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| 編輯推薦： |
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◎ 配套电子课件、习题参考答案等。◎ 三条主线：半导体物理和半导体器件物理、集成电路工艺、集成电路设计通过学习本书，你可以：? 了解微电子与集成电路领域基本概念和发展。? 认识晶体结构、半导体物理基本概念。? 掌握半导体器件物理中的基本概念和工作原理。? 了解基本的半导体集成电路制造工艺。? 了解基本的集成电路概念、分类和发展。? 了解新技术和发展趋势。? 对专业课程体系形成总体和全局概念：物理器件工艺IC新型微电子技术。
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| 內容簡介： |
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本书是十三五江苏省高等学校重点教材。内容从通俗性和实用性出发，全面介绍微电子科学与工程专业所需学习的各项基本理论和知识。全书共6章，主要包括：微电子学基础（概论）、半导体物理基础、半导体器件物理基础、半导体集成电路制造工艺、集成电路基础、新型微电子技术。并配套电子课件、习题参考答案等。本书可作为高等学校微电子科学与工程专业微电子导论课程的基础教材，也可供相关领域的工程技术人员学习和参考。
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| 關於作者： |
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方玉明，女，南京邮电大学教授，中国通信学会会员，长期从事微电子与集成电路领域教学和科研工作，承担了多项国家级和省部级教研和科研项目。
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| 目錄：
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目 录
第1章 概论 1
1.1 微电子学的概念 1
1.2 微电子学的战略地位 3
1.3 微电子学的发展历史 7
1.3.1 晶体管的发展历史 7
1.3.2 集成电路的发展历史 9
1.4 集成电路的分类 12
1.5 微电子产业的发展现状 15
1.6 微电子技术的发展 20
1.7 本章小结 26
思考题 27
第2章 半导体物理基础 28
2.1 半导体材料及其基本性质 28
2.2 硅的晶格结构 29
2.3 硅晶体中的缺陷 32
2.4 半导体中的能带理论 34
2.5 半导体的掺杂 36
2.6 费米分布函数 39
2.7 载流子的输运 40
2.7.1 半导体中的载流子 40
2.7.2 半导体中的载流子浓度 40
2.7.3 载流子的输运机制 42
2.8 连续性方程 44
2.9 本章小结 45
2.10 扩展阅读内容 45
2.10.1 载流子的漂移运动与迁移率
的推导 45
2.10.2 载流子扩散运动的推导 46
思考题 47
第3章 半导体器件物理基础 48
3.1 PN结 48
3.1.1 平衡PN结 49
3.1.2 PN结能带 50
3.1.3 正向偏置的PN结 51
3.1.4 反向偏置的PN结 52
3.1.5 PN结的伏安特性 53
3.1.6 PN结电容 54
3.1.7 PN结击穿 55
3.1.8 PN结的应用 58
3.2 双极型晶体管 60
3.2.1 晶体管的结构及类型 61
3.2.2 晶体管的电流放大原理 62
3.2.3 晶体管中载流子浓度分布 63
3.2.4 晶体管的伏安特性曲线 65
3.2.5 晶体管的频率特性 69
3.2.6 晶体管的大电流特性 71
3.3 MOSFET 76
3.3.1 N沟道增强型MOSFET的
器件结构 76
3.3.2 N沟道增强型MOSFET的
能带图 77
3.3.3 阈值电压 79
3.3.4 工作原理 81
3.3.5 特性曲线 82
3.3.6 N沟道耗尽型MOSFET 83
