微电子学概论（第3版）/高等院校微电子专业丛书·普通高等教育“十一五”国家级规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张兴，黄如，刘晓彦 著

图书标签:

• 微电子学
• 集成电路
• 模拟电路
• 数字电路
• 半导体
• 电子技术
• 高等教育
• 教材
• 电子工程
• 电路分析

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301168790

版次：3

商品编码：10078178

包装：平装

丛书名： 高等院校微电子专业丛书

开本：16开

出版时间：2010-02-01

用纸：胶版纸

页数：356

字数：583000

正文语种：中文

编辑推荐

　　本书是“高等院校微电子专业丛书”之一，全书共分12个章节，主要对微电子学概论知识作了介绍，具体内容包括半导体物理和器件物理基础、大规模集成电路基础、集成电路制造工艺、集成电路设计的EDA系统、微电子技术发展的规律和趋势等。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

内容简介

　　《微电子学概论(第3版)》是在2000年1月北京大学出版社出版的《微电子学概论》一书的基础上形成的。《微电子学概论(第3版)》主要介绍了微电子技术的发展历史，半导体物理和器件物理基础知识，集成电路及s0C的制造、设计以及计算机辅助设计技术基础，光电子器件，微机电系统技术、半导体材料、封装技术知识，最后给出了微电子技术发展的一些规律和展望。《微电子学概论(第3版)》的特点是让外行的人能够看懂，通过阅读这《微电子学概论(第3版)》能够对微电子学能有一个总体的、全面的了解；同时让内行的人读完之后不觉得肤浅，体现出了微电子学发展极为迅速的特点，将微电子学领域中的一些最新观点、最新成果涵盖其中。
　　《微电子学概论(第3版)》可以作为微电子专业以及电子科学与技术、计算机科学与技术等相关专业的本科生和研究生的教材或教学参考书，同时也可以作为从事微电子或电子信息技术领域工作的科研开发人员、项目管理人员全面了解微电子技术的参考资料。

内页插图

目录

第一章 绪论
1.1 晶体管的发明
1.2 集成电路的发展历史
1.3 集成电路的分类
1.3.1 按器件结构类型分类
1.3.2 按集成电路规模分类
1.3.3 按结构形式分类
1.3.4 按电路功能分类
1.3.5 集成电路的分类小结
1.4 微电子学的特点

第二章 半导体物理和器件物理基础
2.1 半导体及其基本特性
2.1.1 金属-半导体-绝缘体
2.1.2 半导体的掺杂
2.2 半导体中的载流子
2.2.1 半导体中的能带
2.2.2 多子和少子的热平衡
2.2.3 电子的平衡统计规律
2.3 半导体的电导率和载流子输运
2.3.1 迁移率
2.3.2 过剩载流子
2.4 pn结
2.4.1 平衡pn结
2.4.2 pn结的正向特性
2.4.3 pn结的反向特性
2.4.4 pn结的击穿
2.4.5 pn结的电容
2.5 双极晶体管
2.5.1 双极晶体管的基本结构
2.5.2 晶体管的电流传输
2.5.3 晶体管的电流放大系数
2.5.4 晶体管的直流特性曲线
2.5.5 晶体管的反向电流与击穿电压
2.5.6 晶体管的频率特性
2.6 MOS场效应晶体管
2.6.1 MOS场效应晶体管的基本结构
2.6.2 MIS结构
2.6.3 MOS场效应晶体管的直流特性
2.6.4 MOS场效应晶体管的种类
2.6.5 MOS场效应晶体管的电容

第三章 大规模集成电路基础
3.1 半导体集成电路概述
3.2 CMOS集成电路基础
3.2.1 集成电路中的MOSFET
3.2.2 MOS数字集成电路
3.2.3 CMOS集成电路
3.3 半导体存储器集成电路
3.3.1 存储器的种类和基本结构
3.3.2 随机存取存储器(RAM)
3.3.3 掩模只读存储器(ROM)
3.3.4 可编程只读存储器PROM

