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書籍情報
本書は，半導体デバイスの今後の発展に重要となる界面創製技術の手引き書である．最適な界面を創製するために必要な界面の熱力学，材料組織学，計算機実験の基礎知識から，その知識を使い実用デバイスの界面に展開・応用するまでを解説する．1〜4章の基礎と5〜8章の応用に分けられ，基礎を中心に学習していけば大学生の自習用，講義用，一般技術者のテキストとして好適で，応用は実例を適宜取り入れることでさらに学習できるようになっている． |
関連情報
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半導体デバイスにおける界面制御技術
固体界面物性と計算機実験の基礎と応用
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| A5／256頁 定価（本体4200円＋税） 978-4-7536-5050-7
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| 大貫 仁（工学博士）／篠嶋 妥（博士（工学））／永野隆敏（博士（工学））／稲見 隆（博士（工学）） 著 |
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 目 次 |
第1章 半導体デバイスの製造プロセス
1.1 pn接合ダイオードの製造プロセス
1.2 MOS型パワーデバイスの製造プロセス
1.3 MOS型パワーデバイスの動作原理
第2章 半導体デバイスにおける材料界面の組織学
2.1 結晶学概説
結晶構造／逆格子／X線回折による結晶の評価
2.2 合金の平衡状態図
2.3 固体中の拡散機構と反応速度
固体中の拡散／自己拡散と相互(化学)拡散／反応速度
2.4 界面構造とその種類
固相-固相界面／固相-液相界面
第3章 固体物性の基礎
3.1 原子を結び付ける力
分子間結合(ファンデアワールス結合)／イオン結合／共有結合／金属結合／水素結合
3.2 材料の原子構造
結晶の周期性／面指数／立方晶の面指数の公式とその導出／ダイアモンド構造は2つのFCCからつくられる／回折を利用した原子面間隔の測定／電子線／ラウエの回折条件／電子線による原子面間隔の測定／消滅則
3.3 波動方程式
波動方程式の導出／波動方程式の解法
3.4 格子振動
固体中の弾性波／波の複素数表示／結晶の格子振動／格子振動による比熱／アインシュタインの比熱理論
3.5 量子論
エネルギー量子／光電効果／光子の運動量／コンプトン効果／原子の安定性／ボーアモデル／ボーアの量子化条件の一般化／ゾンマーフェルトの理論／量子力学
第4章 半導体デバイスにおける材料界面創製のための計算機実験の基礎
4.1 分子動力学法
分子動力学法の原理／原子間力を導出するためのポテンシャルモデル／初期条件の設定／フーリエ変換による原子構造の解析／数値実験の手順
4.2 モンテカルロ法
一様乱数／ランダムウォーク／イジングモデル
4.3 偏微分方程式の数値解法
静電ポテンシャル／熱伝導方程式／波動方程式
4.4 フェーズフィールド法
4.5 第一原理計算
結晶の電子構造／コーン-シャム方程式／一般化勾配近似／PAW法／凝集エネルギー
4.6 有限要素法とは
有限要素法のモデルへの適用(対称性による境界条件)／三角要素／ひずみの算出／応力とひずみの関係(平面応力，平面ひずみ)／節点力と剛性マトリックス(K)／全体の剛性マトリックス(TK)／境界条件の付与
第5章 界面組織評価技術
5.1 グロー放電質量分析(GDMS)法による薄膜の不純物分析
5.2 EBSD法による微細Cu配線構造評価技術
5.3 グロー放電発光分析(GD-OES)法による金属膜/半導体デバイス界面の微量不純物分析
5.4 ESCAによる金属膜/半導体デバイス界面の構造解析
5.5 球面収差補正型走査透過電子顕微鏡(Cs-STEM)によるナノ粒界構造評価
5.6 X線回折による結晶粒径分布とひずみの評価
X線回折による微細Cu配線結晶粒径の測定原理／微細Cu配線における配線形状およびめっき膜厚の結晶粒径に及ぼす影響／微細Cu配線の低抵抗率化に及ぼす低添加剤めっき法の影響
第6章 集積回路における界面創製技術
6.1 界面技術による微細Cu配線の低抵抗化
Cu配線プロセス／Cu配線の課題／Cu配線の微細構造評価／Cu配線の界面評価／第一原理計算によるCu配線抵抗率増大のメカニズムの推定／フェーズフィールド法を用いた粒界不純物と結晶粒成長のモデリング／ナノレベルのバンブー粒界構造創製による微細Cu配線抵抗率の革新的低減
6.2 界面技術によるAl配線の微細加工性・耐食性・信頼性の向上
Al配線プロセス／Al配線の課題／TEM・ESCAによるAl配線の界面構造評価／第一原理計算による貴な金属元素を微量添加したAl合金の微細加工性・耐食性・信頼性向上のメカニズム解明
第7章 パワーデバイスにおける界面技術
7.1 接合界面創製によるSiダイオードの高性能化
ガラスモールドダイオードの製造プロセス／フェーズフィールド法によるAl/Si界面形状の設計／Si界面の最適設計の実用ダイオードへの応用
7.2 高温SiCデバイスの高性能・高信頼化
低環境負荷社会実現に250℃以上の耐熱性を有するはんだが必要である理由／高温はんだ材の課題と応力緩和型はんだの開発／応力緩和型はんだの高温デバイスへの応用
第8章 3次元実装における界面技術
8.1 Cu-TSVの必要性
8.2 Cu-TSVにおける解決すべき課題
製造コストの低減／Cu-TSVの電気抵抗率および変形の低減による3次元実装した集積回路の高速化・高放熱化
8.3 界面創製によるCu-TSVの低抵抗化と高放熱化
Cu-TSVの抵抗率測定方法／Cu-TSVの抵抗率が高いメカニズム／Cu-TSVにおけるCu変形挙動のその場SEM観察／Cu-TSVにおけるCu変形挙動のFEMによる解析
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