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李哲英 著

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• 第2版

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121119026

商品编码：29759335668

包装：平装

出版时间：2010-10-01

基本信息

书名:电子科学与技术导论(第2版)

定价：29.00元

售价：21.2元,便宜7.8元,折扣73

作者:李哲英

出版社：电子工业出版社

出版日期：2010-10-01

ISBN：9787121119026

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版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.341kg

编辑推荐

内容提要

本书为普通高等教育“十一五”*规划教材，是为电气、电子等工程专业编写的关于电子科学与技术和应用电子技术的导论课程教材。全书根据电子科学与技术的发展，以工程分析理论和技术概貌作为框架，分别对电子科学与技术和应用电子系统的学科体系、物理学和数学基础、基本分析理论和技术、工程应用概念、应用电子技术的核心内容等进行了概括性的介绍。可以帮助初学者了解有关专业的知识体系、工程应用技术和基本学习工具，为系统地学习集成电路设计、电气、电子等工程专业中有关的学科知识和技术提供一个基本的指南。
本书还可作为其他工科专业和有关工程技术人员、教学管理人员和领导干部了解电子科学与技术和应用电子技术的参考书。

目录

绪论
0.1 电子科学与技术的发展历史
0.2 电子科学与技术的应用领域
0.3 基本内容与学科体系
0.4 集成电路与应用技术的进展
练习题
章 电子科学与技术概述
1.1 物理学基础
1.1.1 固体物理学
1.1.2 半导体物理学
1.1.3 纳米电子学
1.1.4 量子力学
1.2 基本电磁理论
1.3 半导体材料
1.4 工程中的电子器件
1.4.1 有源器件
1.4.2 无源电子器件
1.5 电子器件与系统
1.5.1 电子系统的器件的概念
1.5.2 系统与器件的关系
1.5.3 绿色电子器件与系统的基本概念
1.6 应用电子系统分析的基本概念
1.6.1 建模与分析的概念
1.6.2 电路分析的应用概念
1.6.3 系统分析
本章小结
练习题
第2章 半导体物理基础
2.1 半导体物理学的基本内容
2.1.1 半导体晶体材料的基本结构
2.1.2 半导体晶体
2.2 半导体器件的物理概念与分析方法
2.2.1 基本半导体类型
2.2.2 半导体物理中的量子分析理论
2.2.3 半导体器件结构分析方法
2.3 半导体材料的电学特征
本章小结
练习题
第3章 电子科学与技术中的数学工具
3.1 数学分析
3.2 微分方程
3.3 场论
3.4 线性代数
3.5 积分变换
3.6 复变函数
3.7 数理统计与概率论
3.8 数学工具的应用方法
本章小结
练习题
第4章 基本半导体器件
4.1 二极管
4.1.1 二极管基本结构与技术特性
4.1.2 二极管分类
4.2 双极三极管
4.3 MOS场效应管与CMOS技术
4.4 结型场效应管
4.5 晶闸管
4.6 半导体电阻
4.7 半导体电容
4.8 半导体器件的模型概念
本章小结
练习题
第5章 电子系统工程分析方法与EDA工具
5.1 概述
5.1.1 电子系统中的模型概念
5.1.2 电子科学与技术分析中的宏模型
5.1.3 电子系统常用EDA工具简介
5.2 电子系统工程分析的目标与内容
5.2.1 电子系统分析的目标
5.2.2 电子系统分析的基本内容
5.2.3 电子系统分析的基本方法
5.3 电子系统仿真基本原理
5.3.1 电路的描述
5.3.2 电路综合
5.4 数字逻辑电路设计工具
5.4.1 数字逻辑电路的基本特征
5.4.2 VHDL语言
5.4.3 Verilog HDL语言
5.5 电子系统测试技术概念
5.6 绿色电子系统设计基本概念
本章小结
练习题
第6章 应用技术概述
6.1 系统实现技术
6.2 电路设计的基本方法
6.2.1 应用电路结构设计与建模
6.2.2 电路仿真模型与参数的设计
6.2.3 分析和设计工具的应用特征
6.2.4 电子电路测试设计与分析
6.2.5 电子系统电源电路设计与分析
6.3 典型模拟信号处理电路
6.3.1 放大器电路
6.3.2 信号发生器电路
6.3.3 模拟信号运算电路
6.3.4 滤波电路
6.3.5 模拟信号的变换电路
6.4 典型数字逻辑信号处理电路
6.4.1 组合逻辑电路
6.4.2 同步时序电路
6.5 绿色电子系统分析基本概念
本章小结
练习题
第7章 集成电路
7.1 集成电路的基本概念
7.1.1 集成电路的基本特征
7.1.2 集成电路分类
7.2 集成电路的基本结构
7.2.1 模拟集成电路的基本结构
