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微电子学概论微电子学是一门研究微观世界中的电子行为和器件的学科，是电子工程的重要分支。
它主要研究微小尺寸下电子元器件（例如晶体管和集成电路）的制造和运作原理。
微电子学可以追溯到20世纪50年代，随着科技的发展，它逐渐成为电子工程中的重要学科。
在微电子学中，主要研究以下几个方面：微电子器件的设计和制造、电子器件的特性和行为、器件的集成和封装、微电子系统的设计和应用等。
微电子学的研究对象都是小于1微米的尺度，因此需要运用微细加工技术和各种先进的材料制造技术。
微电子学的发展离不开半导体材料的研究和应用。
半导体材料的特性使得它可以在电导性上有所区别，有导电和绝缘两种状态。
这种特点使得半导体材料成为微电子学中最重要的材料之一、半导体材料通过掺杂、结构设计和制造工艺等方式可以制造D型、N型和P型半导体材料。
在半导体中，N型电子和P型空穴可以在特定条件下合并，形成PN结构，利用PN结可以制造晶体管和二极管等微电子器件。
微电子学的应用非常广泛。
几乎所有的电子设备都离不开微电子学的应用，例如计算机、手机、电视等消费电子产品都需要微电子技术来制造高性能的集成电路芯片。
此外，微电子技术还应用于医疗设备、航天器件、军事装备等高技术领域。
微电子技术的发展使得计算机和通信技术得以飞速发展，推动了人类社会的科技进步。
然而，微电子学也面临一些挑战和问题。
首先，微电子器件的尺寸越来越小，工艺复杂度逐渐增加，这对制造和测试带来了困难。
其次，尺寸越小，器件的故障率越高，如何提高器件的可靠性和稳定性是微电子学研究的重要方向之一、此外，微电子技术对纳米材料和量子效应等新兴领域的研究和应用也面临着挑战。
总结来说，微电子学作为电子工程的一个重要学科，研究微观世界中的电子行为和器件。
它与半导体材料密切相关，应用广泛，推动了现代科技的发展。
随着科技的进步，微电子学在器件制造、工艺和应用等方面仍然面临许多挑战和问题，需要通过不断地研究和创新来推动其发展。
电子行业微电子概论概述1. 什么是微电子？微电子是一门研究微小尺寸电子元器件的学科，它主要关注的是电子元器件的设计、制造和材料特性。
微电子技术是现代电子行业的基础，它广泛应用于计算机、通信、消费电子、医疗设备等众多领域。
微电子技术的发展使得电子产品越来越小型化、集成化和智能化。
2. 微电子概览微电子的发展可以追溯到20世纪50年代。
当时，晶体管的出现引发了电子行业的革命。
随着时间的推移，半导体技术逐渐取代了电子管技术，成为现代微电子的基础。
微电子技术的关键在于将尽可能多的电子元器件集成在一小块芯片上，以提高性能、减少大小和降低成本。
微电子技术的核心是集成电路（Integrated Circuits，简称IC）。
集成电路是一种由多个电子元器件组成的电路，这些器件通过薄膜的方式制备在芯片表面，形成一个紧密的电子网络。
根据集成度的不同，集成电路分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）。
随着技术的进步，集成度越来越高，芯片上可以容纳的元器件数量也越来越多。
微电子技术的应用广泛而多样化。
计算机是其中的一个重要领域，从个人电脑到超级计算机，微电子技术在计算机硬件中起着关键作用。
通信领域也是微电子技术的主要应用之一，无线通信设备和移动通信网络都离不开微电子的支持。
此外，消费电子、汽车电子、医疗设备等领域也都依赖于微电子技术的发展。
3. 微电子制造过程微电子制造过程包括晶圆制备、芯片制作和封装测试三个主要步骤。
3.1 晶圆制备晶圆制备是微电子制造的基础步骤。
晶圆是指由单晶硅材料制成的圆盘状物体。
晶圆制备过程包括晶体生长、切割、抛光和极洁净处理等步骤。
晶圆的制备质量直接影响着后续芯片制作的性能和可靠性。
3.2 芯片制作芯片制作是微电子技术的核心步骤。
它包括光刻、薄膜沉积、蚀刻、扩散等一系列工艺步骤。
