独家首发！《半导体工程导论》重磅开售！作者为IEEE终身会士

创芯讲堂运营 · 发表于 2022-2-25 09:49:26

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◆编辑推荐◆

1）作者为IEEE终身会士、宾夕法尼亚州立大学杰出名誉教授，《半导体工程导论》是作者40多年研究和教学经验的结晶。
2）不同于对半导体技术每个主题的教科书式、单一主题的深入讨论，《半导体工程导论》以一种简明的方式介绍了整个半导体工程领域。
3）综合考虑了半导体技术各个主题间的协同相互作用，全面介绍了半导体特性、材料、器件、制造技术和表征方法等内容。
4）《半导体工程导论》有助于高等院校理工科类学生深入了解半导体技术问题，还可用作半导体相关培训课程的参考书。对于半导体行业的工艺工程师、销售和营销人员，以及知识产权专家、半导体行业投资者和对半导体行业感兴趣的读者来说，本书也是不错的知识来源。

◆图书简介◆

《半导体工程导论》第1章概述了半导体区别于其他固体的基本物理特性，这些特性是理解半导体器件工作原理的必要条件。第2章回顾了半导体材料，包括无机、化合物、有机半导体材料。同时，第2章也介绍了有代表性的绝缘体和导体的材料，它们是构成可以工作的半导体器件和电路所必不可少的组成部分。而这些器件和电路是在第3章概述的。第4章是关于半导体工艺的基础知识，并且用通俗的语言讨论了半导体制造中使用的方法、设备、工具和介质。在概述了半导体工艺技术之后，第5章讨论了主流半导体制造工艺中涉及的各单步工艺。第6章简要概述了半导体材料和工艺表征的基本原理。

《半导体工程导论》适合半导体工程及相关领域的学生、研究人员和专业人士阅读。

目录：

前言

第1章半导体特性
章节概述
1.1固体的导电性
1.1.1原子间的价键与导电性
1.1.2能带结构与导电性
1.2载流子
1.2.1电子与空穴
1.2.2产生与复合过程
1.2.3载流子的运动
1.3半导体以及外界的影响
1.3.1半导体和电场以及磁场
1.3.2半导体和光
1.3.3半导体和温度
1.4纳米尺度半导体
关键词

第2章半导体材料
章节概述
2.1固体的晶体结构
2.1.1晶格
2.1.2 结构缺陷
2.2半导体材料系统的构成元素
2.2.1表面与界面
2.2.2薄膜
2.3无机半导体
2.3.1单质半导体
2.3.2化合物半导体
2.3.3纳米无机半导体
2.4材料选择标准
2.5有机半导体
2.6体单晶的形成
2.6.1CZ法生长单晶
2.6.2其他方法
2.7薄膜单晶的形成
2.7.1外延沉积
2.7.2晶格匹配和晶格失配的外延沉积
2.8衬底
2.8.1半导体衬底
2.8.2非半导体衬底
2.9薄膜绝缘体
2.9.1一般性质
2.9.2多用途薄膜绝缘体
2.9.3专用薄膜绝缘体
2.10薄膜导体
2.10.1金属
2.10.2金属合金
2.10.3非金属导体
关键词

第3章半导体器件及其使用
章节概述
3.1半导体器件
3.2构建半导体器件
3.2.1欧姆接触
3.2.2势垒
3.3两端器件：二极管
3.3.1二极管
3.3.2金属-氧化物-半导体（MOS）电容器
3.4三端器件：晶体管
3.4.1晶体管概述
3.4.2晶体管种类
3.4.3MOSFET的工作原理
3.4.4互补金属-氧化物-半导体（CMOS）
3.4.5MOSFET的发展
3.4.6薄膜晶体管（TFT）
3.5集成电路
3.6图像显示和图像传感器件
3.7微机电系统（MEMS）与传感器
3.7.1MEMS/NEMS器件
3.7.2传感器
3.8可穿戴及可植入半导体器件系统
关键词

第4章工艺技术
章节概述
4.1工艺角度看衬底
4.1.1晶圆衬底
4.1.2大面积衬底
4.1.3柔性衬底
4.1.4关于衬底的进一步讨论
4.2液相（湿法）工艺
4.2.1水
4.2.2特殊化学试剂
4.2.3晶圆干燥
4.3气相（干法）工艺
4.3.1气体
4.3.2真空
4.4半导体制造中的工艺
4.4.1热处理工艺
4.4.2等离子体工艺
4.4.3电子和离子束工艺
4.4.4化学工艺
4.4.5光化学工艺
4.4.6化学机械工艺
4.5污染控制
4.5.1污染物
4.5.2洁净环境
4.6工艺整合
关键词

第5章制造工艺
章节概述
5.1图案定义方式
5.1.1自上而下工艺
5.1.2自下而上工艺
5.1.3图案的剥离工艺
5.1.4机械掩模
5.1.5印刷和印章转移
5.2自上而下工艺步骤
5.3表面处理
5.3.1表面清洗
5.3.2表面改性
5.4增材工艺
5.4.1增材工艺的特点
5.4.2氧化生长薄膜：热氧化硅法
5.4.3物理气相沉积（PVD）
5.4.4化学气相沉积（CVD）
5.4.5物理液相沉积（PLD）
5.4.6电化学沉积（ECD）
5.4.73D打印
5.5平面图案转移
5.5.1平面图案转移技术的实现
5.5.2光刻
5.5.3光刻中的曝光技术及工具
5.5.4电子束光刻
5.6减材工艺
5.6.1刻蚀工艺的特点
5.6.2湿法刻蚀
5.6.3蒸气刻蚀
5.6.4干法刻蚀
5.6.5去胶
5.7选择性掺杂
5.7.1扩散掺杂
5.7.2离子注入掺杂
5.8接触和互连工艺
5.8.1接触
5.8.2互连
5.8.3大马士革工艺（镶嵌工艺）
5.9组装和封装工艺
5.9.1概述
5.9.2封装工艺
5.9.3半导体封装技术概况
关键词