7.2.2 数字集成电路的基本结构
7.3 集成电路中的基本电路模块
7.3.1 模拟集成电子技术中的基本电路模块
7.3.2 数字集成电路的基本模块
7.4 存储器集成电路
7.4.1 半导体存储器的基本概念
7.4.2 存储单元的基本结构
7.5 FPGA与CPLD器件
7.5.1 可编程逻辑器件的基本概念
7.5.2 可编程逻辑器件的基本结构
7.5.3 CPLD器件的基本结构
7.5.4 FPGA器件的基本结构
7.6 包含CPU的集成电路
7.6.1 微处理器
7.6.2 单片机
7.6.3 数字信号处理器件
本章小结
练习题
第8章 电路制造工艺
8.1 电子产品制造的基本概念
8.1.1 电子制造工艺
8.1.2 电子元器件的工艺特征
8.1.3 工艺设计与管理
8.2 PCB制造
8.2.1 PCB技术概念
8.2.2 PCB制造工艺
8.2.3 PCB电路制造工艺
8.3 集成电路制造中的工艺技术
8.3.1 晶圆处理技术
8.3.2 掩膜技术
8.3.3 刻蚀技术
8.3.4 沉积技术
8.3.5 掺杂技术
8.3.6 外延技术
8.3.7 集成电路测试
8.4 制造工艺对设计的影响
本章小结
练习题
第9章 SoC技术
9.1 SoC技术的基本概念
9.1.1 SoC技术的基本定义
9.1.2 SoC技术的基本内容
9.1.3 SoC技术的应用
9.1.4 SoC技术应用要点
9.2 SoC器件分析
9.2.1 SoC器件的基本结构
9.2.2 SoC的CPU内核
9.2.3 SoC器件分析的基本内容
9.3 SoC器件设计方法与技术
9.3.1 自顶向下的设计方法
9.3.2 螺旋式设计模式
9.4 IP核技术
9.4.1 IP核设计
9.4.2 EDA技术和相关工具
9.4.3 可复用IP核的验证技术
9.5 混合信号SoC器件
9.5.1 混合信号SoC器件中的模拟电路特征
9.5.2 混合信号SoC器件中的数字电路特征
9.5.3 混合信号SoC器件的设计技术
9.6 SoC应用设计概念
9.6.1 通信技术中的SoC设计
9.6.2 控制技术中的SoC设计
9.6.3 虚拟系统中的SoC设计
本章小结
练习题
0章 电子信息系统
10.1 电子信息系统概述
10.1.1 电子系统与信息处理系统
10.1.2 信号与信息处理
10.1.3 电子信息系统的核心技术
10.2 电子信息处理系统基本结构
10.2.1 电子信息处理系统的组成
10.2.2 电子信息处理系统的逻辑结构
10.2.3 电子信息处理系统的物理结构
10.3 电子信息处理系统中的软件工程
10.3.1 软件工程的基本概念
10.3.2 电子信息处理系统软件设计
10.4 绿色电子信息处理系统的设计与应用
本章小结
练习题
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《微电子制造工艺导论：从硅片到集成电路的奥秘》 这本书是一本深入浅出的学术专著，旨在为读者全面揭示现代微电子制造工艺的复杂世界。它不仅仅是一本教科书，更是一扇通往集成电路（IC）制造核心的窗口，适合对电子工程、材料科学、物理学以及化学等领域感兴趣的本科生、研究生以及相关行业的工程师和研究人员。本书的编写力求严谨而不失可读性，将抽象的理论知识与具体的工艺流程紧密结合，让读者能够清晰地理解芯片是如何从一块普普通通的硅片一步步“生长”出来的。 第一部分：基础原理与材料 本书的开篇，我们将首先回顾半导体物理学的基本概念，为后续深入的工艺讨论奠定坚实的基础。这部分内容将重点阐述晶体管的工作原理、载流子传输、PN结特性以及现代集成电路设计中至关重要的CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技术的基础。我们会详细介绍半导体的能带理论，解释其导电特性如何与掺杂过程以及外部电场发生关联。 接着，我们将聚焦于制造集成电路所必需的关键材料。硅（Si）作为最主要的半导体材料，其晶体生长、晶圆制备以及表面特性将得到详尽的介绍。我们会探讨不同晶向的硅片对器件性能的影响，以及如何通过先进的化学机械抛光（CMP）技术获得超光滑的硅片表面，这是后续精密加工的前提。除了硅，我们还将讨论其他重要的材料，例如用于栅极的金属、用于绝缘层的二氧化硅（SiO2）和高介电常数（High-k）材料，以及用于互连的铜（Cu）和铝（Al）等。这些材料的选择和特性直接决定了集成电路的性能、功耗和可靠性，因此，对它们的深入理解是掌握微电子制造工艺的关键。 第二部分：核心制造工艺流程 进入本书的核心部分，我们将系统地介绍集成电路制造的各个关键工艺步骤。我们将按照典型的制造流程顺序进行讲解，确保读者能够清晰地把握整个生产链条。 光刻（Photolithography）： 这是将设计图案转移到硅片上的核心技术，也是集成电路制造中最复杂、最昂贵的工序之一。我们会从紫外光刻（UV Lithography）讲起，深入探讨深紫外光刻（DUV）和极紫外光刻（EUV）等先进技术。