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第1章 半导体技术概述1

1.1半导体技术1

1.1.1半导体集成电路发展史1

1.1.2半导体技术的发展趋势3

1.2半导体与电子制造4

1.2.1电子制造基本概念4

1.2.2电子制造业的技术核心5

习题16

第2章 半导体物理基础7

2.1半导体能带7

2.1.1电子的共有化7

2.1.2能带7

2.1.3杂质能级9

2.2半导体的载流子运动12

2.2.1载流子浓度与费米能级12

2.2.2载流子的运动13

习题214

第3章 硅半导体材料基础15

3.1半导体材料概述15

3.1.1半导体材料的发展15

3.1.2半导体材料的分类16

3.2硅材料的主要性质18

3.2.1硅材料的化学性质18

3.2.2硅材料的晶体结构19

3.2.3硅材料的电学性质21

3.2.4硅材料的热学性质22

3.2.5硅材料的机械性质22

3.3硅单晶的制备技术22

3.3.1高纯硅的制备22

3.3.2硅的提纯技术23

3.3.3硅的晶体生长24

3.3.4晶体中杂质与缺陷28

3.4集成电路硅衬底加工技术37

3.4.1硅单晶抛光片的制备38

3.4.2硅单晶抛光片的质量检测41

3.5硅的外延生长技术43

3.5.1外延生长概述44

3.5.2硅气相外延生长技术45

习题350

第4章 化合物半导体材料基础51

4.1化合物半导体材料概述51

4.2化合物半导体单晶的制备52

4.2.1 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体单晶的制备52

4.2.2 Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体单晶的制备54

4.3化合物半导体外延生长技术55

4.3.1气相外延生长55

4.3.2液相外延生长57

4.3.3其他外延生长技术61

4.4化合物半导体的应用65

4.4.1发光二极管的显示和照明方面的应用65

4.4.2集成电路方面的应用68

4.4.3太阳能电池方面的应用70

习题472

第5章 P-N结73

5.1 P-N结及能带图73

5.1.1 P-N结的制造及杂质分布73

5.1.2平衡P-N结74

5.2 P-N结的直流特性76

5.2.1 P-N结的正向特性76

5.2.2 P-N结的反向特性76

5.2.3 P-N结的伏安特性76

5.3 P-N结电容77

5.3.1势垒电容77

5.3.2扩散电容77

5.4 P-N结击穿77

5.4.1雪崩击穿78

5.4.2隧道击穿78

5.5 P-N结的开关特性与反向恢复时间78

5.5.1 P-N结的开关特性78

5.5.2 P-N结的反向恢复时间78

习题579

第6章 双极型晶体管80

6.1晶体管概述80

6.1.1晶体管基本结构80

6.1.2晶体管的制造工艺及杂质分布81

6.2晶体管电流放大原理82

6.2.1晶体管载流子浓度分布及传输82

6.2.2晶体管直流电流放大系数84

6.2.3晶体管的特性曲线85

6.3晶体管的反向电流与击穿电压87

6.3.1晶体管的反向电流87

6.3.2晶体管的击穿电压88

6.4晶体管的频率特性与功率特性88

6.4.1晶体管的频率特性88

6.4.2晶体管的功率特性89

6.5晶体管的开关特性90

习题691

第7章 MOS场效应晶体管92

7.1 MOS场效应晶体管概述92

7.1.1 MOS场效应晶体管结构92

7.1.2 MOS场效应晶体管工作原理94

7.1.3 MOS场效应晶体管的分类95

7.2 MOS场效应晶体管特性98

7.2.1 MOS场效应晶体管输出特性98

7.2.2 MOS场效应晶体管转移特性100

7.2.3 MOS场效应晶体管阈值电压102

7.2.4 MOS场效应晶体管电容-电压特性109

7.2.5 MOS场效应晶体管频率特性111

7.2.6 MOS场效应晶体管开关特性114

习题7117

第8章 其他常用半导体器件118

8.1结型场效应晶体管118

8.1.1结型场效应晶体管基本结构及工作原理119

8.1.2结型场效应晶体管特性122

8.2 MOS功率场效应晶体管126

8.2.1 MOS功率场效应晶体管基本结构127

8.2.2 MOS功率场效应晶体管特性128

8.3光电二极管132

8.3.1 P-N结光伏特性132

8.3.2光电二极管结构及工作原理134

8.4发光二极管137

8.4.1发光二极管结构及工作原理138

8.4.2发光二极管的制备140

习题8143

第9章 半导体工艺化学基础144

9.1化学清洗144

9.1.1硅片表面污染杂质类型144

9.1.2清洗步骤145

9.1.3有机杂质清洗145

9.1.4无机杂质的清洗145

9.1.5清洗工艺安全操作150

9.2硅表面抛光化学原理151

9.2.1铬离子化学机械抛光151

9.2.2铜离子化学机械抛光151

9.2.3二氧化硅胶体化学机械抛光152

9.3纯水制备152

9.3.1纯水在半导体生产中的应用152

9.3.2离子交换制备纯水153

9.3.3水纯度的测量155

9.4制备钝化膜155

9.4.1二氧化硅钝化膜的制备155

9.4.2其他类型钝化膜156

9.5扩散工艺化学原理159

9.5.1扩散工艺概述159

9.5.2硼扩散的化学原理159

9.5.3磷扩散的化学原理160

9.5.4锑扩散的化学原理161

9.5.5砷扩散的化学原理161

9.6光刻工艺的化学原理162

9.6.1光刻工艺概述162

9.6.2光刻工艺中的化学应用163

9.7化学腐蚀166

9.7.1化学腐蚀的原理166

9.7.2影响化学腐蚀的因素168

习题9169

第10章 半导体集成电路设计原理170

10.1 CMOS集成电路中的无源元件170

10.1.1互连线170

10.1.2电阻器172

10.1.3电容器175

10.2 CMOS反相器177

10.2.1 CMOS反相器的结构178

10.2.2 CMOS反相器的特性179

10.3基本单元电路181

10.3.1 CMOS逻辑门电路181

10.3.2 MOS传输门逻辑电路184

10.3.3动态CMOS逻辑电路186

10.3.4锁存器和触发器187

10.3.5简单数字集成系统设计介绍187

习题10188

第11章 半导体集成电路设计方法与制造工艺189

11.1半导体集成电路设计方法189

11.1.1半导体集成电路设计发展的各个阶段189

11.1.2当前集成电路设计的原则191

11.2 CMOS集成电路制造工艺简介192

11.2.1双阱CMOS工艺的主要流程192

11.2.2隔离技术198

11.3 CMOS版图设计201

11.3.1版图设计方法201

11.3.2版图设计技巧201

11.3.3版图设计举例202

习题11203

参考文献204