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2017年10月~11月新刊

2017年11月新刊
■サイエンス・アイ新書

 

機動の理論

それでも美しい動物たち

2017年10月新刊
■サイエンス・アイ新書

 

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イチバンやさしい理工系
「半導体」のキホン』概要 菊地正典

 パソコンのCPUやメモリはもちろん、最近ではインテリジェントな家電や自動車などあらゆるものに搭載されている半導体素子と集積回路は、多くのアイデアと技術者魂で日進月歩に改良されてきた最新テクノロジーのかたまりです。本書では、この半導体のすべてを解き明かすために、多くの図解を交え、それぞれの特徴や機能、製造方法までを要点中心にやさしくまとめています。半導体を知ることで、新しい世界が見えてくるかもしれません。なぜなら、半導体は人類の知恵から生まれたもっともアグレッシブな製品の代表だといえるからです。

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人間の情報力を拡張する「半導体」のすべて
『「半導体」のキホン』
著者:菊地正典(きくち まさのり)
価格:1500円+税 色数:オールカラー
刊行:2011年2月 ISBN:978-4-7973-6217-6

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<著者>
菊地正典(きくち まさのり)
1968年に東京大学工学部物理工学科を卒業。日本電気株式会社に入社後、一貫して半導体デバイス・プロセス開発業務に従事。半導体の開発と生産を経験後、同社半導体事業グループ主席技師長、NECエレクトロンデバイス主席技師長を歴任。2002年から社団法人 日本半導体製造装置協会専務理事、2007年から株式会社 半導体エネルギー研究所顧問。著書に『「電気」のキホン』(ソフトバンク クリエイティブ)のほか、『最新 半導体のすべて』『図解でわかる電子回路』『やさしくわかる半導体』『半導体用語がわかる辞典』(共著)(日本実業出版社)など多数がある。
>>著書/監修書一覧

<目次>
第1章 半導体の基礎
 001 導体と絶縁体の中間の物質である「半導体」
 002 半導体にもいろいろある① 半導体の種類
 003 半導体にもいろいろある② 半導体の申し子「シリコン」
 004 シリコンが固体状態でとる3つの形態 単結晶、多結晶、アモルファス
 005 シリコン半導体内で電気を運ぶもの① 自由電子が電気を運ぶ「n型シリコン」
 006 シリコン半導体内で電気を運ぶもの② 正孔が電気を運ぶ「p型シリコン」
 007 半導体内で電子や正孔はどう振る舞うか 「エネルギー帯」と「バンド理論」①
 008 半導体内で電子や正孔はどう振る舞うか 「エネルギー帯」と「バンド理論」②
 009 シリコンとは異なる特徴をもつ半導体 2種類以上の元素からなる「化合物半導体」
 COLUMN 酸化物半導体と有機半導体

第2章 半導体素子
 010 電気の流れに逆らう性質をもつ電気抵抗 半導体でつくる「抵抗素子」
 011 電気を一時的に蓄える電気容量 半導体でつくる「容量素子」
 012 電流を一方向にだけ流す性質をもつ素子 pn接合ダイオード
 013 光を電気に変える半導体素子 フォトダイオード
 014 電気を光に変える半導体素子 発光ダイオード
 015 通信や記憶の分野で活躍する半導体の光 半導体レーザー
 016 トランジスタとはなにか 代表的なトランジスタの種類
 017 電子をキャリアとするMOSトランジスタ nチャンネル型
 018 正孔をキャリアとするMOSトランジスタ pチャンネル型
 019 携帯機器を可能にした回路構成法 CMOS
 020 pn接合をゲートに利用したトランジスタ JFET
 021 ショットキーゲートを用いたトランジスタ MESFET
 022 電子と正孔を利用するトランジスタ バイポーラトランジスタ
 COLUMN トランジスタの誕生