第四章 集成电路制造工艺
4.1 材料膜的生长——化学气相淀积（CVD）
4.1.1 化学气相淀积方法
4.1.2 单晶硅的化学气相淀积（外延）
4.1.3 二氧化硅的化学气相淀积
4.1.4 多晶硅的化学气相淀积
4.1.5 氮化硅的化学气相淀积
4.1.6 金属有机物化学气相淀积（MOCVD）
4.2 二氧化硅材料的特有生长方法——氧化
4.2.1 SiO2的性质及其作用
4.2.2 热氧化形成SiO2的机理
4.2.3 氧化形成SiO2的方法
4.3 材料膜的生长——物理气相淀积
4.4 向衬底材料的图形转移——光刻
4.4.1 光刻工艺简介
4.4.2 几种常见的光刻方法
4.4.3 超细线条光刻技术
4.5 材料膜的选择性去除——刻蚀
4.6 扩散与离子注入
4.6.1 扩散
4.6.2 扩散工艺
4.6.3 离子注入
4.6.4 离子注入原理
4.6.5 退火
4.7 接触与互连
4.7.1 CMP（化学机械抛光）
4.7.2 Cu互连的大马士革工艺
4.7.3 难熔金属硅化物栅及其复合结构
4.7.4 多层互连
4.8 隔离技术
4.9 MOS集成电路工艺流程
4.10 集成电路工艺小结

第五章 半导体材料
5.1 引言
5.2 半导体材料基础
5.2.1 材料的晶体结构
5.2.2 化学键和固体的结合
5.2.3 能带论
5.2.4 晶体的缺陷
5.2.5 晶体的掺杂
5.3 衬底材料
5.3.1 Si材料
5.3.2 GeSi材料
5.3.3 应变Si材料
5.3.4 SOI材料
5.3.5 GaN材料
5.4 栅结构材料
5.4.1 栅电极材料
5.4.2 栅绝缘介质材料
5.5 源漏材料
5.6 存储电容材料
5.6.1 DRAM存储电容材料
5.6.2 闪速存储器（Flash）
5.6.3 非挥发性铁电存储器（FeRAM）
5.6.4 磁随机存储器（MRAM）
5.6.5 相变存储器（PCRAM）
5.6.6 电阻式存储器（RRAM）
5.7 互连材料

第六章 集成电路设计
6.1 集成电路的设计特点与设计信息描述
6.1.1 设计特点
6.1.2 设计信息描述
6.2 集成电路的设计流程
6.2.1 功能设计
6.2.2 逻辑与电路设计
6.2.3 版图设计
6.3 集成电路的版图设计规则
6.3.1 以λ为单位的设计规则
6.3.2 以um为单位的设计规则
6.4 集成电路的设计方法
6.4.1 集成电路的设计方法选择
6.4.2 全定制设计方法
6.4.3 标准单元设计方法（SC方法）和积木块设计方法（BBL方法）
6.4.4 门阵列设计方法（GA方法）
6.4.5 可编程逻辑电路设计方法
6.5 几种集成电路设计方法的比较
6.6 可测性设计技术
……

第七章 集成电路设计的EDA系统
第八章 系统芯片(SOC)设计
第九章 光电子器件
第十章 微机电系统
第十一章 集成电路封装
第十二章 微电子技术发展的规律和趋势
附录A
附录B