读者将了解掩模版（Mask）的作用、光刻胶（Photoresist）的种类和工作原理、曝光过程以及显影（Development）工艺。特别是EUV光刻，其技术难度的突破和对极紫外光源、光学系统、以及反射式掩模版的要求，都将是重点讲解的内容。此外，我们还会探讨光刻分辨率的极限以及如何通过光学邻近效应修正（OPC）和多重曝光等技术来克服衍射极限。 刻蚀（Etching）： 在光刻步骤确定了需要去除或保留的区域后，刻蚀工艺就负责将这些区域的材料精确地移除。我们将区分干法刻蚀（Dry Etching）和湿法刻蚀（Wet Etching）。干法刻蚀，特别是等离子体刻蚀（Plasma Etching）和反应离子刻蚀（RIE），因其高精度和各向异性（Anisotropic）刻蚀能力，在现代IC制造中占据主导地位。我们将详细介绍不同刻蚀工艺的反应机理、等离子体参数的控制以及对刻蚀速率、选择性（Selectivity）和侧壁形貌的影响。湿法刻蚀则因其经济性和某些特定应用场合的优势，仍然被广泛使用，我们将介绍其主要的化学试剂和适用范围。 薄膜沉积（Thin Film Deposition）： 集成电路是由一层一层不同材料构成的薄膜堆叠而成。本部分将详细介绍各种薄膜沉积技术，包括物理气相沉积（PVD），如溅射（Sputtering）和蒸发（Evaporation）；化学气相沉积（CVD），如低压化学气相沉积（LPCVD）、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）和原子层沉积（ALD）。ALD技术因其出色的厚度控制精度和均匀性，在纳米级器件制造中显得尤为重要，我们将对其工作原理和应用进行重点介绍。此外，氧化（Oxidation）作为一种特殊的薄膜生长方式，用于形成高质量的栅极绝缘层，也将得到深入的讨论。 离子注入（Ion Implantation）： 这是改变半导体材料导电类型和导电率的关键工艺。我们将详细介绍离子注入机的结构、加速器的原理以及不同注入参数（如能量、剂量、角度）对掺杂均匀性、深度分布和晶格损伤的影响。我们会讨论退火（Annealing）在激活注入的杂质、修复晶格损伤以及实现均匀掺杂分布中的作用。 互连（Interconnect）： 随着集成电路复杂度的不断增加，芯片内部的数百万甚至数十亿个晶体管需要通过复杂的金属导线网络连接起来。本部分将重点介绍多晶硅栅极的形成、金属化（Metallization）过程，包括溅射铝或铜的沉积、光刻刻蚀以及化学机械抛光（CMP）技术在平坦化和金属线形成中的关键作用。特别是铜互连技术，由于其低电阻率和优异的抗电迁移性能，已成为现代高性能IC的首选。我们会深入讲解铜互连的镶嵌（Damascene）工艺，包括绝缘层的刻蚀、铜的电化学沉积（ECD）以及后续的CMP过程。 第三部分：先进技术与未来展望 在掌握了核心制造工艺之后，本书将进一步探讨当前集成电路制造的前沿技术和未来的发展趋势。 三维（3D）集成技术： 随着二维平面尺寸的不断缩小，摩尔定律面临挑战。三维集成技术，如堆叠芯片（Stacking Chips）和垂直通道场效应晶体管（Vertical Channel FETs，如FinFET和GAAFET），通过在垂直方向上增加器件密度，成为突破器件尺寸限制的重要途径。我们将详细介绍FinFET和Gate-All-Around FETs（GAAFETs）的结构、制造工艺以及它们相比传统平面晶体管的优势。 先进封装技术（Advanced Packaging）： 传统意义上的封装是芯片生产的最后一步，但随着异构集成（Heterogeneous Integration）和Chiplet（芯粒）等概念的兴起，先进封装已经成为影响芯片整体性能和功耗的重要环节。我们将介绍2.5D封装、3D封装、硅中介层（Silicon Interposer）、扇出晶圆级封装（Fan-Out Wafer Level Packaging）等先进封装技术，以及它们如何实现不同类型芯片的集成，从而构建更强大、更高效的系统。 新兴材料与器件： 除了传统的硅基技术，我们还将触及一些正在探索中的新兴材料和器件。例如，碳纳米管（Carbon Nanotubes）和石墨烯（Graphene）等二维材料在未来高性能晶体管和传感器方面的潜力；以及量子点（Quantum Dots）和三维纳米线（3D Nanowires）在下一代存储器和计算器件中的应用前景。 工艺控制与良率提升： 高集成度、纳米级的器件尺寸对制造工艺的精度和稳定性提出了极高的要求。本书还将简要介绍在实际生产中，如何通过精密的工艺控制、在线检测（In-situ Monitoring）以及统计过程控制（SPC）等方法来确保产品良率。 结论 《微电子制造工艺导论：从硅片到集成电路的奥秘》旨在为读者构建一个系统、全面、深入的微电子制造知识体系。通过对基础理论、核心工艺、先进技术以及未来趋势的讲解，本书期望激发读者对集成电路制造这一极具挑战性和创新性领域的兴趣，并为他们在相关领域的研究和实践提供坚实的理论指导和技术参考。本书的内容力求贴近工业界的实际应用，并通过图文并茂的方式，将复杂的微观世界生动地展现在读者面前。

