微電子技術(shù)概論

前言

　　自20世紀(jì)50年代晶體管誕生以來(lái)，微電子技術(shù)發(fā)展異常迅速，目前已進(jìn)入超大規(guī)模集成電路和系統(tǒng)集成時(shí)代，微電子已經(jīng)成了整個(gè)信息時(shí)代的標(biāo)志和基礎(chǔ)。可以毫不夸張地說(shuō)，沒(méi)有微電子技術(shù)就沒(méi)有今天的信息社會(huì)。　　各種電子系統(tǒng)都需要大量的集成電路芯片，這樣，除了從事微電子專(zhuān)業(yè)的人員之外，其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)如計(jì)算機(jī)、電子學(xué)、自動(dòng)控制、通信等領(lǐng)域的人員都非常需要和渴望了解微電子知識(shí)。該課程的主要目的是使學(xué)生對(duì)微電子學(xué)的基本知識(shí)有一個(gè)比較系統(tǒng)、全面的了解和認(rèn)識(shí)。這對(duì)于培養(yǎng)新型信息領(lǐng)域的人才是非常重要的。該課程的另一個(gè)目的是使剛?cè)胄２痪玫奈㈦娮訉?zhuān)業(yè)的學(xué)生了解什么是微電子、微電子的研究領(lǐng)域是什么，通過(guò)該課程對(duì)微電子有一個(gè)全面的、概要的了解，培養(yǎng)對(duì)微電子的興趣。在編寫(xiě)這本教材時(shí)，我們依據(jù)兩個(gè)原則：第一是通過(guò)本書(shū)的學(xué)習(xí)，能夠?qū)ξ㈦娮訉W(xué)有一個(gè)全面的、概要的了解；第二是即使是讓業(yè)內(nèi)人士讀完之后也不覺(jué)得膚淺，要能體現(xiàn)出微電子學(xué)發(fā)展極為迅速的特點(diǎn)，并把微電子學(xué)領(lǐng)域的一些最新觀點(diǎn)、最新成果涵蓋其中?！　”窘滩挠纱筮B職業(yè)技術(shù)學(xué)院的孟祥忠任主編并統(tǒng)稿，其中：第1章、第2章由趙麗芳（南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院）、孟祥忠編寫(xiě)，第3章由袁濤（四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院）編寫(xiě)，第4章由夏江華（四川航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院）、孟祥忠編寫(xiě)，第5章及第7章由王曉袁（大連東軟信息學(xué)院）、王靜（大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院）編寫(xiě)，第6章由李寧寧（大連東軟信息學(xué)院）編寫(xiě)，附錄由王靜編寫(xiě)?！　”緯?shū)在編寫(xiě)過(guò)程中得到了北京大學(xué)軟件與微電子學(xué)院院長(zhǎng)張興的熱情指導(dǎo)和幫助，在此表示感謝。

內(nèi)容概要

本書(shū)為微電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)的入門(mén)教材。主要內(nèi)容包括微電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程及微電子學(xué)的特點(diǎn)，半導(dǎo)體物理與器件基礎(chǔ)，集成電路基礎(chǔ)，集成電路制造工藝，集成電路的設(shè)計(jì)，集成電路設(shè)計(jì)的CAD系統(tǒng)以及系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)。    本書(shū)內(nèi)容安排合理，堅(jiān)持“實(shí)用為主，夠用為度”的原則，結(jié)構(gòu)清晰，語(yǔ)言通俗易懂。通過(guò)本書(shū)的學(xué)習(xí)，既對(duì)微電子學(xué)有一個(gè)全面的、概要的了解，學(xué)習(xí)后又不覺(jué)得膚淺，并把微電子學(xué)領(lǐng)域的一些最新觀點(diǎn)、最新成果涵蓋其中。    本書(shū)可作為高職高專(zhuān)電子信息類(lèi)、電氣類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的教材，也可供微電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)人員參考。

