《半导体技术基础》可作为微电子、电子製造、光电子以及光伏等相关专业的高职高专学生的教材或学习参考用书。

《半导体技术基础》针对高职教学及学生的特点，根据微电子、电子製造、光电子以及光伏等专业人才培养方案的需要，系统地介绍了半导体技术相关的基础知识。《半导体技术基础》主要包括半导体物理基础、硅半导体材料基础、化合物半导体材料基础、PN结、双极型电晶体、MOS场效应电晶体、其他常用半导体器件、半导体工艺化学、半导体积体电路设计原理、半导体积体电路设计方法与製造工艺等内容。

《半导体技术基础》“以套用为目的，以实用为主，理论以必需、够用为度”作为编写原则，突出理论的实用性，语言通俗易懂，内容全面,重点突出,层次清楚,结构新颖,实用性强。

第1章 半导体技术概述1

1.1 半导体技术1

1.1.1 半导体积体电路发展史1

1.1.2 半导体技术的发展趋势3

1.2 半导体与电子製造4

1.2.1 电子製造基本概念4

1.2.2 电子製造业的技术核心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 硅单晶的製备技术22

3.3.1 高纯硅的製备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 积体电路硅衬底加工技术37

3.4.1 硅单晶抛光片的製备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製备52

4.2.1 Ⅲ?Ⅴ族化合物半导体单晶的製备52

4.2.2 Ⅱ?Ⅵ族化合物半导体单晶的製备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 化合物半导体的套用65

4.4.1 发光二极体的显示和照明方面的套用65

4.4.2 积体电路方面的套用68

4.4.3 太阳能电池方面的套用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结的製造及杂质分布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 双极型电晶体80

6.1 电晶体概述80

6.1.1 电晶体基本结构80

6.1.2 电晶体的製造工艺及杂质分布81

6.2 电晶体电流放大原理82

6.2.1 电晶体载流子浓度分布及传输82

6.2.2 电晶体直流电流放大係数84

6.2.3 电晶体的特性曲线85

6.3 电晶体的反向电流与击穿电压87

6.3.1 电晶体的反向电流87

6.3.2 电晶体的击穿电压88

6.4 电晶体的频率特性与功率特性88

6.4.1 电晶体的频率特性88

6.4.2 电晶体的功率特性89

6.5 电晶体的开关特性90

习题691

第7章 MOS场效应电晶体92

7.1 MOS场效应电晶体概述92

7.1.1 MOS场效应电晶体结构92

7.1.2 MOS场效应电晶体工作原理94

7.1.3 MOS场效应电晶体的分类95

7.2 MOS场效应电晶体特性98

7.2.1 MOS场效应电晶体输出特性98

7.2.2 MOS场效应电晶体转移特性100

7.2.3 MOS场效应电晶体阈值电压102

7.2.4 MOS场效应电晶体电容?电压特性109

7.2.5 MOS场效应电晶体频率特性111

7.2.6 MOS场效应电晶体开关特性114

习题7117

第8章 其他常用半导体器件118

8.1 结型场效应电晶体118

8.1.1 结型场效应电晶体基本结构及工作原理119

8.1.2 结型场效应电晶体特性122

8.2 MOS功率场效应电晶体126

8.2.1 MOS功率场效应电晶体基本结构127

8.2.2 MOS功率场效应电晶体特性128

8.3 光电二极体132

8.3.1 P?N结光伏特性132

8.3.2 光电二极体结构及工作原理134

8.4 发光二极体137

8.4.1 发光二极体结构及工作原理138

8.4.2 发光二极体的製备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 纯水製备152

9.3.1 纯水在半导体生产中的套用152

9.3.2 离子交换製备纯水153

9.3.3 水纯度的测量155

9.4 製备钝化膜155

9.4.1 二氧化硅钝化膜的製备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 光刻工艺中的化学套用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 半导体积体电路设计原理170

10.1 CMOS积体电路中的无源元件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 半导体积体电路设计方法与製造工艺189

11.1 半导体积体电路设计方法189

11.1.1 半导体积体电路设计发展的各个阶段189

11.1.2 当前积体电路设计的原则191

11.2 CMOS积体电路製造工艺简介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

电子製造产业已经成为当今世界先导产业，也是我国国民经济的支柱产业。随着半导体产业及电子製造业在我国的迅速发展，企业需要大量的相关专业技术人才，因此许多高职高专院校已经开设微电子、电子製造、光电子、光伏等专业。这些专业都需要学生了解半导体的基础知识，作为专业基础课进行学习。

由于半导体技术涉及材料、微电子、电子、物理、化学等专业，属于交叉学科，涉及许多全新的领域，教材及参考书籍较少，适合高职高专的教材更少。很多高职高专院校都在调整相应的教学内容，迫切希望能够有一本内容新颖、翔实，语言通俗易懂，深入浅出地介绍半导体技术基础的教材。为此，我们编写了《半导体技术基础》一书。

本书针对高职高专教学及学生的特点，根据微电子、电子製造、光电子以及光伏等专业人才培养方案的需要，系统地介绍了半导体技术相关的基础知识。本书主要包括半导体物理基础、硅半导体材料基础、化合物半导体材料基础、P?N结、双极型电晶体、MOS场效应电晶体、其他常用半导体器件、半导体工艺化学、半导体积体电路设计原理、半导体积体电路设计方法与製造工艺等半导体技术基础的内容。学生掌握半导体技术基础知识，将为后续课程如积体电路晶片製造工艺、积体电路封装、光电及光伏技术等打下理论基础。