精彩书摘

　　1931年，英国物理学家威尔逊（H.A.Wilson）对固体提出了一个量子力学模型，即能带理论，该理论将半导体的许多性质联系在一起，较好地解释了半导体的电阻负温度系数和光电导现象。1939年，前苏联物理学家达维多夫、英国物理学家莫特、德国物理学家肖特基各自提出并建立了解释金属-半导体接触整流作用的理论，同时达维多夫还认识到半导体中少数载流子的重要性。此时，普渡大学和康乃尔大学的科学家也发明了纯净晶体的生长技术和掺杂技术，为进一步开展半导体研究提供了良好的材料保证。
　　在需求方面，由于20世纪初电子管技术的迅速发展，曾经使晶体探测器失去优势。然而在第二次世界大战期间，雷达的出现使高频探测成为一个重要问题，电子管不仅无法满足这一要求，而且在移动式军用器械和设备上使用也极其不便和不可靠。这样，晶体管探测器的研究重新得到关注，又加上前面提到的半导体理论和技术方面的一系列重大突破，为晶体管发明提供了理论及实践上的准备。
　　正是在这种情况下，1946年1月，基于多年利用量子力学对固体性质和晶体探测器的研究以及对纯净晶体生长和掺杂技术的掌握，Bell实验室正式成立了固体物理研究小组及冶金研究小组，其中固体物理小组由肖克莱（William Schokley）领导，成员包括理论物理学家巴丁（John Bardeen）和实验物理学家布拉顿（Wailter Houser Brattain）等人。该研究小组的主要工作是组织固体物理研究项目，“寻找物理和化学方法控制构成固体的原子和电子的排列和行为，以产生新的有用的性质”，在系统的研究过程中，肖克莱发展了威尔逊的工作，预言通过场效应可以实现放大器；巴丁成功地提出了表面态理论，开辟了新的研究思路，兼之他对电子运动规律的不断探索，经过无数次实验，第一个点接触型晶体管终于在1947年12月诞生。世界上第一个晶体管诞生的具体过程如下：
　　首先，肖克莱提出了一个假说，认为半导体表面存在一个与表面俘获电荷相等而符号相反的空间电荷层，使半导体表面与内部体区形成一定的电势差，该电势差决定了半导体的整流功能；通过电场改变空间电荷层电荷会导致表面电流改变，产生放大作用。为了直接检验这一假说，布拉顿设计了一个类似光生伏特实验的装置，测量接触电势差在光照射下的变化。

前言/序言

　　这本书的三位作者都是北京大学的青年教师，也都是我和韩汝琦教授的学生。为他们即将出版的书写序言，自然有一番格外的喜悦。江山代代自有人才出，这原是客观规律，只有后浪推前浪，才能形成“不尽长江滚滚来”。
　　微电子科学技术和产业发展的重要性，首先表现在当代的食物链上，即国内生产总产值（GDP）每增加100～300元，就必须有10元电子工业和1元集成电路产值的支持。而且据相关数据表明，发达国家或是走向发达的国家过程中，在经济增长方面都有这样一条规律：电子工业产值的增长速率是GNP增长速率的3倍，微电子产业的增长速率又是电子工业增长速率的2倍。因此可以毫不夸张地说，谁不掌握微电子技术，谁就不可能成为真正意义上的经济大国，对于像我们这样一个社会主义大国更是如此。
　　发展微电子产业和微电子科学技术的关键在于培养高素质的人才，因此让广大理工科特别是信息技术学科的大学生掌握微电子的相关知识是十分重要的，由张兴、黄如、刘晓彦三位年轻教授编著的《微电子学概论》正是出于此目的，为非微电子专业的学生讲授关于微电子的相关基础知识，这必将有助于培养出更多的微电子发展综合人才，促进我国微电子产业规模和科学技术水平的提高。
　　如何组织这些相关知识，还有待于在实践中探索研究。我个人认为还是要包含微电子科学技术的主要内容，包括半导体器件物理、系统行为级的设计考虑、制造过程、测试封装的关键技术以及发展方向，如目前发展潜力巨大的微机电系统技术等等，并且应当把“Top to Down”的设计方法学作为重点内容之一。
　　我相信，在他们三位的努力下，《微电子学概论》这本书的质量一定会越来越好。我期待着《微电子学概论》早日出版，尽快与广大读者见面，使更多的人从中受益。

