電子デバイス

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a)主題:
MOS構造およびMOS電界効果トランジスタ(FET)の動作原理の定性的・定量的理解を踏まえ、先端的MOSFET、CCD、MOSメモリについて学び、集積回路の作製プロセスについて概説する。
(b)達成目標 :
MOSFETの閾値を計算で求め、それらの電流ー電圧特性を理解する。また、集積微細化に伴うMOSFETの課題と近年の先端的MOSFET・半導体メモリーの動作原理、および集積回路作製プロセスを理解する。

固体電子論、基礎電磁気学および演習、基礎電子回路

論理回路学

教科書:
柴田 直著、半導体デバイス入門、数理工学社
古川 静二郎他著、電子デバイス工学、森北出版
参考書:
岸野 正剛著、現代半導体デバイスの基礎、オーム社
タウア・ニン 最新VLSIの基礎、丸善出版
S.M.ジー 半導体デバイス、産業図書

1.半導体界面と接合1:フェルミ準位と半導体界面、
2.半導体界面と接合2:金属-絶縁体-半導体(MOS構造)
3.MOS電界効果トランジスター(FET)の動作原理
4.MOS-FETの基本特性
5.MOS-FETの閾値電圧、インバータ、CMOS
6.その他のFET(接合型FET、MES-FET、HEMT)
7. 中間演習と解説
8.半導体集積回路・プロセス、集積デバイス概論
9.半導体メモリ(SRAM、DRAM、フラッシュメモリ)
10.半導体イメージセンサー1(光電変換、電荷移動)
11.半導体イメージセンサー2(CCD,CMOS)
13. 先端半導体技術と半導体業界の現状
12.先端電子デバイス1:高電子移動度トランジスタ(HEMT)
14.先端電子デバイス2:量子効果デバイス
15. 期末試験と解説

NEC(株)における半導体光デバイス・モジュールの製品開発に携わった経験を基に、実用化を念頭に置いた半導体デバイスの理解を進める。また、理化学研究所におけるナノ電子材料・デバイスの研究実績を基に、半導体デバイス物理の理解を深める。

・復習と同時に事前の予習を行い、理解しにくい部分を把握して注意しながら授業に臨むこと。
・課題を解くことに合わせて、授業や演習内容について理解の確認のためによく復習すること。

(a)成績評価
適宜行う課題および中間演習(40%)と期末試験(60%)で評価。
(b)評価基準
総合点60点以上を合格とする。具体的には以下のいずれも満たしていることが合格の基準である。
(1)MOS構造の概念を理解しており、反転層の定性的説明ができる。
(2)MOS電界効果トランジスタの動作原理について理解しており、トランジスタ特性が説明ができる。
(3)各種半導体メモリについて理解しており、その動作原理定量的の説明ができる。
(4)半導体イメージセンサについて理解しており、その動作原理定量的の説明ができる。

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前半はMOSFETのデバイス物理について講義し、後半はMOSFETを中心とする集積回路デバイス・プロセスとその課題を概説します。紹介する集積回路デバイスは新聞・経済紙を賑わしているものばかりです。是非、動作原理は説明できるようになってもらいたい。

電子工学プログラムの学生は、電子工学実験第二と連動してMOS構造を学びます。このチャンスを十分に生かして下さい。