第3章 半導体集積回路―ロジック
 023 半導体基板上に素子と配線をつくり込む 集積回路(IC)
 024 いろいろな種類があるIC 構造、基板、信号による違い
 025 チップ上にどれだけ素子が載っているか 集積度によるMOS-ICの分類
 026 ICはどんな働きをするか 機能によるMOS-ICの分類
 027 論理回路の数学的基礎 ブール代数
 028 論理回路の基本構成要素「ゲート回路」① NOT回路
 029 論理回路の基本構成要素「ゲート回路」② OR回路
 030 論理回路の基本構成要素「ゲート回路」③ AND回路
 031 足し算を行う回路 加算回路
 032 引き算を行う回路 減算回路
 033 信号の大小を比較判断する回路 比較回路と一致回路
 034 コンピュータの頭脳を実現したIC MPU
 035 マイコン機能を実現したIC MCU
 036 デジタル信号処理に特化したプロセッサ DSP
 037 用途・ユーザーが専用化されたIC ASIC
 038 ユーザーが機能を変えられる論理回路 プログラム可能なロジック「PLD」
 039 ICチップ上にシステム機能を実現 システムLSI
 040 電子の目と呼ばれるIC CCD
 COLUMN 最初のデジタル計算機

第4章 半導体集積回路―メモリ
 041 データを一時的に記憶する回路 フリップフロップとレジスタ
 042 情報を記憶する半導体メモリのしくみ
 043 コンピュータの主記憶装置用メモリ DRAM
 044 記憶保持動作が不要な高速メモリ SRAM
 045 製造段階でデータを記憶させるメモリ マスクROM
 046 電源を切っても記憶し続けるメモリ フラッシュメモリ
 047 同じメモリセル数で記憶容量を上げる 多値メモリ
 COLUMN 微細化の指導原理「スケーリング則」

第5章 ICの開発と設計
 048 ICの開発フロー 市場調査から出荷まで
 049 ICの階層設計 システム設計からレイアウト設計まで
 050 ICの素子寸法や位置関係に関する規則 設計基準
 051 ICの構造と電気特性を設計する デバイス設計
 052 ICのつくり方を設計する プロセス設計
 COLUMN 半導体業界の分化

第6章 シリコンウェハーのつくり方
 053 どこにでもある元素シリコン
 054 珪石を還元、転化、蒸留してつくる多結晶シリコン
 055 単結晶シリコン棒を成長させるCZ法
 056 単結晶棒を輪切りにしてピカピカに磨くウェハー加工
 057 毒をもって毒を制する「ウェハーゲッタリング」
 058 シリコンウェハーの派生形 「エピウェハー」と「SOI
 COLUMN シリコンウェハーの要求性能

第7章 ICのつくり方①―前工程
 059 ICの全製造工程を概観 前工程と後工程
 060 素子を形成する前工程の前半部① FEOL
 061 素子を形成する前工程の前半部② FEOL
 062 配線を形成する前工程の後半部分 BEOL
 063 導体、絶縁体、半導体の薄膜を形成 成膜工程
 064 マスクパターンをウェハーに転写する リソグラフィ
 065 材料膜を腐食除去する エッチング
 066 半導体に導電型不純物を添加する 熱拡散とイオン注入
 067 いろいろある熱処理の役割 押し込み、リフロー、アニール
 068 ウェハー表面を完全平坦化する CMP
 069 ウェハーをきれいにする 洗浄
 070 ウェハー上のチップの良否を判定する ウェハー検査とトリミング
 COLUMN クリーンルーム

第8章 ICのつくり方②―後工程
 071 ウェハーを1個1個のチップに切り分ける ダイシング
 072 チップをパッケージに搭載する マウント
 073 チップ電極とパッケージ端子を接続する ワイヤーボンディング
 074 チップをパッケージに封じ込める 封止
 075 パッケージの端子を加工しICを識別する リードめっき、捺印、リード成形
 076 パッケージの種類 挿入実装と表面実装
 077 ICの形状と特性をチェックする 検査・選別
 COLUMN ICの信頼性とスクリーニング

第9章 半導体の最先端技術
 078 シリコンウェハーの大口径化 次期ウェハーは450mm
 079 MOSトランジスタを高速化する「歪シリコン技術」とは
 080 新構造MOSトランジスタが「究極のトランジスタ構造」といわれる理由
 081 リソグラフィ技術の将来① 液浸透露光とダブルパターニング
 082 リソグラフィ技術の将来② EUV
 083 リソグラフィ技術の将来③ ML2とナノインプリント
 084 万能の機能メモリは実現するか① 機能メモリの候補技術
 085 万能の機能メモリは実現するか② 強誘電体メモリと磁気メモリ
 086 万能の機能メモリは実現するか③ 相変化メモリと抵抗変化メモリ
 087 新材料の導入によるブレークスルー① High-kゲート絶縁膜とメタルゲート
 088 新材料の導入によるブレークスルー② DRAM高性能容量膜とLow-k層間絶縁膜
 COLUMN 「More Moore」と「More than Moore」


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