半導(dǎo)體材料物理與技術(shù)

目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 半導(dǎo)體材料 2
1.2 半導(dǎo)體材料物理與技術(shù) 4
1.2.1 半導(dǎo)體材料的物理基礎(chǔ) 4
1.2.2 半導(dǎo)體材料的物理性能 6
1.2.3 半導(dǎo)體材料的制備技術(shù) 8
1.3 半導(dǎo)體材料的應(yīng)用 9
第2章 半導(dǎo)體材料的物理性能 17
2.1 晶體材料的原子結(jié)構(gòu) 18
2.2 材料的成分參數(shù) 21
2.3 材料的宏觀結(jié)構(gòu)特性 21
2.4 材料中電子的能帶結(jié)構(gòu) 22
2.5 缺陷性能 33
2.5.1 點(diǎn)缺陷 33
2.5.2 線缺陷 34
2.5.3 面缺陷 36
2.5.4 界面缺陷 37
2.5.5 體缺陷 38
2.5.6 表面缺陷 38
2.6 表面與界面性能 39
2.7 電學(xué)性能 41
2.7.1 平衡態(tài)下材料的電學(xué)特性 42
2.7.2 外場作用下的材料電學(xué)特性 46
2.7.3 非平衡態(tài)下的材料電學(xué)特性 48
2.7.4 載流子的碰撞電離特性 52
2.7.5 壓電特性 52
2.8 光學(xué)性能 52
2.8.1 光在材料中的傳播特性 53
2.8.2 材料的光吸收特性 53
2.8.3 材料的輻射特性 55
2.8.4 材料表面的光散射特性 56
2.9 磁學(xué)性能 56
2.10 力學(xué)性能 57
2.11 材料性能的非均勻性 58
2.12 熱學(xué)與熱力學(xué)性能 58
2.12.1 熱學(xué)性能 58
2.12.2 相圖 59
2.12.3 缺陷化學(xué)理論及其相關(guān)的材料熱力學(xué)常數(shù) 64
2.12.4 材料中原子的擴(kuò)散特性 65
第3章 半導(dǎo)體材料的生長 71
3.1 晶體生長的基礎(chǔ)理論 71
3.1.1 生長方式與驅(qū)動力 72
3.1.2 成核理論 73
3.1.3 生長速率和生長模式 75
3.1.4 平衡形態(tài)理論 78
3.1.5 生長過程中的傳輸理論 79
3.2 體晶材料的生長技術(shù) 82
3.2.1 布里奇曼法 83
3.2.2 區(qū)熔法 92
3.2.3 切克勞斯基法 94
3.2.4 物理氣相傳輸法 100
3.3 外延材料的生長技術(shù) 102
3.3.1 液相外延 104
3.3.2 分子束外延 110
3.3.3 金屬有機(jī)氣相沉積 123
3.3.4 其他一些氣相外延技術(shù) 130
3.4 低維材料生長技術(shù)簡介 132
第4章 半導(dǎo)體材料的熱處理 137
4.1 熱處理的基本原理 137
4.1.1 相平衡熱處理 137
4.1.2 非平衡熱處理 141
4.1.3 熱處理過程中原子運(yùn)動的基本規(guī)律 141
4.2 熱處理工藝的實(shí)現(xiàn)方式 142
4.2.1 閉管熱處理 142
4.2.2 開管熱處理 143
4.2.3 快速降溫?zé)崽幚?146
4.2.4 快速熱處理 146
4.2.5 高低溫循環(huán)熱處理 147
4.2.6 高壓熱處理 147
4.2.7 多源熱處理 148
4.2.8 離子源熱處理 150
4.3 半導(dǎo)體材料熱處理的實(shí)際應(yīng)用 151
4.3.1 本征點(diǎn)缺陷種類和濃度的調(diào)控 151
4.3.2 摻雜和雜質(zhì)性質(zhì)的調(diào)控 153
4.3.3 雜質(zhì)濃度和位錯(cuò)密度的降低 154
4.3.4 體缺陷尺寸的減小 154
4.3.5 化合物材料組分分布的調(diào)整 155
4.3.6 半導(dǎo)體材料界面特性的改善 156
4.3.7 材料的隔離？剝離和粘接 156