《微电子学概论（第3版）》 课程定位： 《微电子学概论（第3版）》是面向高等院校微电子专业学生的权威教材，也是“十一五”国家级规划教材的代表作。本书旨在为学生构建坚实的微电子学理论基础，并使其了解该领域的前沿发展和实际应用。该教材的定位是为初学者提供一个系统、深入的学习路径，帮助他们逐步掌握微电子器件的原理、工艺、设计以及集成电路的应用。 内容概述： 本书内容涵盖了微电子学领域的核心知识点，从基础的半导体物理到复杂的集成电路设计，力求做到系统性、连贯性和前瞻性。 半导体基础： 开篇从半导体材料的晶体结构、能带理论入手，深入浅出地讲解了载流子的产生、漂移、扩散等基本概念。接着，详细阐述了PN结的形成、特性以及二极管的基本工作原理。这部分内容为后续理解更复杂的器件奠定了坚实的物理基础。 双极型晶体管（BJT）与场效应晶体管（FET）： 本书系统地介绍了BJT和MOSFET这两种最重要的微电子器件。对于BJT，详细讲解了其结构、工作原理、电流放大机制以及不同工作区域的特性。对于FET，则重点阐述了JFET和MOSFET的结构、工作原理、栅控效应以及各种工作模式。对不同类型FET（如NMOS、PMOS）的异同以及其在集成电路中的应用进行了深入的探讨。 集成电路基础： 随着器件知识的积累，本书自然过渡到集成电路（IC）的范畴。详细介绍了IC的构成、制造流程，包括光刻、刻蚀、掺杂、薄膜生长等关键工艺步骤。在此基础上，重点讲解了IC设计的基本流程，包括系统级设计、寄存器传输级（RTL）设计、逻辑综合、版图设计等。 模拟集成电路： 本章深入探讨了各类模拟集成电路的设计与应用。内容包括运算放大器（Op-amp）的结构、性能指标和设计方法，如差分放大器、电流镜、有源负载等。此外，还涉及滤波器、振荡器、电源管理芯片等常用模拟电路的原理和设计。 数字集成电路： 数字集成电路是现代电子系统的核心。本书全面介绍了数字集成电路的设计，包括组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计，如基本逻辑门、触发器、寄存器、计数器等。此外，还讲解了更复杂的数字系统设计，如微处理器、存储器等的基本原理。 微处理器与微控制器： 本书深入介绍了微处理器和微控制器的体系结构、指令集、工作原理和设计方法。通过对CPU、存储器、I/O接口等关键组成部分的讲解，使学生理解通用计算设备的工作机制，并初步接触嵌入式系统设计的概念。 先进半导体器件与工艺： 为了体现教材的先进性，本书还引入了当前微电子领域的前沿技术和发展趋势。内容可能包括CMOS工艺的最新进展、纳米电子器件、新型存储器技术（如MRAM、ReRAM）、三维集成技术等，让学生对未来的微电子技术发展方向有所了解。 EDA工具与应用： 现代微电子设计离不开EDA（Electronic Design Automation）工具。本书会介绍主流的EDA工具及其在集成电路设计中的应用，如逻辑仿真、静态时序分析、版图设计工具等，帮助学生熟悉实际的工程开发流程。 教学特色： 《微电子学概论（第3版）》注重理论联系实际，章节安排逻辑清晰，循序渐进。书中包含大量的例题和习题，有助于学生巩固所学知识，并能独立解决工程问题。同时，教材的编写风格严谨，语言清晰，便于理解，是微电子专业学生学习的理想读物。教材的更新迭代，也反映了微电子技术在不断进步，内容与时俱进，紧跟行业发展步伐。 适用对象： 本书主要面向高等院校电子信息工程、微电子学、集成电路设计与集成等相关专业的本科生和研究生，也是从事微电子相关技术研究和开发的工程技术人员的参考书籍。 结论： 《微电子学概论（第3版）》作为一本经典的微电子学教材，凭借其全面、深入、前沿的内容，以及严谨、易懂的讲解方式，为微电子专业的学生提供了坚实的理论基础和实践指导，是培养未来微电子科技人才不可或缺的工具。

