薄膜晶体管物理、工艺与SPICE建模 薄膜晶体管（TFT）用于平板显示面板技术教 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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雷东 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121293948

商品编码：24342650234

包装：平装

开本：16

出版时间：2016-07-01

页数：10

字数：262400

商品参数

薄膜晶体管物理 工艺与SPICE建模
	定价	39.00
	出版社	电子工业出版社
	版次	1
	出版时间	2016年07月
	开本	16开
	作者	雷东
	装帧	平装
	页数	10
	字数	262400
	ISBN编码	9787121293948

内容介绍

本书以显示面板设计和制造过程中的经验为依据，详细分析并阐述了TFT的器件物理、制造工艺以及SPICE建模的相关内容。全书分为6章。第1章阐述了TFT用于平板显示的技术原理，以及针对TFT进行SPICE建模前所需要掌握的基础知识。第2章、第3章内容主要是针对a-Si TFT进行的分析和阐述。其中，第2章分析了目前产业界常用的a-Si TFT的结构、相关的工艺过程、材料以及器件的物理性质。第3章则详细分析了a-Si TFT的SPICE模型，并对每个模型参数的物理意义及其在TFT特性曲线上的作用进行了分析。第4章、第5章分析了LTPS TFT的器件物理、工艺及SPICE模型。第6章针对目前新型的IGZO工艺进行了阐述，主要介绍了IGZO材料及器件的物理性质，以及业界广泛采用的IGZO TFT的结构和工艺过程。

