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内容大纲
本书以图解的方式深入浅出地讲述了功率半导体制造工艺的各个技术环节。全书共分为10章，包括俯瞰功率半导体工艺全貌、功率半导体的基础知识及运作、各种功率半导体的作用、功率半导体的用途与市场、功率半导体的分类、用于功率半导体的硅晶圆、硅功率半导体的发展、挑战硅极限的SiC与GaN、功率半导体制造过程的特征、功率半导体开辟绿色能源时代等。
本书适合与半导体业务相关的人士、准备涉足半导体领域的人士、对功率半导体感兴趣的职场人士和学生阅读。 -
作者介绍
佐藤淳一，京都大学工学研究生院硕士。1978年加入东京电气化学工业股份有限公司（现TDK）；1982年加入索尼股份有限公司。一直从事半导体和薄膜设备，以及工艺技术的研发工作。其间，在半导体尖端技术（Selete）创立之时被借调，并拥有担任长崎大学工学部兼职讲师、行业委员会委员等经验。 -
目录
前言
本书的表示及使用方法
第1章 俯瞰功率半导体全貌
1-1 作为电子零件的半导体设备的定位
什么是电子零件？
可高速开关的半导体器件
1-2 半导体设备中的功率半导体
导体设备和世界趋势
功率半导体是幕后英雄
半导体中的功率半导体
1-3 功率半导体的应用
家中的例子
什么是变频器控制？
1-4 将功率半导体比作人
功率半导体扮演的角色
什么是电力的转换？
1-5 晶体管结构的差异
一般的MOSFET
功率MOSFET
晶体管的区别
俯视晶体管结构
第2章 功率半导体的基础知识及运作
2-1 半导体的基础知识和运作
什么是半导体？
固体中载流子的移动
载流子置入
2-2 关于pn结
为什么需要硅呢？
pn结是什么？
正向和反向偏压
2-3 晶体管的基本知识及操作
开关是什么？
晶体管是什么？
2-4 双极晶体管的基本知识和操作
什么是双极晶体管？
双极晶体管的原理
双极晶体管的连接
2-5 MOS型二极管的基础知识和操作
MOS型是什么？
半导体设备各部分的功能
MOS型二极管的作用和开关操作
2-6 回顾半导体的历史
半导体的起源
功率半导体早期扮演的角色
从汞整流器到硅整流器
从硅到下一代材料
2-7 功率MOSFET的出现
应对高速开关的需求
MOSFET是什么？
双极晶体管和MOSFET的比较
2-8 双极和MOS的融合
IGBT出现之前
IGBT的特征
2-9 与信号转换的比较
什么是信号的转换？
CMOS反相器的操作
第3章 各种功率半导体的作用
3-1 单向导通的二极管
二极管与整流作用
二极管的实际整流作用
整流作用的原理
3-2 大电流双极晶体管
双极晶体管是什么？
为什么需要高速开关
双极晶体管原理
双极晶体管的操作点
3-3 双稳态晶闸管
晶闸管是什么？
晶闸管的原理
什么是双向晶闸管？
GTO晶闸管的出现
晶闸管的应用
3-4 高速运行的功率MOSFET
MOSFET的工作原理
功率MOSFET的特征是什么？
MOSFET的各种构造
3-5 节能时代的IGBT
IGBT出现的背景
IGBT的工作原理
水平IGBT的例子
IGBT面临的挑战
3-6 探索功率半导体的课题
导通电阻是什么？
耐受电压是指什么？
硅的极限在哪里？
第4章 功率半导体的用途与市场
4-1 功率半导体的市场规模
功率半导体的市场
进入功率半导体市场的企业
日本企业里实力雄厚的功率半导体部门
4-2 电力基础设施和功率半导体
电网与功率半导体
实际使用情况
功率半导体在工业设备中的应用
4-3 交通基础设施和功率半导体
电力机车与功率半导体
实际的电力转换
N700系列使用IGBT
混动机车的出现
4-4 汽车和功率半导体
电动车的出现与功率半导体
功率半导体的作用
降压升压是什么？
4-5 信息、通信和功率半导体
IT时代与功率半导体
实际发生的动作
4-6 家电与功率半导体
什么是IH电磁炉？
功率半导体用于何处？
LED照明与功率半导体
第5章 功率半导体的分类
5-1 根据用途分类的功率半导体
功率半导体是非接触式开关
功率半导体的广泛用途
5-2 根据材料分类的功率半导体
功率半导体与基底材料
对宽隙半导体的需求
