半导体行业入门的5本书

1、半导体的故事

《半导体的故事》是关于半导体科学技术发展的不错科普图书，重点描述了许多重要的半导体器件的诞生和发展过程的历史，截至2000年左右。这本书不像标准教科书那样仅仅关注半导体物理与器件技术，而是把历史和科学有机地结合起来，在相关应用的具体背景下讲述器件的发展。正文重点描述了半导体科研的历史沿革以及个人和研究小组的具体贡献，同时用独立的专题介绍了相关的科学概念和技术细节。

全书共10章，47个专题，近300张图片(包括书末40余幅珍贵图片，首先概述了半导体研究的对象、范围和早期历史，以猫须探测器为例介绍了半导体的早期应用，说明了材料、物理和器件这三者的相互作用在半导体研究中的重要性。然后是晶体管的诞生、少子法则的确立以及硅基半导体的迅猛发展和巨大成功。接下来是化合物半导体的发展，重点介绍了微波器件、发光二极管和激光…

图1 半导体的故事

2、半导体物理学

本书以正确阐述物理概念为主，辅以必要的数学推导，理论分析有一定深度，但又不是把基本物理概念淹没在繁琐的数学运算中，使读者通过学习，达到对半导体中的各种基本物理现象有一全面正确的概念，建立起清晰的半导体物理图像，为后续课程的学习，研究工作的开展，理解各种半导体器件，集成电路的工作机理打下良好的基础。

图2 半导体物理学 刘恩科 第七版 (刘恩科)

3、半导体物理与器件 （第三版）

本书是微电子技术领域的基础教程。全书涵盖了量子力学、固体物理、半导体材料物理及半导体器件物理等内容，分成三部分，共计15章。

第一部分为半导体材料属性，主要讨论固体晶格结构、量子力学、固体量子理论、平衡半导体、输运现象、半导体中的非平衡过剩载流子；第二部分为半导体器件基础，主要讨论pn结、pn结二极管、金属半导体和半导体异质结、金属氧化物半导体场效应晶体管、双极晶体管、结型场效应晶体管；第三部分为专用半导体器件，主要介绍光器件、半导体微波器件和功率器件等。

图3 半导体物理与器件

4、半导体制造技术

本书详细追述了半导体发展的历史并吸收了各种新技术资料，学术界和工业界对本书的评价都很高。全书共分20章，根据应用于半导体制造的主要技术分类来安排章节，包括与半导体制造相关的基础技术信息；总体流程图的工艺模型概况，用流程图将硅片制造的主要领域连接起来；具体讲解每一个主要工艺；集成电路装配和封装的后部工艺概况。此外，各章为读者提供了关于质量测量和故障排除的问题，这些都是会在硅片制造中遇到的实际问题。

图4 半导体制造技术

5、半导体芯片制造技术

《半导体芯片制造技术》全面系统地介绍了半导体芯片制造技术，内容包括半导体芯片制造概述、多晶半导体的制备、单晶半导体的制备、晶圆制备、薄膜制备、金属有机物化学气相沉积、光刻、刻蚀、掺杂及封装。书中简要介绍了半导体芯片制造的基本理论基础，系统介绍了多晶半导体、单晶半导体与晶圆的制备，详细介绍了薄膜制备、光刻与刻蚀及掺杂等工艺。由于目前光电产业的不断发展，对于化合物半导体的使用越来越多，《半导体芯片制造技术》以半导体硅材料芯片制造为主，兼顾化合物半导体材料芯片制造，比如在介绍薄膜制备工艺中，书中用单独的一章介绍了如何通过金属有机物化学气相沉积来制备化合物半导体材料薄膜。

图5 半导体芯片制造技术 (杜中一 主编)

一文通关半导体

先说下半导体产业的来龙去脉。

在半导体晶体管诞生之前，电信号的放大主要是通过电子管(真空三极管)。这种器件是1907 年由德福雷斯特(L. Forest )发明的，是在1904年弗莱明(J. Fleming)发明的真空二极管的阴极和阳极之间添加了另一个电极(所以称为“三极管”)，从而实现了电流的放大功能，电子管被广泛应用于电视机、收音机中。

到了1946年第一台电子计算机在美国诞生，这台计算机用了18000根电子管，占地170平方米，重达30吨。而当时的电子管不仅制作困难、寿命短，而且体积大、耗能高。如果有一个电子管损坏，整台机器就不能正常运转，要从这1.8万多个电子管中找出那个损坏的，再换上新的，非常麻烦的。鉴于电子管在实际应用中的缺点，大家都迫切地希望发明一种东西来取代电子管。

人类真正意义上的第一台电子计算机“埃尼阿克”进入了我们中学的历史课本

时间到了1947 年12月23日，美国贝尔实验室正式地成功演示了第一个基于锗半导体的具有放大功能的点接触式晶体管，标志着现代半导体产业的诞生和信息时代的开启，但是由于硅的性能比锗更好还更便宜，之后半导体都用硅而不是用锗，但是贝尔实验室这一发明无疑具有划时代的意义。

