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CHAPTER 1半导体的历史回顾 2

一、半导体简介与历史演进 2

CHAPTER 2半导体的材料与结构特性 8

一、半导体的材料 8

（一）元素半导体与化合物半导体 8

（二）奈米半导体 9

二、半导体的结构 10

（一）晶体和非晶体——原子之大家族 10

（二）晶面和晶向——米勒指数 11

（三）金刚石结构 和闪锌矿结构 15

（四）Ⅲ-Ⅴ族GaAs之结构分析与界面态模型 17

CHAPTER 3半导体的电子结构与能隙理论 24

一、能隙的形成 24

二、金属、绝缘体、半导体与费米能阶 28

三、内廪半导体与外廪半导体——不纯物加入的影响 32

（一）电洞的概念与有效质量的意义 32

四、有效质量可由实验上测得——回旋加速器共振法 38

（一）内廪半导体和外廪半导体的差别 41

CHAPTER 4半导体中载流子在电场与磁场中的传输行为 50

一、电阻产生的原因 50

（一）晶格振动所致之载流子散射 53

（二）不纯物所导致的载流子散射 54

（三）捕获与再结合中心 54

二、电阻的量测 55

（一）定电流测电压方法 55

（二）单臂惠斯通电桥方法 56

（三）双臂惠斯通电桥方法 56

（四）开尔文四线连接测试技术 57

（五）四点探针量测法 58

三、载流子在磁场中的作用—霍尔效应 61

CHAPTER 5半导体的光学性质与光电效应 68

一、半导体的光电现象 68

（一）半导体的光吸收 68

（二）反射率和透射率 71

二、本质吸收 73

（一）直接跃迁 73

（二）间接跃迁 74

三、其他吸收 76

（一）激子吸收 76

（二）自由载子的吸收 76

（三）杂质的吸收 77

（四）晶格振动吸收 78

四、半导体的光电导 78

（一）光电导的现象 78

五、半导体的光生伏特效应 81

（一）光生伏特效应 81

（二）光电池与太阳光电池 82

CHAPTER 6半导体的同质结、异质结及MOS结构 88

一、非平衡载流子 88

（一）非平衡载流子的复合与生命期τ 89

（二）非平衡载流子的扩散与漂移 89

二、同质结——p-n结 95

（一）平衡时的p-n结位能障 96

（二）p-n结的顺向注入 97

（三）p-n结的逆向抽取 99

（四）p-n结的整流作用 与载流子之注入 101

（五）p-n结的电容 101

（六）p-n结的击穿 及隧道结 106

三、异质结 109

四、MOS结构 112

（一）理想的MOS结构的电容—电压特性 115

CHAPTER 7非晶型半导体 126

一、非晶型物质 126

二、非晶型物质的基本能隙模型 128

三、非晶型物质在半导体元件上的应用 130

（一）掺杂的效应 131

（二）直流电导 131

（三）非晶态半导体中的缺陷 134

CHAPTER 8半导体的表面、界面与多层结构 136

一、半导体表面结构 136

（一）表面弛豫 136

（二）表面重构 138

（三）台阶表面 139

（四）吸附表面 140

二、金属与半导体界面 140

（一）萧特基位能障的原因 140

（二）欧姆接触 143

三、硅与二氧化硅界面 144

四、半导体常见的吸附 148

五、半导体的多层结构——超晶格 150

（一）超晶格的结构与物理功能 150

（二）超晶格和量子阱材料的应用 154

CHAPTER 9半导体长晶与薄膜制程 158

一、晶体成长制程 158

（一）半导体晶体生长的方法 158

（二）区域精炼与浮区成长 160

二、半导体薄膜的制程方法 164

（一）真空蒸发镀膜法（也就是物理气相沈积法：Physical vapor deposition） 164

（二）特殊蒸发法——几种比较便宜的方法 172

（三）溅射镀膜法 173

（四）化学气相沈积法（CVD） 177

CHAPTER 10半导体元件制程 190

一、前言 190

二、氧化物的形成 191

（一）二氧化硅的结构与性质 192

（二）氧化的方法 193

（三）热氧化速率的因素 198

（四）SiO2在元件上的作用 199

三、掺杂 203

（一）热扩散 203

（二）热扩散的方法 208

（三）离子注入法 211

四、光微影技术（lithography） 219

（一）图形转移 220

（二）图形刻蚀 224