光刻是一种通过光刻胶和光纤进行图案转移的技术，用于创造芯片上的电路结构。
微电子概论基础知识概览1、半导体（1）半导体的主要特点□在纯净的半导体材料中，电导率随温度的上升而指数增加□半导体中杂质的种类和数量决定着半导体的电导率，而且在参杂情况下，温度对电导率的影响较弱□在半导体中可以实现非均匀掺杂□光的辐射、高能电子等的注入可以影响半导体的电导率（2）半导体的掺杂□电子和空穴：可以自由移动的缺位成为空穴，在半导体中电子和空穴统称为载半导体是N型的；反之，半导体是P型的。
（3）半导体的电导率和电阻率□平局漂移速率：v= uE (u—迁移率)则用迁移率表示电导率为：N、P型：nqu；□电导率一方面取决于杂质浓度，另一方面取决于迁移率。
□迁移率：反映半导体中载流子导电能力的重要参数。
迁移率越大，半导体的电导率越高。
通常电子迁移率要高于空穴迁移率。
□影响迁移率的因素：（1）掺杂浓度：在低掺杂浓度的范围内，电子和空穴的迁移率基本与掺杂浓度无关，保持比较确定的迁移率数值。
在高掺杂浓度后，迁移率随掺杂浓度的增高而显著下降。
（2）温度：掺杂浓度较低时，迁移率随温度的升高大幅下降。
当掺杂浓度较高时，迁移率随温度的变化较平缓。
当掺杂浓度很高时，迁移率在较低的温度下随温度的上升而缓慢增高，而在较高的温度下迁移率随温浓度的上升而缓慢下降。
（高斜率下斜：大幅度下降、平：变化较平缓、抛物：先升高再下降缓慢ing）散射：载流子在其热运动的过程中，不断地与晶格、杂质、缺陷等发生碰撞，无规则的改变其运动方向，这种碰撞现象通常称为散射。
（4）半导体中的载流子□价带：能量最高的价电子所填充的带□导带：最低的没有被电子填充的能带□载流子的运动形式：●漂移：由电场作用而产生的沿电场方向的运动称为漂移运动。
●扩散：●产生：电子从价带跃迁到导带●复合：倒带中的电子和价带中的空穴相遇，电子可以从导带落入价带的这个空能级，称为复合□空穴和电子导电形成的实质：电子摆脱共价键而形成电子和空穴的过程，就是一个电子从价带到导带的量子跃迁过程。
微电子概论（P1-P15）目录第1章概论1.1 微电子技术和集成电路的发展历程1.1.1微电子技术与半导体集成电路1.1.2发展历程1.1.3发展特点和技术经济规律1.2集成电路的分析1.2.1按电路功能分类1.2.2按电路结构分类1.2.3按有源器件结构和工艺分类1.2.4按电路的规模分类1.3集成电路制造特点和本书学习要点1.3.1电路系统设计1.3.2版图设计和优化1.3.3集成电路的加工制造1.3.4集成电路的封装1.3.5集成电路的测试与分析第1章概论微电子（Microelectronics）技术和集成电路（Integrated Circuit,IC）是20世纪的产物，是人类智慧的结晶和文明进步的体现。
信息社会发展，使得作为信息社会食粮的集成电路得到迅速发展。
国民经济信息化、传统产业改造、国家信息安全、民用电子和军用电子等领域的强烈需求，使微电子技术继续继承呈现高速的增长势头。
未来若干年，微电子技术任然是发展最活跃的技术和增长最快的高新科技领域。
其中硅电子技术任然是微电子技术的主体，至少20~30年内是这样。
微电子技术的发展开辟了新的科学领域，带动了一系列相关高新科技的发展。
微电子与机械工程结合使微机电系统（MEMS）得到快速发展；与光学工程结合促使了微光学和集成光学的发展等等。
微电子器件的特征尺寸沿着为微米、亚微米（<1um）、深亚微米（<0.5um）、超深亚微米(<0.18um)到纳米的方向发展，正逐步进入微观（量子态）态;IC系统已进入系统集成（System om a Chip,SoC），汇聚传感、信息处理和驱动系统为一体的单个芯片将是发展方向。
SoC和单片的多功能化将是未来相当长的时期微电子发展的方向和热点。
化合物半导体随着通信的发展，其需求将进一步发展。
宽禁带半导体是未来新的技术生长点。
总之，微电子技术将不断进步和发展。
微电子技术的发展改变了人类社会生产和生活方式，甚至影响着世界经济和政治格局，着在科学技术史上是空前的。
