半导体基础与应用

出版说明

前言

上篇半导体物理基础与应用

第1章半导体中的电子状态和杂质

1.1半导体中的电子状态和能带

1.1.1半导体的晶格结构和结合性质

1.1.2能带的形成

1.1.3原子中的电子状态和能级

1.1.4导体、半导体、绝缘体的能带

1.2多子和少子的热平衡

1.2.1多子和少子

1.2.2电子空穴对的产生和复合

1.3Si、Ge晶体中的杂质

1.3.1本征半导体

1.3.2N型半导体和P型半导体

1.3.3杂质的补偿作用

1.3.4浅能级杂质和深能级杂质

1.4ⅢⅤ族化合物中的杂质

1.4.1电离的杂质

1.4.2砷化镓中的杂质

1.5复习思考题

1.6实训1 使用4探针测试仪测量

硅材料的方块电阻

第2章热平衡载流子和非平衡载

流子

2.1热平衡载流子的统计分布

2.1.1费米分布函数

2.1.2玻耳兹曼分布函数

2.1.3导带电子浓度和价带空穴浓度

2.2载流子浓度与费米能级位置的

关系

2.3本征半导体和杂质半导体的载

流子浓度

2.3.1本征半导体的载流子浓度

2.3.2杂质半导体的载流子浓度

2.4非平衡载流子

2.4.1非平衡载流子的产生与复合

2.4.2非平衡载流子的寿命

2.4.3复合理论

2.5载流子的漂移运动和扩散运动

及爱因斯坦关系式

2.5.1载流子的漂移运动

2.5.2载流子的扩散运动

2.5.3爱因斯坦关系式

2.6复习思考题

2.7实训2 用高频光电导衰减法

测量Si中的少数载流子寿命

2.8复习思考题

第3章PN结

3.1PN结及其能带图

3.1.1PN结的形成及其杂质分布

3.1.2PN结的能带图

3.1.3PN结的载流子分布

3.2PN结电流电压特性

3.2.1非平衡状态的PN结

3.2.2影响PN结电流电压特性偏离

理想方程的因素

3.3PN结电容效应

3.3.1电容对PN结整流特性的影响

3.3.2PN结电容的来源

3.3.3PN结的势垒电容

3.4PN结击穿

3.4.1PN结击穿现象

3.4.2雪崩击穿

3.4.3隧道击穿

3.5复习思考题

第4章金属与半导体的接触

4.1金属与半导体接触的表面

势垒

4.1.1金属和半导体的功函数

4.1.2接触电势差

4.1.3表面态对接触势垒的影响

4.2金属与半导体接触的整流

效应

4.2.1阻挡层的整流理论

4.2.2肖特基势垒二极管

4.3欧姆接触

4.3.1低势垒接触

4.3.2高复合接触

4.3.3高掺杂接触

4.4复习思考题

第5章半导体表面

5.1表面态和表面电场效应

5.1.1表面态

5.1.2表面电场效应

5.2MOS结构的电容电压效应

5.2.1MOS电容

5.2.2理想MOS结构的电容电压

特性

5.2.3实际MOS结构的电容电压特性

测量

5.3硅二氧化硅系统的性质

5.3.1二氧化硅中的可动离子

5.3.2二氧化硅层中的固定表面电荷

5.3.3硅二氧化硅的快界面态

5.3.4二氧化硅中的陷阱电荷

5.4复习思考题

第6章半导体的其他特性

6.1半导体的光学性质

6.1.1半导体的光吸收

6.1.2半导体的光电导

6.1.3半导体的光生伏特效应

6.1.4半导体发光

6.2半导体的热电效应

6.2.1热电效应的一般描述

6.2.2半导体热电效应的应用

6.3半导体的霍尔效应、磁阻效应

和压阻效应

6.3.1霍尔效应

6.3.2磁阻效应

6.3.3压阻效应

6.4复习思考题

下篇半导体化学基础与应用

第7章衬底制备化学基础

7.1硅的化学性质和高纯硅制备的

化学原理

7.1.1硅的化学性质

7.1.2高纯硅制备的化学原理

7.2锗的化学性质和高纯锗制备的

化学原理

7.2.1锗的化学性质

7.2.2高纯锗制备的化学原理

7.3砷化镓的性质和砷化镓合成的

原理

7.3.1砷化镓的化学性质

7.3.2镓的制备和提纯

7.3.3砷的制备和提纯

7.3.4砷化镓合成的原理

7.4硅片抛光的化学原理