目录

1章  薄膜晶体管（TFT）用于平板显示 1

1.1  TFT用于液晶平板显示 1

1.1.1  LCD显示技术原理 1

1.1.2  矩阵显示 6

1.1.3  AMLCD显示技术对TFT特性的要求 9

1.2  TFT用于OLED平板显示 11

1.2.1  有机发光二极管（OLED） 11

1.2.2  OLED显示 13

1.2.3  AMOLED显示对TFT特性的要求 15

1.3  TFT的SPICE建模与仿真 16

1.3.1  SPICE仿真与建模 16

1.3.2  TFT的SPICE建模 18

1.3.3  模型的质量验证 24

参考文献 25

第2章  a-Si:H TFT的结构、工艺与器件物理 26

2.1  平板显示用a-Si:H TFT的结构与工艺 26

2.1.1  平板显示用a-Si TFT的常见结构 26

2.1.2  栅极（Gate）金属 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）极金属 37

2.1.7  钝化层 37

2.2  a-Si:H TFT器件的电学特性 38

2.2.1  栅极（Gate）正向偏置 38

2.2.2  a-Si:H TFT的漏电流 44

参考文献 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开启前 47

3.1.2  a-Si:H TFT开启后 53

3.1.3  漏电流区 63

3.1.4  DC温度模型 65

3.2  AC模型 66

参考文献 68

第4章  低温多晶硅（LTPS）TFT的结构、工艺与器件物理 70

4.1  缓冲层以及a-Si层 71

4.1.1  薄膜的沉积 71

4.1.2  去氢 72

4.2  LTPS层 74

4.2.1  准分子激光退火（ELA） 74

4.2.2  LTPS薄膜的表面 77

4.3  LTPS薄膜的电学特性 78

4.3.1  晶界简介 78

4.3.2  晶界势垒 80

4.3.3  载流子的输运 82

4.4  传统的固相结晶技术（SPC） 84

4.5  金属诱导结晶（MIC） 85

4.6  TFT沟道与N-TFT源/漏的形成 86

4.7  栅绝缘（GI）层 87

4.8  p型TFT源/漏与n型TFT LDD的形成 90

4.8.1  轻掺杂漏极 (Lightly Doped Drain，LDD) 90

4.8.2  注入离子的活化 91

4.9  层间介质层（Interlayer Dielectric Film，ILD） 92

4.10  信号线（Data line） 92

4.11  LTPS TFT器件的电学性质 93

4.11.1  栅极正向偏置 93

4.11.2  LTPS TFT的漏电流 98

参考文献 99

第5章  LTPS TFT的SPICE模型 102

5.1  DC模型 102

5.1.1  TFT有效开启电压的表达式 102

5.1.2  亚阈值区 107

5.1.3  输出电流 110

5.1.4  迁移率模型 112

5.1.5  漏电流模型 117

5.1.6  Kink效应 122

5.1.7  沟道长度调制效应 125

5.1.8  方程的统一 126

5.1.9  DC温度模型 131

5.2  AC模型 132

参考文献 135

第6章  IGZO TFT的结构、工艺与器件物理 136

6.1  IGZO工艺概述 136

6.2  平板显示用IGZO TFT的结构 137

6.2.1  栅极（Gate）金属 137

6.2.2  栅绝缘层（GI） 138

6.2.3  IGZO薄膜材料 139

6.2.4  刻蚀阻挡层（ESL） 149

6.2.5  S/D金属 150

6.3  IGZO TFT的电学特性 150

6.3.1  栅极正向偏置 150

6.3.2  IGZO TFT的漏电流 152

参考文献 152

《固态电子器件导论：原理、设计与应用》 本书旨在为对固态电子器件领域感兴趣的读者提供一个全面且深入的入门。它系统地阐述了半导体物理学的基本原理，这些原理是理解和设计现代电子元件的基石。从晶体结构的电子行为，到 PN 结的形成及其特性，再到各种半导体器件的工作机制，本书都进行了循序渐进的讲解，力求使读者在掌握理论知识的同时，也能领略到这些微观世界在宏观世界中所扮演的关键角色。 第一部分：半导体基础——孕育电子器件的土壤 本部分将从最基础的层面出发，为读者构建起坚实的半导体物理学知识体系。我们将首先探讨晶体学，理解原子如何排列形成周期性结构，以及这些结构如何影响电子的行为。然后，深入分析半导体的能带理论，解释绝缘体、导体和半导体之间在电子传输能力上的根本差异。我们将详细讨论本征半导体和杂质半导体的特性，重点介绍掺杂过程中载流子浓度、费米能级等关键参数的变化，以及它们如何决定半导体的导电类型。 接着，我们将聚焦于 PN 结这一构成几乎所有半导体器件的核心结构。通过分析 PN 结的形成过程、耗尽层、内建电势以及在外加偏压下的电流-电压特性，读者将深刻理解二极管的整流作用。我们将详细介绍二极管的各种模型，包括理想二极管模型、理想肖特基模型和实际二极管模型，并探讨二极管在实际应用中的各种行为，如击穿现象等。 第二部分：核心固态器件——现代电子学的基石 在打好半导体基础后，本书将转向介绍几种最基本也是最重要的固态电子器件。 2.1 场效应晶体管 (FET) 的奥秘 场效应晶体管是现代电子技术的核心，因其高输入阻抗和低功耗等优势，在数字电路和模拟电路中占据着举足轻重的地位。本书将首先介绍结型场效应晶体管 (JFET)，剖析其沟道电导如何通过栅极电压控制，并详细讲解 JFET 的输出特性曲线和跨导。 随后，我们将重点阐述金属-氧化物-半导体场效应晶体管 (MOSFET)。MOSFET 因其易于制造、集成度高以及工艺成熟等特点，成为当今集成电路中最主要的晶体管类型。我们将详细解析 MOSFET 的结构，包括源极、漏极、栅极和衬底，以及介质层 (氧化层) 的作用。我们将深入探讨 MOSFET 的四种工作模式：截止区、线性区（或称为饱和区，取决于不同教材的定义）、饱和区（或称为三极管区，取决于不同教材的定义）和亚阈值区。通过对载流子在沟道中的运动进行详细分析，我们将推导出 MOSFET 的输出特性曲线，并解释其跨导、阈值电压等重要参数。本书还将讨论 N 沟道和 P 沟道 MOSFET 的区别，以及增强型和耗尽型 MOSFET 的工作原理。 2.2 双极结型晶体管 (BJT) 的工作原理 双极结型晶体管是另一类重要的双极性器件，广泛应用于放大电路和开关电路。本书将详细介绍 BJT 的结构，包括发射极、基极和集电极，以及 NPN 和 PNP 两种结构。我们将深入分析 BJT 的工作原理，重点阐述载流子的注入、扩散和复合过程，并引入电流增益 (β) 和跨导等关键参数。我们将讲解 BJT 的三种工作区域：截止区、放大区和饱和区，以及它们对应的电流-电压特性。本书还会探讨 BJT 的开关特性，以及在不同偏置下的应用。 2.3 其他重要固态器件 除了 FET 和 BJT，本书还将简要介绍其他一些在特定领域具有重要应用的固态器件，例如： 肖特基二极管 (Schottky Diode): 讨论金属-半导体接触的特性，以及其在高速开关和整流应用中的优势。 隧道二极管 (Tunnel Diode): 介绍其独特的负微分电阻特性，以及在振荡器和高速开关电路中的应用。 光电器件: 简要介绍光电二极管、发光二极管 (LED) 和激光二极管 (LD) 的工作原理，以及它们在光信号的检测和发射中的作用。 功率器件: 概述一些用于大功率应用的器件，如功率 MOSFET 和功率 BJT。 第三部分：器件的集成与应用——构建电子系统的基石 掌握了基本器件的原理后，本书将引导读者理解这些器件如何被集成起来，构建出复杂的电子系统。 3.1 集成电路 (IC) 的基本概念 我们将介绍集成电路的定义、发展历程以及其在现代电子学中的重要性。本书将阐述单片集成电路 (Monolithic IC) 和混合集成电路 (Hybrid IC) 的区别，并重点介绍数字集成电路和模拟集成电路的基本构成模块。 3.2 逻辑门与数字电路基础 我们将从最基本的逻辑门 (AND, OR, NOT) 入手，讲解它们的功能和实现方式。在此基础上，我们将进一步介绍组合逻辑电路和时序逻辑电路的概念，包括加法器、寄存器、计数器等基本数字电路模块的原理和设计。 3.3 放大器电路的设计原理 放大器是模拟电路的核心。本书将详细讲解不同类型的放大器，包括共射放大器、共集电极放大器和共基极放大器，以及它们的增益、输入阻抗和输出阻抗特性。我们将讨论多级放大器的设计，以及运算放大器 (Op-Amp) 的理想模型和实际应用。 3.4 振荡器与滤波器 我们将介绍振荡器电路的基本原理，以及如何利用放大器和反馈网络产生周期性信号。同时，本书还将探讨滤波器电路，包括低通、高通、带通和带阻滤波器，并介绍其在信号处理中的重要作用。 第四部分：器件的制造与可靠性——从实验室到产品 本书的最后部分将触及固态电子器件的制造工艺和可靠性问题，为读者提供更全面的视角。 4.1 半导体制造工艺概述 我们将简要介绍半导体制造流程中的关键步骤，如外延生长、光刻、刻蚀、扩散、离子注入、金属化等，并解释这些工艺如何一步步地将电路设计转化为实际的硅片。 4.2 器件的可靠性与失效分析 理解器件的可靠性对于设计稳定耐用的电子产品至关重要。本书将探讨影响器件可靠性的各种因素，如热应力、电应力、湿度等，并介绍一些常见的失效模式和分析方法。 结语 《固态电子器件导论：原理、设计与应用》旨在为读者构建一个全面、深入且易于理解的固态电子器件知识框架。通过理论讲解、原理分析和应用实例的结合，本书希望能够激发读者对这一充满活力和创新领域的兴趣，并为他们未来在电子工程、微电子学、材料科学等相关领域的学习和研究打下坚实的基础。本书的叙述风格力求严谨而不失生动，希望能成为所有希望掌握现代电子技术核心秘密的读者的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

