第三节	IC MEMS集成
第四节	器件制备和集成工艺进展

参考文献

《纳米CMOS器件》 甘学温、黄如、刘晓彦、张兴 编著,科学出版社(ISBN7-03-011163-X),2004
《纳米芯片学》 蒋建飞 编著,上海交通大学出版社(ISBN978-7-313-04976-6),2007
《Nano-CMOS and Post-CMOS Electronics:Devices and Modelling》  Saraju P. Mohanty and Ashok Srivastava, Printed in the UK by CPI Group (UK) Ltd, Croydon(ISBN978-1-84919-997-1)2016