書(shū)籍目錄

前言第1章　緒論  1.1　微電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程  　1.1.1　晶體管的發(fā)明　  1.1.2　集成電路的發(fā)展歷史及規(guī)律　  1.1.3　我國(guó)微電子技術(shù)的發(fā)展概況  1.2　微電子學(xué)的特點(diǎn)  習(xí)題一第2章　半導(dǎo)體物理與器件基礎(chǔ)　2.1　半導(dǎo)體的特性　  2.1.1　半導(dǎo)體材料　  2.1.2　半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)　  2.1.3　半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)　  2.1.4　半導(dǎo)體的導(dǎo)電性　2.2　半導(dǎo)體中的載流子　  2.2.1　本征半導(dǎo)體　  2.2.2　雜質(zhì)半導(dǎo)體　  2.2.3　半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布　2.3　PN結(jié)　  2.3.1　平衡狀態(tài)下的PN結(jié)　  2.3.2  PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴? 2.3.3  PN結(jié)的伏一安特性　  2.3.4  PN結(jié)的擊穿　  2.3.5  PN結(jié)電容　  2.3.6　異質(zhì)PN結(jié)　2.4　雙極型晶體管　  2.4.1　雙極型晶體管的基本結(jié)構(gòu)　  2.4.2　雙極型晶體管的直流放大原理　  2.4.3　雙極型晶體管的直流特性　  2.4.4　雙極型晶體管的反向電流和擊穿電壓　  2.4.5　雙極型晶體管的頻率特性　2.5  MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管　  2.5.1  MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基本結(jié)構(gòu)  　2.5.2  MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作原理　  2.5.3  MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的直流特性曲線(xiàn)　  習(xí)題二第3章　集成電路基礎(chǔ)  3.1　概述　  3.1.1　集成電路的分類(lèi)　  3.1.2　集成電路的發(fā)展史　  3.1.3　集成電路制造簡(jiǎn)介　3.2　雙極型晶體管集成電路基礎(chǔ)　  3.2.1　平面雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)　  3.2.2　雙極型晶體管模擬集成電路　  3.2.3　雙極型晶體管數(shù)字集成電路　3.3　場(chǎng)效應(yīng)晶體管集成電路基礎(chǔ)　  3.3.1　集成電路中的場(chǎng)效應(yīng)晶體管　  3.3.2  MOS集成電路　  3.3.3  CMOS集成電路　  3.3.4  BiCMOS集成電路　習(xí)題三第4章　集成電路制造工藝　4.1　工藝技術(shù)　4.2　基本工藝步驟　4.3　CMOS集成電路的工藝流程　4.4　氧化　  4.4.1　SiO2的性質(zhì)及其作用  　4.4.2　熱氧化形成SiO2的機(jī)理　  4.4.3　SiO2的制備方法　  4.4.4　高溫爐設(shè)備　  4.4.5　熱氧化工藝　4.5　光刻　  4.5.1　光刻工藝簡(jiǎn)介　  4.5.2　幾種常見(jiàn)的光刻方法　  4.5.3　超細(xì)線(xiàn)條光刻技術(shù)　4.6　刻蝕　4.7　擴(kuò)散　  4.7.1　擴(kuò)散的基本原理　  4.7.2　擴(kuò)散工藝　4.8　離子注入　  4.8.1　離子注入簡(jiǎn)介　  4.8.2　離子注入的原理　……第5章　集成電路設(shè)計(jì)第6章　集成電路設(shè)計(jì)的EDA系統(tǒng)　第7章　系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　自然界和人類(lèi)社會(huì)的一切活動(dòng)都在產(chǎn)生信息。信息是客觀事物狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)特征的一種普遍形式，是人類(lèi)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的重要資源。如今的社會(huì)是個(gè)信息化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化的社會(huì)。實(shí)現(xiàn)社會(huì)信息化的網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)鍵部件，不管是各種計(jì)算機(jī)還是通信設(shè)備，它們的基礎(chǔ)都是微電子技術(shù)?！　∪祟?lèi)已經(jīng)進(jìn)入信息化社會(huì)，而微電子技術(shù)是信息社會(huì)發(fā)展的基石。可以說(shuō)沒(méi)有微電子技術(shù)就沒(méi)有今天大家所熟悉的計(jì)算機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、MP3、MP4等電子產(chǎn)品，所以我們每個(gè)人基本上都隨身攜帶有幾十億個(gè)晶體管，而每個(gè)家庭平均就擁有約100個(gè)芯片。由于集成電路的原材料主要是硅，因此有人認(rèn)為，我們已經(jīng)進(jìn)入到了硅器時(shí)代。　　微電子技術(shù)的高速發(fā)展不僅影響到我們的生活質(zhì)量，還影響到我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)。一個(gè)日本經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為，誰(shuí)控制了超大規(guī)模集成電路技術(shù)誰(shuí)就控制了世界產(chǎn)業(yè)；英國(guó)有人則認(rèn)為，如果哪個(gè)國(guó)家不掌握半導(dǎo)體技術(shù)，哪個(gè)國(guó)家就會(huì)立刻加入不發(fā)達(dá)國(guó)家行列。　　微電子技術(shù)具有極強(qiáng)的滲透性，幾乎所有傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都與微電子技術(shù)相結(jié)合，用集成電路芯片進(jìn)行智能化改造，使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代，重新煥發(fā)青春。微電子技術(shù)已經(jīng)成了整個(gè)信息時(shí)代的標(biāo)志，各種電子信息系統(tǒng)都離不開(kāi)集成電路芯片。所以除了微電子專(zhuān)業(yè)人員之外，其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)如計(jì)算機(jī)、電子學(xué)、自動(dòng)化、通信等領(lǐng)域的人員都非常需要了解微電子技術(shù)知識(shí)。

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