作为一个刚入行不久的半导体器件工程师，在学习TFT的知识时，我最大的困扰就是理论知识与实际应用之间的鸿沟。教材上的公式和原理，虽然严谨，但往往难以直接对应到实际的芯片制造过程中。这本书的出现，恰恰弥补了这一不足。它不仅详细介绍了TFT的各种物理特性，比如沟道电荷、场效应迁移率、漏电流等，更重要的是，将这些特性与具体的材料选择、器件结构设计以及生产工艺紧密结合。我尤其对书中关于不同TFT材料（如非晶硅、多晶硅、氧化物半导体）的优缺点对比，以及它们如何影响器件性能和显示效果的部分非常感兴趣。书中对晶体管的栅极、源极、漏极等结构的讲解，以及它们在光刻、刻蚀等工艺步骤中的具体实现，都让我对TFT的制造过程有了更清晰的认识。另外，SPICE建模的部分，我认为是这本书的亮点之一。能够学习如何利用SPICE软件建立TFT的等效电路模型，并对模型参数进行校准，对于我理解器件行为、进行电路仿真设计以及优化性能至关重要。我希望能通过这本书，掌握建立准确、可信的TFT SPICE模型的方法，为我今后的仿真设计工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样的行业观察者而言，深入了解显示技术背后的核心支撑——薄膜晶体管，是理解整个行业发展脉络的关键。这本书的书名就直接点明了其核心内容，让我对它充满了期待。我希望书中不仅能介绍TFT的基本结构和工作原理，更重要的是能够深入分析不同类型的TFT（例如a-Si, LTPS, IGZO等）在性能、制造成本、功耗以及应用场景上的差异。我尤其关注书中对“物理”这一部分的阐述，它是否能够清晰地解释TFT的电学特性，比如迁移率、阈值电压、亚阈值摆幅等是如何形成的，以及这些参数如何受到材料、结构和工艺的影响。其次，“工艺”部分，我希望能了解到从薄膜的制备到最终器件的形成过程中，有哪些关键的步骤和技术，例如薄膜沉积、光刻、刻蚀、退火等等，以及这些工艺对最终器件性能的影响。最后，“SPICE建模”是技术转化的重要环节，我希望书中能够提供一些实用的模型构建方法和实例，能够帮助我们理解如何将物理模型转化为能够进行电路仿真的SPICE模型，从而加速新器件的设计和验证过程。总之，我希望这本书能够为我提供一个全面、深入的TFT技术视角。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，对于我这样在OLED显示领域摸爬滚打多年的工程师来说，简直是一场及时雨。我之前接触过一些TFT相关的资料，但总是感觉碎片化，缺乏系统性的梳理，尤其是在触及一些底层的物理机制和具体的工艺流程时，总觉得隔靴搔痒。这本书，虽然书名里强调了“平板显示面板技术”，但其核心内容——薄膜晶体管的物理原理、制造工艺以及SPICE建模，正是支撑起整个显示面板技术基石的关键。我特别关注它如何深入浅出地讲解TFT的载流子传输、阈值电压的形成、亚阈值摆幅等核心物理概念，并将其与实际的工艺步骤，比如薄膜沉积、光刻、刻蚀等紧密联系起来。很多时候，我们遇到的器件性能问题，追根溯源都能找到工艺上的缺陷或者对物理原理理解不深。这本书提供了一个从微观到宏观的视角，帮助我能够更准确地诊断和解决问题。更让我期待的是SPICE建模的部分，能把理论的物理模型转化为可执行的仿真模型，这对于加速新器件的设计迭代，评估不同工艺参数对器件性能的影响，具有不可估量的价值。我希望这本书能提供详实的模型参数提取方法，以及在实际仿真软件中的应用案例，这样我就可以直接上手，为我们的项目提供更可靠的技术支持。

