微电子技术基础

图书标准信息

• 作者 徐金甫
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2022-07
• 版次 1
• ISBN 9787121439612
• 定价 48.00元
• 装帧 其他
• 页数 220页

【内容简介】

本书较全面地介绍微电子技术领域的基础知识，涵盖了半导体基础理论、集成电路设计方法及制造工艺等。全书共6章，主要内容包括：绪论、半导体物理基础、半导体器件物理基础、大规模集成电路基础、集成电路制造工艺、集成电路工艺仿真等。全书内容丰富翔实、理论分析全面透彻、概念讲解深入浅出，各章末尾均列有习题和参考文献。本书提供配套的电子课件PPT、习题参考答案等。本书可作为高等学校非微电子专业的工科电子信息类专业学生的教材，也可供相关领域的工程技术人员学习、参考。

【作者简介】

徐金甫，博士，信息工程大学教授，微电子学与固体电子学硕士研究生导师。长期从事专用集成电路设计方面的教学和科研工作。

【目录】

目   录

第1章  绪论1

1.1  微电子学和集成电路1

1.2  集成电路的发展简史2

1.2.1  第一个晶体管的发明2

1.2.2  第一块集成电路3

1.2.3  集成电路蓬勃发展4

1.2.4  集成电路的发展特点和规律5

1.3  集成电路的分类7

1.3.1  按器件结构类型分类7

1.3.2  按集成电路规模分类8

1.3.3  按电路功能分类9

1.4  集成电路设计制造流程和产业构成10

1.5  微电子学的发展方向11

1.5.1  后CMOS纳米器件的发展12

1.5.2  新一代半导体材料13

1.5.3  微型传感器14

1.5.4  超越摩尔定律14

习题115

参考文献15

第2章  半导体物理基础16

2.1  固体晶格结构16

2.1.1  半导体材料16

2.1.2  固体类型17

2.1.3  空间晶格结构18

2.1.4  原子价键19

2.2  固体量子理论初步20

2.2.1  量子态20

2.2.2  能级21

2.2.3  能带理论22

2.2.4  导体、半导体、绝缘体的能带24

2.3  半导体的掺杂24

2.3.1  半导体中的载流子25

2.3.2  本征半导体26

2.3.3  杂质半导体及其杂质能级26

2.3.4  杂质的补偿作用29

2.4  半导体中载流子的统计分布30

2.4.1  状态密度30

2.4.2  热平衡和费米分布函数31

2.4.3  电子和空穴的平衡分布33

2.4.4  本征半导体的载流子浓度35

2.4.5  杂质半导体的载流子浓度36

2.5  载流子的漂移与半导体的导电性40

2.5.1  载流子的热运动40

2.5.2  载流子的漂移运动和迁移率41

2.5.3  迁移率和半导体的导电性42

2.5.4  载流子的散射43

2.5.5  影响迁移率的主要因素44

2.5.6  电阻率与掺杂浓度、温度的关系46

2.6  非平衡载流子48

2.6.1  非平衡载流子的产生与复合48

2.6.2  准费米能级50

2.6.3  载流子的扩散运动51

2.6.4  爱因斯坦关系式53

2.6.5  连续性方程54

习题255

参考文献57

第3章  半导体器件物理基础58

3.1  PN结58

3.1.1  PN结的形成58

3.1.2  平衡PN结59

3.1.3  PN结的正向特性65

3.1.4  PN结的反向特性68

3.1.5  PN结的击穿特性70

3.1.6  PN结的电容效应72

3.1.7  PN结的开关特性74

3.2  双极型晶体管75

3.2.1  双极型晶体管的基本结构76

3.2.2  双极型晶体管的电流放大原理77

3.2.3  双极型晶体管的直流特性曲线83

3.2.4  双极型晶体管的反向电流和击穿特性86

3.2.5  双极型晶体管的频率特性88

3.2.6  双极型晶体管的开关特性89

3.3  MOS场效应晶体管92

3.3.1  MOS场效应晶体管的基本结构92

3.3.2  MIS结构94

3.3.3  MOS场效应晶体管的直流特性97

3.3.4  MOS场效应晶体管的交流特性102

3.3.5  MOS场效应晶体管的种类106

3.4  集成电路中的器件结构108

3.4.1  电学隔离108

3.4.2  二极管的结构109

3.4.3  双极型晶体管的结构110

3.4.4  MOS场效应晶体管的结构111

习题3112

参考文献113

第4章  大规模集成电路基础114

4.1  CMOS反相器114

4.1.1  直流特性114

4.1.2  开关特性115

4.1.3  功耗特性116

4.1.4  CMOS反相器的版图118

4.1.5  基于FinFET结构的反相器119

4.2  CMOS逻辑门121

4.2.1  CMOS与非门和或非门121

4.2.2  等效反相器设计123

4.2.3  其他CMOS逻辑门123

4.3  MOS晶体管开关逻辑129

4.3.1  数据选择器（MUX）129

4.3.2  多路转换开关130

4.4  典型CMOS时序逻辑电路131

4.4.1  RS锁存器131

4.4.2  D锁存器和边沿触发器132

4.4.3  施密特触发器134

4.5  存储器135

4.5.1  只读存储器（ROM）136

4.5.2  静态随机存储器（SRAM）138

4.5.3  快闪电擦除可编程只读存储器140

习题4141

参考文献141

第5章  集成电路制造工艺142

5.1  平面硅工艺的基本流程142

5.1.1  集成电路工艺分类142

5.1.2  CMOS集成电路工艺发展历史143

5.1.3  集成电路制造的工艺流程145

5.1.4  集成电路制造的工序分类149

5.2  硅晶圆的制备149

5.2.1  硅晶圆制备的基本过程150

5.2.2  多晶硅的制备150

5.2.3  单晶硅的制备151

5.2.4  单晶硅的后处理152

5.3  氧化155

5.3.1  SiO2的结构和参数155

5.3.2  SiO2在集成电路中的应用156

5.3.3  热氧化前清洗157

5.3.4  热氧化方法157

5.3.5  氧化薄膜的质量检测159

5.3.6  其他热处理过程160

5.4  光刻161

5.4.1  光刻的基本要求161

5.4.2  光刻的基本流程162

5.4.3  刻蚀工艺164

5.4.4  光刻胶166

5.4.5  曝光方式166

5.4.6  超细线条光刻技术167

5.5  掺杂169

5.5.1  扩散的基本原理169

5.5.2  扩散的主要方法170

5.5.3  离子注入技术171

5.5.4  离子注入设备172

5.5.5  离子注入后的退火过程174

5.6  金属化174

5.6.1  金属材料174

5.6.2  金属的淀积工艺175

5.6.3  大马士革工艺177

5.6.4  金属硅化物及复合栅178

5.6.5  多层互连结构179

5.7  集成电路封装179

5.7.1  减薄与划片179

5.7.2  IC封装概述180

5.7.3  一级封装181

5.7.4  二级封装182

5.7.5  先进封装技术介绍183

习题5186

参考文献186

第6章  集成电路工艺仿真188

6.1  TCAD软件简介188

6.1.1  TCAD仿真原理188

6.1.2  Silvaco TCAD简介189

6.1.3  TCAD软件的发展方向191

6.2  单步工艺的仿真实现192

6.2.1  干法氧化工艺的仿真192

6.2.2  离子注入工艺的仿真195

6.3  NMOS器件工艺仿真及器件特性分析197

6.3.1  NMOS器件工艺仿真197

6.3.2  NMOS器件电学特性仿真205

习题6208

参考文献208