3.3.7 P沟道MOSFET及不同类型MOSFET特性比较 84
3.3.8 MOS功率场效应晶体管 85
3.4 JFET 86
3.4.1 JFET的基本结构 86
3.4.2 JFET的工作原理 87
3.4.3 JFET的输出特性曲线 88
3.5 MESFET的基本结构和工作
原理 89
3.6 本章小结 89
3.7 扩展阅读内容 90
思考题 91
第4章 半导体集成电路制造工艺 93
4.1 单晶生长及衬底制备 93
4.1.1 单晶生长 93
4.1.2 衬底制备 95
4.2 光刻 96
4.3 刻蚀 101
4.4 掺杂技术 103
4.4.1 扩散 103
4.4.2 离子注入 106
4.5 制膜技术 108
4.5.1 氧化 109
4.5.2 化学气相淀积 115
4.5.3 物理气相淀积 122
4.6 接触与互连 124
4.7 隔离技术 125
4.8 封装技术 126
4.9 主要器件和工艺流程示例 127
4.9.1 PN结 127
4.9.2 晶体管的制造工艺 128
4.9.3 双极型集成电路的工艺
流程 129
4.9.4 MOS集成电路的工艺
流程 132
4.10 本章小结 134
思考题 134
第5章 集成电路基础 136
5.1 集成电路概述 136
5.1.1 集成电路的性能指标 136
5.1.2 集成电路的组成要素 137
5.1.3 集成电路的分类 138
5.1.4 集成电路的发展 138
5.2 数字集成电路 139
5.2.1 数字逻辑简介 139
5.2.2 CMOS反相器性能指标 141
5.2.3 CMOS逻辑门电路 148
5.2.4 CMOS集成电路的特点 154
5.3 双极型和BiCMOS集成电路 155
5.3.1 双极型集成电路 155
5.3.2 BiCMOS集成电路 156
5.4 模拟集成电路 157
5.4.1 放大器的性能指标 157
5.4.2 3种组态放大器 159
5.4.3 差分放大器 165
5.4.4 基准电压源 167
5.4.5 基准电流源 168
5.4.6 运算放大电路 168
5.5 集成电路版图 170
5.5.1 版图设计规则 170
5.5.2 布图规则及布局布线技术 172
5.5.3 数字电路版图设计 174
5.5.4 模拟电路版图设计 175
5.6 集成电路设计工具介绍 176
5.6.1 概述 176
5.6.2 Cadence工具介绍 176
5.6.3 ADS工具介绍 177
5.6.4 Aether工具介绍 179
5.7 大规模集成电路基础 180
5.7.1 按比例缩小的基本理论CE理论 181
5.7.2 按比例缩小的CV理论 182
5.7.3 按比例缩小的QCV理论 183
5.8 集成电路设计方法学 183
5.9 本章小结 184
思考题 185
第6章 新型微电子技术 187
6.1 SoC技术 187
6.1.1 SoC技术现状及其分类 187
6.1.2 SoC发展中的焦点技术 188
6.1.3 SoPC 190
6.2 微机电系统（MEMS）技术 191
6.2.1 微机电系统的特点 191
6.2.2 微机电系统的分类 192
6.2.3 微机电系统的工艺材料 193
6.2.4 微机电系统的应用领域 194
6.3 生物芯片技术 195
6.3.1 生物芯片发展历史 195
6.3.2 生物芯片分类 196
6.3.3 生物芯片的应用前景 196
6.4 纳电子技术 196
6.4.1 纳电子器件 197
6.4.2 纳电子材料 199
6.5 纳米相关技术 200
6.6 本章小结 203
思考题 204
参考文献 205
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| 內容試閱：
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前言
微电子学（Microelectronics）是电子学的一门分支学科，是研究集成电路设计、制造、测试、封装等全过程的一门学科。自集成电路问世以来，就广泛应用于计算机、通信、国防、消费类电子等科技领域，它对我们的社会和生活产生了巨大的影响。微电子已经成了整个信息时代的标志和基础。