电子管与晶体管都具有单向导电性，利用这种特性可以让计算机完成0和1的运算，而这种最简单的0和1的运算构成了电子计算机运算的基础。

半导体大家都知道它的导电性介于导体和绝缘体之间。在一定条件下可导电可不导电，所以科学家们利用了半导体的这种特性在它身上做文章。

一、半导体的单向导电性

为了实现半导体的单向导电性，科学家们发明了大名鼎鼎的PN结，现在话题回到了我们中学的化学课本，硅的最外层有4个电子是4价元素，最外层的电子最容易失去所以它的化合物中硅原子经常是正4价，比如二氧化硅（SiO₂），而硼是3价元素、磷是5价元素。

如图所示，本征硅也就是纯净的硅原子与周围四个硅原子共用电子共价键，就达到了8个电子的稳定状态，此时不导电。

但是在一旁的纯净硅原子掺入一些硼原子，因为硼原子最外层只有3个电子，所以与纯硅相比这个区域少了一个电子形成“空穴”，就相当于腾了个位子出来，如果有多余的电子就会容易往这个空位子跑。

而另一边掺入一些磷原子，同样的道理，磷原子最外围有5个电子，当它与硅原子结合中多了一个电子，因为硅原子周围只有4个位子有一个电子要罚站，这时候这个电子就怒了，为什么就老子没有位子坐？所以这个电子有机会它就会跑到旁边P型区的空位子上坐。

如果此时加个正向的电压，N型区那些额外的电子就会源源不断跑到P型区的空位上，有电子移动就产生了电流，这时的PN结就是导电的。如果加个反向的电压，因为N型区本来电子就多了，能过来的电子与正向相比几乎可以忽略不计，所以他是单向导电的。

通过这个电压开关，以PN结为基础的晶体管就进行0和1的运算，当千千万万这样的晶体管组成的电路同时起作用，我们的电脑就飞速地运转起来。

二、点石成金

这是硅矿石，主要成分是二氧化硅，芯片的制造就从这些不起眼的破石头开始。

将这些硅矿石在电热炉内冶炼成多晶硅（导电性差需进一步提炼成单晶硅），再将多晶硅在坩埚里融化通过直拉法拉出单晶硅棒，将硅棒切片就成了硅片，在硅片的基础上通过光刻（印上复杂的电路图）、刻蚀（在曝光后腐蚀出电路图）、离子掺杂（形成PN结）、溅射（加入铜金属让各个晶体管有导线连接）、薄膜沉积（如化学气相沉积二氧化硅绝缘层）、抛光这些过程的循环往复，生产好的晶圆再经过切片、封装测试之后，最终一块手指甲盖大小的芯片内部复杂程度堪比一座城市。

芯片内部结构放大图

为了写这篇文章我专门找了高校芯片生产工艺的教学资料，感觉这种专门的教学资料看起来会比较生硬，网上有很多关于芯片生产的视频，看起来会生动的多，有兴趣的朋友可以搜一下，理解整个半导体生产流程的核心还是在最基础的PN结，搞清了这个你再看半导体就豁然开朗了。

相关问答

半导体入门的书籍?

半导体基础(第三版)本书是一部享誉世界经典图书,作者PeterY.Yu(于鑫)是美国加州大学的教授,ManuelCardona是德国斯图加特马普所的教授,他们长期从事半...

半导体器件考研教材..._考研_帮考网

以下是一些半导体器件考研教材的推荐:1.《半导体器件物理基础》(第2版)作者:陈金甫2.《半导体物理与器件》(第3版)作者:李莹3.《半导体器件原...

学习半导体从哪里开始?

半导体行业小白,如何快速入行?1.争取到一线轮岗的机会,一周、一个月、三个月、一年都可以。在一线才能真正见识一线战场;2.要在这个行业认识一个师傅或者说导...

温度升高,杂质半导体中多子浓度有变化吗?_作业帮

[最佳回答]低掺杂半导体:由于所有杂质完全电离,温度升高时多子浓度基本不变.高掺杂半导体:杂质只有部分电离,温度升高导致未电离的杂质原子电离,多子浓度升高...

电工想深造，读一些什么基础的教材好?

电工有几种不知道你具备什么样的水平,那我就从最基础的开始讲解。首先一名最先应该掌握的1工具的使用这里包括万用表,各种钳子等。2导线连接电线的分...

初级通信工程师教材推荐..._通信工程师_帮考网

以下是几本初级通信工程师教材的推荐:1.《通信原理》(作者:李文新):该教材系统地介绍了通信原理的基本概念、理论模型和技术方法,内容涵盖了模拟信...

【表界面化学有什么应用2000字左右】作业帮

[回答]学的应用:被广泛应用于各生产部门,如涂料、建材、冶金、能源等行业:1、清洗铂金表面的碳氧化物.2、空调系统中的氟利昂,通过小冰晶体表面化...2...

做一个电气工程师读什么书..._电气工程师_帮考网

以下是一些建议的书籍:1.《电气工程基础》(作者:徐涛):这本书是电气工程师的基础教材,涵盖了电气基础知识、电路分析、电磁场理论等内容。2.《电...

半导体应用咨询工程师ae..._咨询工程师_帮考网

半导体应用咨询工程师(ApplicationEngineer,简称AE)是指在半导体行业中,负责为客户提供技术咨询和技术支持的专业人员。AE需要具备深厚的半导体技...

现在，东莞疫情状况如何，严不严重?打算这几天去上班了，谢谢?

东莞市新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控指挥部办公室刚发布关于实施强化疫情防控“五严四必须”九项措施的通告。当前,新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控工作进入...