评分☆☆☆☆☆

我是一名本科生，正在学习微电子技术这门课程，这本书的出现简直是雪中送炭。之前对一些概念总是模模糊糊，读了这本书之后，感觉很多知识点都“活”了起来。书中的插图和示意图非常精美，能够直观地展示器件的工作原理和结构，比干巴巴的文字描述要容易理解得多。例如，在讲解CMOS电路的构建时，作者用了大量的图示来解释NMOS和PMOS的连接方式，以及它们如何协同工作来实现逻辑功能。这对于我这样视觉型学习者来说，简直是福音。而且，书中还包含了一些典型的应用案例，比如基本的逻辑门电路、放大器等，通过这些例子，我能更好地将学到的理论知识应用到实际问题中，这比单纯的理论学习更有成就感。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有几年工作经验的工程师，我对微电子器件的实际性能和工艺流程有着更深的关注。这本书在理论的深度上做得很好，但更让我欣喜的是它对实际工艺和器件限制的探讨。例如，在讲解金属互连线时，它不仅仅描述了其导电功能，还深入分析了电阻、电容效应以及它们的延迟影响，甚至提到了互连线材料的选择和工艺优化对信号完整性的重要性。这种将理论与工程实践紧密结合的处理方式，对于我们在实际设计中规避风险、提高性能非常有指导意义。而且，书中对于一些前沿技术（虽然作为一本教材，可能不会特别深入，但作为引子也足够了）的提及，也让我对未来的发展趋势有了一个大致的了解，为我进一步的学习和研究指明了方向。

评分☆☆☆☆☆

我是一名电子信息工程专业的学生，在学习微电子学这门课的时候，真的被这本书“镇住了”。它不是那种“看一遍就能懂”的书，但每一次的认真研读，都像是在为我的知识体系添砖加瓦。书中的内容结构非常合理，从半导体材料的性质，到器件的构造和工作原理，再到集成电路的设计基础，层层递进，逻辑清晰。我尤其喜欢书中对不同器件优缺点的比较分析，比如MOSFET和BJT在不同应用场景下的适用性，以及它们在功耗、速度、增益等方面的权衡。这种辩证的分析方法，让我能够更全面地理解这些基本器件，而不是仅仅停留在“是什么”的层面，而是能够思考“为什么是这样”以及“如何更好地利用”。

评分☆☆☆☆☆

这本书让我对微电子学的整个技术链条有了更宏观的认识。从基础的材料科学，到器件的制造工艺，再到集成电路的设计和应用，它都给出了一个相对完整的概览。我特别喜欢它在介绍完各个器件的原理之后，会简要地提及这些器件是如何被集成到芯片中，以及集成电路设计中需要考虑的一些关键问题。这种全局性的视角，让我能够将零散的知识点串联起来，形成一个完整的知识体系。对于我这样希望全面了解微电子行业的人来说，这本书绝对是一份宝贵的参考资料，它为我打开了一扇通往更广阔领域的大门。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是微电子领域的一本重量级著作，即使我只是一个初涉此道的研究生，也深切感受到了它的深度和广度。从最基础的半导体物理原理出发，它一步步构建起了整个微电子器件的理论框架，让我对PN结、MOSFET、BJT等核心器件的物理机制有了更为清晰和深刻的理解。书中的公式推导严谨，逻辑清晰，虽然有些地方需要反复琢磨，但每一次的钻研都带来了豁然开朗的欣喜。尤其让我印象深刻的是，作者并没有停留在理论层面，而是巧妙地将理论与实际的器件特性联系起来，比如在讲解MOSFET的阈值电压时，不仅给出了详细的推导，还分析了沟道长度调制效应、短沟道效应等实际应用中不可避免的因素，这对于我理解真实世界的器件行为至关重要。