评分☆☆☆☆☆

作为一名从事显示面板研发多年的工程师，我深知TFT在整个显示产业链中的核心地位。这本书的内容，正好触及了我工作中的关键痛点。过去，我们常常需要花费大量的时间去摸索和试验，来解决TFT器件的性能问题，比如漏电流过大、阈值电压不稳定、以及器件的可靠性问题。这本书中对TFT物理机制的细致讲解，例如载流子散射机制、界面态的影响、以及栅氧化层的介电特性等，能够帮助我们更深入地理解这些问题的根源。我特别看重书中关于工艺流程的描述，比如不同沉积方法对薄膜质量的影响，光刻精度对器件尺寸的控制，以及刻蚀过程中的侧壁效应等。这些细节往往是影响器件性能的关键。此外，书中SPICE建模的部分，我认为是这本书最大的价值所在。能够将复杂的物理模型转化为可在仿真软件中运行的电路模型，不仅可以大大缩短新器件的开发周期，更能帮助我们精确评估不同工艺参数对器件性能的影响，从而实现设计与工艺的协同优化。我希望这本书能提供实用的SPICE模型构建方法和参数提取技巧，帮助我们更有效地进行器件仿真和性能预测。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我对各种新型显示技术都充满了好奇，尤其是那些驱动着我们日常生活中各种屏幕的TFT技术。这本《薄膜晶体管物理、工艺与SPICE建模》在我的书架上占据了一个显眼的位置，因为它不仅仅是一本技术书籍，更像是一本揭示“屏幕魔法”的说明书。我非常欣赏书中对TFT基本物理原理的深入阐述，从载流子的注入、传输，到栅电压如何控制电流的流动，这些基础知识的扎实讲解，为理解更复杂的显示技术奠定了基础。我特别关注书中关于不同TFT材料的特性分析，比如氧化物半导体TFT在提高显示屏的响应速度和降低功耗方面的潜力，以及多晶硅TFT在某些高端应用中的优势。此外，本书对TFT制造工艺的详细描述，包括薄膜沉积、光刻、刻蚀、钝化等一系列复杂步骤，让我对一块小小的显示面板是如何诞生的有了更直观的认识。最让我感到兴奋的是SPICE建模的部分，能够将抽象的物理模型转化为实际可用的仿真工具，这意味着我们可以通过模拟来预测器件的性能，优化设计参数，甚至发现潜在的制造问题，这对于任何一个从事显示技术研发的人来说，都是一项极其宝贵的技能。