一、绪论1.与晶体管有关的半导体的三个物理效应：光电导效应、半导体光生伏特效应、半导体整流效应。
2.集成电路的分类1）按器件结构分类：双极、MOS、双极—MOS混合型（BiMOS）。
2）按集成电路规模分类：小规模、中规模、大规模、超大规模（Very large scale IC,即VLSI）、特大规模和巨大规模集成电路。
3）按结构形式分类：单片和混合。
4）按电路功能分类：数字、模拟、数模混合。
3. 微电子学的特点：是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微小型化电路、子系统及系统的电子学分支。
（综合性强、发展迅速、渗透性极强）二、半导体物理和器件物理基础1. 金属、半导体、绝缘体的区别：半导体中存在着禁带，而金属中不存在；半导体和绝缘体的禁带宽度和电导率的温度特性不同。
2. 半导体的主要特点：1）纯净的半导体中，电导率随温度的上升指数增加；2）半导体中杂质的种类和数量决定着半导体的电导率，且掺杂时温度对其影响较弱；3）半导体中可以实现非均匀掺杂；4）光的辐照、高能电子的注入可影响半导体的电导率。
3．常见的半导体材料：Si Ge GaAs InSb GaP 等。
4. 半导体的掺杂：载流子包括电子和空穴，其中n型电子为多子、依靠电子导电，P型空穴为多子、依靠空穴导电。
5. 量子态：电子的稳恒运动，电子具有完全确定的能量。
量子跃迁：电子在一定条件下从一个能态跃迁到另一个能态的突变。
6. 浅能级：施主能级和受主能级分别距离导带和价带非常近，电离能很小。
深能级：其他许多杂质的能级离导带和价带较远。
7. pn结的性质：单向导电性；载流子的运动形式：漂移、扩散、产生、复合。
8. MOS场效应晶体管(Mental Oxide Simiconductor Field EffectTransistor)导电机制：反型层的形成——阈值电压。
MIS: Mental Insulator Simiconductor 金属—绝缘层—半导体加压可产生感生电荷。
微电子概论基础知识概览1、半导体（1）半导体的主要特点□在纯净的半导体材料中，电导率随温度的上升而指数增加□半导体中杂质的种类和数量决定着半导体的电导率，而且在参杂情况下，温度对电导率的影响较弱□在半导体中可以实现非均匀掺杂□光的辐射、高能电子等的注入可以影响半导体的电导率（2）半导体的掺杂□电子和空穴：可以自由移动的缺位成为空穴，在半导体中电子和空穴统称为载半导体是N型的；反之，半导体是P型的。
（3）半导体的电导率和电阻率□平局漂移速率：v= uE (u—迁移率)则用迁移率表示电导率为：N、P型：nqu；□电导率一方面取决于杂质浓度，另一方面取决于迁移率。
□迁移率：反映半导体中载流子导电能力的重要参数。
迁移率越大，半导体的电导率越高。
通常电子迁移率要高于空穴迁移率。
□影响迁移率的因素：（1）掺杂浓度：在低掺杂浓度的范围内，电子和空穴的迁移率基本与掺杂浓度无关，保持比较确定的迁移率数值。
在高掺杂浓度后，迁移率随掺杂浓度的增高而显著下降。
（2）温度：掺杂浓度较低时，迁移率随温度的升高大幅下降。
当掺杂浓度较高时，迁移率随温度的变化较平缓。
当掺杂浓度很高时，迁移率在较低的温度下随温度的上升而缓慢增高，而在较高的温度下迁移率随温浓度的上升而缓慢下降。
（高斜率下斜：大幅度下降、平：变化较平缓、抛物：先升高再下降缓慢ing）散射：载流子在其热运动的过程中，不断地与晶格、杂质、缺陷等发生碰撞，无规则的改变其运动方向，这种碰撞现象通常称为散射。
（4）半导体中的载流子□价带：能量最高的价电子所填充的带□导带：最低的没有被电子填充的能带□载流子的运动形式：●漂移：由电场作用而产生的沿电场方向的运动称为漂移运动。
●扩散：●产生：电子从价带跃迁到导带●复合：倒带中的电子和价带中的空穴相遇，电子可以从导带落入价带的这个空能级，称为复合□空穴和电子导电形成的实质：电子摆脱共价键而形成电子和空穴的过程，就是一个电子从价带到导带的量子跃迁过程。