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拿到这本《[您的书名]》的时候，我首先被它那厚重的质感所吸引，封面设计简洁却又不失专业感，让人感觉这本书蕴含了扎实的知识体系。我是一个对新兴技术充满好奇心的业余爱好者，平时主要通过网络视频和碎片化的文章来了解这些前沿领域，但总感觉缺乏一个系统性的脉络。这本书的章节安排非常合理，从基础概念的梳理开始，逐步深入到更复杂的应用场景。特别是它对一些核心原理的阐述，那种深入浅出的方式，真的让我这个非科班出身的人也能理解个七七八八。比如，在讲到某个关键技术时，作者没有堆砌晦涩难懂的公式，而是用形象的比喻和生活中的例子来辅助说明，这极大地降低了学习的门槛。我花了整整一个周末来研读前几章，感觉自己的知识结构一下子得到了极大的完善，不再是零散的知识点了，而是一张清晰的思维导图。这本书对于想要系统入门电子信息领域的朋友来说，绝对是份宝藏，强烈推荐！

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坦白说，我更偏向于实践操作，对那种纯理论的教材望而却步。《[您的书名]》这本书成功地打破了我的这种偏见。它的厉害之处在于，它不仅仅停留在“是什么”和“为什么”的层面，更花了大量的篇幅去探讨“怎么办”。书中穿插了许多实际案例分析和小型实验设计的思路，虽然我暂时没有条件完全复现所有内容，但光是阅读这些分析过程，就已经让我受益匪浅。我尤其欣赏作者对于不同技术路线之间权衡取舍的讨论，这才是真正的工程思维。它教会我如何从一个宏观的视角去评估一个系统的优劣，而不是盲目地追逐最新的热点。对于那些希望未来能将理论知识转化为实际产品的工程师来说，这本书提供的思维框架比单纯的技术细节更有价值。它更像是一位经验丰富的前辈在手把手地指导你如何思考一个电子技术项目，而不是一本冰冷的教科书。