4.4 熱處理工藝的注意事項(xiàng) 156
第5章 半導(dǎo)體材料性能參數(shù)的測量 161
5.1 幾何結(jié)構(gòu)特性的測量 162
5.2 光學(xué)性能的測量 164
5.2.1 透射光譜的測量 166
5.2.2 反射光譜的測量 168
5.2.3 橢圓偏振光譜的測量 169
5.2.4 散射光譜的測量 171
5.2.5 光熒光光譜的測量 172
5.2.6 陰極熒光光譜的測量 173
5.3 電學(xué)性能的測量 173
5.3.1 電阻率的測量 174
5.3.2 載流子特性的測量 177
5.3.3 表面光電壓測量技術(shù) 184
5.3.4 光電導(dǎo)衰退法測量技術(shù) 185
5.3.5 微波反射法測量技術(shù) 186
5.3.6 光束誘導(dǎo)或電子束誘導(dǎo)電流的測量 188
5.3.7 深能級瞬態(tài)譜的測量 189
5.3.8 角分辨光電子能譜的測量 192
5.3.9 界面電學(xué)特性的測量 194
5.4 缺陷性能的測量 196
5.4.1 化學(xué)腐蝕法 196
5.4.2 熱腐蝕法 200
5.4.3 散射光激光掃描成像法 200
5.4.4 透射顯微鏡成像法 200
5.4.5 熱波法測量技術(shù) 201
5.5 材料晶格特性的測量 202
5.5.1 晶向測定技術(shù) 202
5.5.2 X光衍射技術(shù) 203
5.5.3 反射式高能電子衍射技術(shù) 211
5.5.4 與晶格特性相關(guān)的材料宏觀性能參數(shù)的測量 213
5.6 顯微結(jié)構(gòu)的測量 214
5.6.1 微分干涉相差顯微鏡 214
5.6.2 共聚焦顯微鏡 216
5.6.3 近場光學(xué)顯微鏡 217
5.6.4 掃描力顯微鏡 218
5.6.5 電子顯微鏡 219
5.6.6 場離子顯微鏡 223
5.7 原子成分和濃度的測量 224
5.7.1 基于原子價(jià)電子躍遷的特征光譜測量技術(shù) 225
5.7.2 基于原子內(nèi)殼層電子躍遷的X射線特征光譜測量技術(shù) 227
5.7.3 基于被激發(fā)電子的能譜測量技術(shù) 228
5.7.4 基于質(zhì)譜分析的測量技術(shù) 229
5.8 熱力學(xué)特性的測量 237
5.8.1 差熱分析法 237
5.8.2 差示掃描量熱法 238
5.8.3 絕熱量熱法 239
5.8.4 熱流法(或熱板法)239
5.8.5 激光閃射法 239
5.8.6 熱膨脹系數(shù)的測量 240
第6章 半導(dǎo)體材料制備工藝的基礎(chǔ)技術(shù) 243
6.1 半導(dǎo)體工藝中輔助材料的選用 243
6.2 半導(dǎo)體材料工藝中的凈化和純化工藝 246
6.2.1 水的純化 246
6.2.2 氣體的純化 247
6.2.3 環(huán)境的凈化 250
6.2.4 工藝所用材料和腔體的潔凈處理 253
6.3 半導(dǎo)體設(shè)備的真空技術(shù) 256
6.3.1 真空泵 257
6.3.2 真空部件 259
6.3.3 真空系統(tǒng) 264
6.3.4 真空度的測量 267
6.3.5 抽真空工藝 268
6.3.6 真空系統(tǒng)的檢漏 269
6.4 半導(dǎo)體工藝中的加熱技術(shù) 271
6.4.1 加熱 271
6.4.2 溫場的建立和控制 273
6.4.3 溫度的測量 275
6.4.4 溫度的控制 277
6.5 源材料的制備技術(shù) 279
6.5.1 提純技術(shù) 279
6.5.2 合成技術(shù) 283
6.6 半導(dǎo)體材料的加工工藝 285
6.6.1 晶體滾圓 285
6.6.2 晶錠切割 286
6.6.3 劃片與倒角 286
6.6.4 表面拋光 287
6.6.5 單點(diǎn)金剛石切削 290
6.6.6 剝離和粘接技術(shù) 290
6.7 其他與工藝相關(guān)的輔助性技術(shù) 294