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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1 6

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2 14

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3 50

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4 72

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5 79

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6 91

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7 117

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8 143

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9 169

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10 188

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11 203

参考文献 204