近年来，我国集成电路产业的发展十分迅猛。随着对半导体器件需求量的增加，尤其是大型电子计算机对集成电路需求的推动，促进了国内半导体工业的发展以及对专业人才的需求，全国很多高校都纷纷建立了微电子专业。
通过一些现实事件可以看到，中国在芯片、元器件领域仍然较为弱势，因此大力发展创新产业，逐步弥补集成电路产业差距，才是应对此类风波的终极手段。
除此之外，其他相关专业如计算机、自动控制和通信等也希望了解微电子知识。正是在这种情况下，南京邮电大学开设了微电子科学与工程导论这门新课，并列为专业基础必修课，本课程设置在大学一年级上学期，其主要目的是使初入校门的学生了解微电子学的定义、发展、研究领域，对微电子科学与工程专业需要学习的各门课程有一个总体、全面的了解，培养对微电子专业的兴趣。
该教材具有如下特色：
（1）语言通俗简练。相比于市场上现有的微电子导论类书籍，本书进一步删减了大量的公式推导，重点讲述基本概念。不仅让微电子专业的学生，而且让外行人也能够看懂。
（2）本书的基本思路主要分三条主线。首先，以半导体物理、半导体器件物理为主线，围绕这条主线介绍晶体结构、能带理论，各种基本器件（PN结、双极型晶体管、MOS管）的基础知识和基本原理，以及各种器件在不同场合的应用。其次，以集成电路工艺为主线，介绍基本的工艺步骤和基本原理，以及如何应用各种工艺技术来实现各种器件和电路。最后，以集成电路为主线，介绍集成电路的分类、性能、影响因素，并介绍基本门电路的结构和工作原理。三条主线是一个有机的整体，是相辅相成的，将理论知识与实践应用结合起来。
（3）本书注重将微电子的新发展适当地引入到教学中来，保持了教学内容的先进性，并介绍微电子学科和其他学科相结合的新器件、新产品。
本书共分6章，从通俗性和实用性出发，全面介绍微电子科学与工程专业所需学习的各项基本理论和知识。主要内容包括：第1章讲述微电子学的概念，介绍微电子学的地位、发展历史及现状；第2章讲述半导体物理中的晶体结构、能带理论；第3章讲述半导体器件物理知识，包括PN结、双极型晶体管、MOS管等；第4章讲述半导体集成电路制造工艺中的基本工艺步骤，包括氧化、光刻、扩散、金属互连等；第5章讲述集成电路知识，介绍集成电路的分类、性能、影响因素，以及各基本门电路的结构和工作原理；第6章讲述新型微电子技术等。
通过学习本书，你可以：
? 了解微电子与集成电路领域基本概念和发展。
? 认识晶体结构、半导体物理方面的基本概念。
? 掌握半导体器件物理中的基本概念和工作原理。
? 了解基本的半导体集成电路制造工艺。
? 了解基本的集成电路概念、分类和发展。
? 了解新技术和发展趋势。
? 对专业课程形成总体和全局概念：物理器件工艺IC新型微电子技术。
本书语言简明扼要、通俗易懂，具有很强的专业性、技术性和实用性。本书是作者在微电子科学与工程专业教学积累的基础上编写而成的。每一章都附有习题，供学生课后练习以巩固所学知识。
本书可作为高等学校微电子科学与工程、电子信息等相关专业的导论课教材，也可供相关工程技术人员学习、参考。
教学中，可以根据教学对象和学时等具体情况对书中的内容进行删减和组合，也可以进行适当扩展，参考学时为16～32学时。为适应教学模式、教学方法和手段的改革，本书配有多媒体电子课件、习题参考答案等，请登录华信教育资源网（http：www.huaxin. edu.cn或http：hxedu.com.cn）注册下载。
本书第1～4章由方玉明编写，第5章由张瑛和王德波编写，第6章由王德波编写。全书由方玉明统稿。在本书的编写过程中，蒋文涛、丁立群、王小丽、樊卫东、钱颖琪、刘世欢、戚举、季莅莅等做了大量工作，电子工业出版社的王羽佳编辑也为本书的出版做了大量工作。在此一并表示感谢！
本书的编写参考了大量近年来出版的以及网络上的相关技术资料，吸取了许多专家和同仁的宝贵经验，在此向他们深表谢意。
由于微电子技术发展迅速，作者学识有限，书中误漏之处难免，望广大读者批评指正。
编者
2020年1月
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