5-3 按结构和原理分类的功率半导体
按载流子种类的数量分类
按结的数量分类
按端口数量和结构分类
5-4 功率半导体的容量
什么是功率半导体的额定值？
功率半导体的电流容量和击穿电压
第6章 用于功率半导体的硅晶圆
6-1 硅晶圆是什么？
硅的质量是功率半导体的关键
硅晶圆
高纯度多晶硅
6-2 不同的硅晶圆制造方法
硅晶圆的两种制造方法
Chokoralsky法
浮动区法
6-3 与存储器和逻辑电路不同的FZ结晶
实际的FZ硅晶体制造方法
FZ结晶的大直径化
6-4 为什么需要FZ晶体？
偏析是什么？
FZ法在控制杂质浓度方面的优势
FZ硅晶圆的挑战
大直径化发展到什么程度了？
6-5 硅的极限是什么？
硅的极限
原则上耐压性决定硅的极限
第7章 硅功率半导体的发展
7-1 功率半导体的世代
功率半导体的世代是什么？
减少电力损失是指什么？
7-2 对IGBT的性能要求
MOSFET的缺点
IGBT的世代交替
7-3 穿透型和非穿透型
穿透型是什么？
非穿透型是什么？
7-4 场截止型（Field Stop）的出现
场截止型的制造过程
7-5 探索IGBT类型的发展
从平面型到沟槽型
更进一步的IGBT发展
7-6 逐渐IPM化的功率半导体
功率模块是什么？
IPM是什么？
7-7 冷却与功率半导体
半导体与冷却
各种各样的冷却措施
第8章 挑战硅极限的SiC和GaN
8-1 直径可达6英寸的SiC晶圆
SiC是什么？
SiC出现在功率半导体之前
拥有不同结晶的SiC
其他SiC特性
8-2 SiC的优点和挑战
SiC的优点
SiC的FET结构
许多挑战
8-3 朝着实用化发展的SiC变频器
SiC的应用
8-4 GaN晶圆的难点：什么是异质外延？
GaN是什么？
如何制造GaN单晶？
8-5 GaN的优势和挑战
设备的挑战是多方面的
其他课题
8-6 GaN挑战常闭型
盖子必须关好
常闭型的优点是什么？
常闭型对策
GaN的魅力
8-7 晶圆制造商的动向
成本挑战
SiC晶圆业务日新月异
GaN晶圆的动向
第9章 功率半导体制造过程的特征
9-1 功率半导体与MOS LSI的区别
功率半导体要使用整个晶圆吗？
先进的逻辑电路在晶圆的顶部堆叠
不同结构的电流流动
晶体管结构的垂直视图
9-2 结构创新
丰富多彩的MOSFET结构
V形槽的形成方法
形成U形沟槽的方法
用于功率半导体的独特结构
9-3 广泛使用外延生长
什么是外延生长？
外延生长装置
9-4 从背面和正面的曝光过程
背面曝光的必要性
什么是回流二极管？
背面曝光装置
9-5 背面的活性化
容易被误解的杂质浓度
杂质活化的例子
激活的概念
激活装置的例子
9-6 什么是晶圆减薄工艺？
晶圆减薄
什么是背面研磨？
什么是斜面加工？
9-7 后端和前端流程之间的差异
什么是后端工艺？
后端处理中的品控
后端处理流程是否有区别？
9-8 切片也略有不同
切片是什么？
用于SiC的切片设备
9-9 芯片黏接的特点
什么是芯片黏接？
功率半导体的黏接工艺
9-10 用于黏合的导线也较粗
什么是焊线？
与引线框架的连接
关于铜（Cu）线
什么是楔形黏接？
9-11 封装材料也有变化
什么是封装材料？
制模工艺流程
树脂注入和固化
树脂材料的回顾
第10章 功率半导体开辟绿色能源时代
10-1 绿色能源时代与功率半导体
低碳时代的能源
电力能源的多样化
10-2 对可再生能源至关重要的功率半导体
什么是太阳能电池？
功率半导体用于何处？
巨型太阳能项目
10-3 智能电网和功率半导体
什么是智能电网？
智能就是时尚
智慧城市
10-4 电动汽车（EV）与电力装置
EV化的加速
EV的构造
电动汽车配有大量的电子控制装置
电动摩托等
10-5 21世纪的交通基础设施和功率半导体
高速铁路网与功率半导体
有轨电车的回顾
10-6 功率半导体是一项有前途的跨领域技术
功率半导体的回归
它可能是这个时代的关键词吗？
10-7 功率半导体制造商
功率半导体制造商的现状
功率半导体的“秘方”
新兴国家的崛起
参考文献
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