评分☆☆☆☆☆

在我学习微电子学的过程中，这本书就像一位循循善诱的老师。它不会强迫你立刻理解所有内容，而是通过清晰的讲解、合理的结构和循序渐进的难度，引导你去探索和发现。我特别欣赏它在引入复杂概念时，总是会先给出一些直观的比喻或类比，帮助读者建立初步的认识，然后再深入到理论细节。例如，在讲解半导体掺杂时，它会用“引入杂质”来类比，然后再解释不同类型的掺杂如何影响载流子浓度。这种由浅入深的教学方式，极大地降低了学习门槛，让我能够更轻松地掌握那些看似晦涩难懂的知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量都非常出色，这对于长时间阅读一本书来说，是至关重要的。纸张的质感很好，不会反光，印刷字体清晰，不刺眼，长时间阅读也不会感到疲劳。而且，书中的图表都经过精心设计，线条流畅，标注清晰，无论是器件的横截面图，还是能量带图，都能够准确地传达信息。这种精良的制作工艺，不仅提升了阅读体验，也反映了编者和出版社对学术的严谨态度。在翻阅这本书的时候，我能够感受到一种对知识的尊重，这对于我这样正在学习阶段的学生来说，是一种无形的激励。

评分☆☆☆☆☆

我是一名研究生，在进行器件建模和仿真研究。这本书的理论深度对于我来说非常重要，它为我理解各种器件模型提供了坚实的理论基础。我特别关注书中关于器件物理特性的分析，例如载流子输运机制、击穿机制等。这些深入的分析对于我构建准确的仿真模型至关重要。而且，书中对不同器件的等效电路模型的讲解，也为我理解仿真软件中的模型参数提供了重要的参考。这本书不仅仅是知识的传递，更是对研究思路的启发，让我能够从更基础的物理原理出发，去理解和改进现有的器件模型。

评分☆☆☆☆☆

这本书的数学推导部分做得相当扎实，对于我这种喜欢刨根问底的读者来说，简直是太棒了。作者在介绍每一个器件特性的时候，都会给出详细的数学模型和公式推导，并且会清晰地解释每一个变量的物理意义。例如，在推导MOSFET的电流公式时，他会一步一步地从电场分布、载流子漂移速度等方面进行分析，直到得到最终的公式。虽然在推导过程中需要一定的数学功底，但正是这种严谨的推导过程，让我能够真正理解公式背后的物理规律，而不是死记硬背。这种深入的理解，对于我日后进行更复杂的电路分析和设计，打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对微电子技术充满好奇心的爱好者，我一直想找到一本既有深度又不至于过于晦涩的入门书籍。这本书正好满足了我的需求。它在保持科学严谨性的同时，也注重内容的易读性。我喜欢书中在介绍完某个器件的基本原理后，会立刻引出其在实际应用中的一些关键参数和性能指标，并解释这些参数是如何受到结构和工艺影响的。这种“学以致用”的思路，让我的学习过程充满了目标感，也让我能够更清晰地认识到微电子技术在现代社会中的重要作用。

评分☆☆☆☆☆

第二章 半导体物理和器件物理基础

评分☆☆☆☆☆

3.3.4 可编程只读存储器PROM

评分☆☆☆☆☆

快递很快........

评分☆☆☆☆☆

4.3 材料膜的生长——物理气相淀积

评分☆☆☆☆☆

5.2 半导体材料基础

评分☆☆☆☆☆

2.5 双极晶体管

评分☆☆☆☆☆

4.1.3 二氧化硅的化学气相淀积

评分☆☆☆☆☆

4.1 材料膜的生长——化学气相淀积（CVD）

评分☆☆☆☆☆

5.2.4 晶体的缺陷