ESS 5233-0

Brief

教授半導體元件設計製程整合與電性及模擬，可以用來預測半導體元件 N16到 N1 的物理特性如：FinFET 電場，電位，電 子濃度分 佈等；以及電學特性如：電流，電壓，臨界電壓，操作頻率，反向器 (inverter)，靜態隨機讀取記憶體(SRAM)等。藉由設計不同結構的半導體元件，分析了解各個半 導體製程與元件的參數對元件特性的影響，並分析其優缺點，如短通道效應，臨界電壓，次臨界 斜率，飽和電流等等。本課程的目的在於使學員了解半導體元件的設計與模擬，擁有使用先進半 導體元件設的基礎理論知識，並結合軟體輔助設計半導體元件的能力，進而能夠模擬分析所設計 的半導體元件的電性特性。本課程主要著重在Silicon CMOS電性模擬，接著是設計2D以及3D的 Silicon CMOS FinFET, , GAAFET, JLFET, CFET, FeFET, INVERTER, SRAM元件，最後將所設計的CMOS元件， 做電性模擬以及解讀模擬的結果。 此課程所教授的設計與模擬技術，在學術研究半導體產業有重大的實用性，並可增進半導體元件物 理與微電子工程所學內容的實踐性。適合從事半導體奈米元件研究開發的碩博士生修習。

Description

Course keywords: 半導體元件設計與模擬 ; MOSFET & FinFET 電場，電位，電子濃度分佈等；以及電學特性如：電流，電壓，臨界電壓，操作頻率，反向器 半導體元件設計與模擬 (Semiconductor devices design and simulation) 三學分R234，為工科系5字頭的課研究所的課，因授權軟體關係，限25人選修。選課限制為工科系研 究生，半導體學院研究生。 修課限制：由於電腦硬體，與 TCAD 模擬軟體使用執照之數量限制，人數限制為25人。 先修課程 (Prerequisites): 半導體元件物理(Semiconductor Physics and Devices)與微 電 子工程 (Microelectronic Engineering) 研究所程度相當之課程。   教室：工科 404 電腦教室 一、課程說明 (Course Description) 教授半導體元件設計製程整合與電性及模擬，可以用來預測半導體元件 (N16 to N1) 的物理特性 如：MOSFET & FinFET 電場，電位，電子濃度分佈等；以及電學特性如：電流，電壓，臨界電 壓，操作頻率，反向器(inverter)，靜態隨機讀取記憶體(SRAM)等。藉由設計不同結構的半導體 元件，分析了解各個半導體製程與元件的參數對元件特性的影響，並分析其優缺點，如短通道效 應，臨界電壓，次臨界斜率，飽和電流等等。本課程的目的在於使學員了解半導體元件的設計與模 擬，擁有使用先進半導體元件設的基礎理論知識，並結合軟體輔助設計半導體元件的能力，進而能 夠模擬分析所設計的半導體元件的電性特性。本課程主要著重在Silicon CMOSMOSE 電性模擬，接 著是設計2D以及3D 的 Silicon CMOS FinFET, GAAFET, JLFET, CFET, FeFET 元件，最後將所 設計的CMOS元件，做電性模擬以及解讀模擬的結果。此課程所教授的設計與模擬技 術，在學術研究半導體產業有重大的實用性，並可增進半導體元件物理與微電子工程所學內容的實 踐性。適合從事半導體奈米元件研究開發的碩博士生修習。 二、指定用書(Text Books) 教師自編的最新半導體元件模擬整理講義與手冊 (Handout of related semiconductor devices simulation manual) 三、參考書籍(References) Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits, by Chenming Calvin Hu, PEARSON, 2010. 2. "Fundamentals of Modern VLSI Devices, 2nd Edition" by Yuan Taur and Tak Ning, 2009. 四、教學方式 (Teaching Method) 電腦實際操作與投影片教學 (presentation by hand-writing and projection) 五、教學進度 (Syllabus) 半導體元件設計與模擬介紹 2. 半導體元件模擬實驗設計及整合。 3. 半導體元件數值分析原理 4. 半導體元件之傳輸物理模型 5. 半導體元件物性模擬與解讀物性模擬結果 6. 2D以及3D Silicon CMOS元件設計 7. Silicon CMOS元件模擬與解讀模擬結果 8. 3D鰭式電晶體(3D FinFET)的元件設計、模擬及分析 9. FinFET Inverter and SRAM 10. 先進奈米半導體元件的元件設計、模擬及分析 六、成績考核(Evaluation) 50% Homework, 50% final report 七、可連結之網頁位址 (not available yet) and Q & A Q1: 這門課與半導體元件物理或微電子工程有何差異? A.: 此課程所教授的設計與模擬技術，在學術研究半導體產業有重大的實用性，並可增進半導體 元件物理與微電子工程所學內容的實踐性。所以需具備半導體元件物理(Semiconductor Physics and Devices)與微電子工程的知識，適合從事半導體奈米元件研究開發的碩博士生修 習。 Q2: 需要有數值模擬的基礎嗎或修過相關的課嗎? A. 非必要，上課會先教相關基礎必要的部分。Q3. 需自備電腦與模擬程式嗎? A. 上課地點為工科系電腦教室，由於數量限制修課人數為15人，模擬程式部分請由個別實驗 室，向高速電腦中心申請遠端工作站使用。 Q4. 適合大學部學生選修嗎? A. 完全不適合。由於先修課程(Prerequisites)限制修習過: 半導體元件物理 (Semiconductor Physics and Devices)與微電子工程 (Microelectronic Engineering) 研究所程度相當之 課 程，所以大學部學生，恐怕無法吸收此研究所等級內容，只適合博士班與碩士班同學修習。

Timetable

Scores

Average Percentage 94.88

Std. Deviation 3.1

Remarks

Restrictions

Compulsory

Elective

Cross Discipline

First Specialization

Second Specialization