第6章半导体材料与工艺表征
章节概述
6.1目的
6.2方法
6.3应用举例

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前言
可以说除了最基本的设备以外，其他所有用到电或光工作的仪器和设备功能的实现都有赖于半导体材料构造的元器件。从简单的日常小玩意儿，到如计算机和智能手机之类的信息处理和传输工具，再到医疗设备、外太空和军事仪器、太阳能电池和灯泡，半导体是几乎所有电子和光子设备正常工作的基础。半导体材料和器件对人类技术文明的影响持续增长，因为它们在人工智能、机器学习、物联网、无人驾驶以及最先进的生物医学应用领域中扮演了赋能者的角色。在21世纪我们的日常生活中，上述几例半导体技术的应用仅仅是冰山一角。

可见半导体材料、器件及由其构成的电路毫无疑问是过去60年来人类科技水平空前提高的关键因素之一，并且它们在可预见的将来会产生更深远的影响。

与半导体科学和工程作为核心技术的重要性相适应，近年来市面上已经出版了数百本相关的教材、专著。主要为了服务于教育目的，这些图书涵盖了一个个主题，深入介绍了半导体和半导体器件的物理知识、半导体器件和集成电路的制造、半导体材料的表征等。此外，这些年来已经出版和将要出版的无数专著致力于深入研究上述每个领域中的关键科学概念。

与一般的教材、专著不同，《半导体工程导论》以一种简明的方式介绍了整个半导体工程领域。因为《半导体工程导论》的目标读者没有经过正规科班训练，也没有半导体科学和工程学研究经验，所以不可避免地简化了一些复杂概念。《半导体工程导论》的目标是将半导体工程学作为一个由电子学、光子学、材料工程学以及材料科学、物理学和化学等多个层面重叠而成的独立的技术和商业个体进行介绍。《半导体工程导论》试图通过以一种易于理解的方式讨论和介绍构成半导体工程技术领域的关键要素。

《半导体工程导论》不太适用于半导体物理、材料、器件和工艺相关的学科教学。不过，对于理工科的学生来说，只要之前接触过与半导体有关的内容，就会发现本书对于深入了解半导体科学和工程中涉及的大量问题有相当的助益。《半导体工程导论》还可用作一些线上课程、社区大学、继续教育、电子学认证项目以及STEM（科学技术、工程和数学）课程部分内容的参考书。

在学术界之外，任何职位的半导体专业人士，包括半导体行业的工艺工程师、销售和营销人员，都可以使用《半导体工程导论》作为半导体工程行业的信息来源。它也可以作为一个有用的参考资料，用于电子和光子学行业的企业培训。此外，对于知识产权专家、半导体行业投资者以及对半导体行业感兴趣的读者都会发现《半导体工程导论》是一个方便的资料来源。

基于这些考虑，《半导体工程导论》的构思与结构以导论的形式呈现。在撰写《半导体工程导论》的过程中，作者并非简单照抄现成的参考文献，而是依靠了其40多年的半导体科学与技术方面的研究经验和教学经验，这些经验反映在作者的研究论文和课堂讲义中。作者还在每一章的末尾都提供了一个关键词列表，这些关键词可以用来搜索并访问互联网上的相关资源。此外，在《半导体工程导论》末尾列出了一些教材和专著，以便于有兴趣的读者深入学习。

《半导体工程导论》第1章简要概述了半导体有别于其他固体的基本物理特性，这些特性是理解半导体器件工作原理的必要条件。第2章回顾了半导体材料，包括无机、化合物、有机半导体材料。同时，第2章也介绍了有代表性的绝缘体和导体的材料，它们是构成可以工作的半导体器件和电路所必不可少的组成部分。而这些器件和电路是在第3章概述的。第4章是关于半导体工艺的基础知识，并且用通俗的语言讨论了半导体制造中使用的方法、设备、工具和介质。在概述了半导体工艺技术之后，第5章讨论了主流半导体制造工艺中涉及的各单步工艺。最后，第6章简要概述了半导体材料和工艺表征的基本原理。

最后，作者对于这些年里能有机会和各位老师、同事及研究生们相互交流深感荣幸和表示感谢。在众多的人中，要特别感谢来自波兰华沙技术大学的教师和导师，日本东北大学的Junichi Nishizawa教授以及宾夕法尼亚州立大学的导师和同事JosephStach教授和Richard Tressler教授。除此之外，我妻子Ewa的耐心、理解和支持使得《半导体工程导论》得以顺利出版。

Jerzy Ruzyllo
于宾夕法尼亚州立大学

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◆ 作者简介：◆

Jerzy Ruzyllo是美国宾夕法尼亚州立大学电气工程与计算机科学学院的杰出名誉教授。他在1977年获得博士学位后于1984年加入宾夕法尼亚州立大学，并在波兰华沙理工大学任教。在他的职业生涯中，Ruzyllo博士积极参与半导体科学与工程领域的研究和教学。Ruzyllo博士是美国电气电子工程师学会（IEEE）终身会士和美国电化学学会（ECS）会士。