7.4.1硅单晶的加工成形技术

7.4.2硅衬底的抛光

7.5复习思考题

第8章外延工艺中的化学基础

8.1气相抛光的化学原理

8.1.1氯化氢气相抛光

8.1.2水汽抛光

8.1.3溴气相抛光

8.2外延生长中的化学原理

8.2.1四氯化硅氢还原法

8.2.2三氯氢硅氢还原法

8.2.3硅烷热分解法

8.2.4硅烷氯化氢混合法

8.2.5二氯硅烷热分解法

8.3原材料提纯

8.3.1气体纯度及其表示方法

8.3.2四氯化硅的纯化

8.3.3氢气的纯化

8.4复习思考题

第9章半导体表面钝化的化学基础

9.1二氧化硅钝化膜

9.1.1二氧化硅的结构

9.1.2二氧化硅膜的制备

9.2氮化硅钝化膜

9.2.1氮化硅膜的特点

9.2.2氮化硅膜的制备

9.3磷硅玻璃钝化膜

9.4三氧化二铝钝化膜

9.5复习思考题

第10章扩散工艺的化学基础

10.1半导体杂质的类型

10.1.1N型杂质

10.1.2P型杂质

10.2磷扩散的化学原理

10.2.1固态杂质源扩散

10.2.2液态杂质源扩散

10.2.3气态杂质源扩散

10.3硼扩散的化学原理

10.3.1固态杂质源扩散

10.3.2液态杂质源扩散

10.3.3气态杂质源扩散

10.4复习思考题

第11章光刻与制版工艺的化学

基础

11.1光刻胶及光刻工艺中的化学

过程

11.1.1光刻胶知识

11.1.2显影过程中的化学知识

11.2蚀刻技术的化学过程

11.2.1蚀刻技术术语

11.2.2湿法蚀刻

11.2.3干法蚀刻

11.3制版工艺的化学基础

11.3.1超微粒干版制备

11.3.2铬版制备

11.3.3氧化铁彩色版制备

11.4复习思考题

11.5实训3 简易光刻实训

第12章化学清洗与纯水的制备

12.1硅片表面沾污的杂质类型和清

洗硅片的一般步骤

12.1.1硅片表面沾污的杂质类型

12.1.2清洗硅片的一般步骤

12.2清洗中的基本原理

12.2.1用有机溶剂清洗

12.2.2用碱液、肥皂和合成洗涤剂

清洗

12.2.3用无机酸清洗

12.3纯水制备的化学原理

12.3.1纯水在半导体生产中的应用

12.3.2离子交换树脂

12.3.3用电渗析法制备纯水

12.3.4用反渗透法制备纯水

12.4复习思考题

第13章化学品的安全性

13.1常见危险化学品标志及人体健康

危害分类数字

13.1.1常见危险化学品标志

13.1.2人体健康危害分类数字

13.2化学材料的暴露极限

13.3化学品安全说明书（MSDS）

13.3.1MSDS的作用

13.3.2我国关于MSDS的规定

13.3.3MSDS实例

13.4湿化学材料的安全性

13.4.1腐蚀性材料

13.4.2溶剂

13.4.3制造厂常用的化学材料及危险

等级

13.5气体泄漏与监控

13.6离子注入的安全知识

13.7化学材料再循环的安全知识

13.8复习思考题

附录

附录AGB 13690—1992《常用危险化

学品的分类及标志》化学品的

基本危险特性

附录BGB/T 16483—2008《化学品

安全技术说明书内容和项目顺序》说明书填写指南

参考文献

本书共分为上下两篇：上篇为半导体物理基础与应用，侧重于介绍半导体的基本概念、基本理论和基本应用；下篇为半导体化学基础与应用，侧重于介绍微电子制造工艺中接触到的化学品特性及其化学反应过程，关注半导体化学品、化学气体的安全防护知识，读者可以在较短时间内，对半导体材料的物理化学性质有较深入的了解，同时对微电子工业的化学品安全防护更加重视，以利安全生产。每章后附有复习思考题，便于读者自测、自查之用。
本书主要针对高职高专院校微电子技术及相关专业学生的特点，坚持实用为主，够用为度，详细介绍半导体基础知识，重点突出对学生应用能力的培养；结构清晰，语言通俗易懂，非常适合教学、培训和自学。

实用为主，够用为度，介绍半导体基础知识
　　注重基础，强调安全，半导体从业人员必读
　　侧重半导体基础应用，强化化学品安全意识