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第1章　绪论 1

1.1　微电子科学技术的发展历程 1

1.1.1　晶体管的发明 1

1.1.2　集成电路的发展历史及规律 3

1.1.3　我国微电子技术的发展概况 5

1.2　微电子学的特点 7

习题一 8

第2章　半导体物理与器件基础 9

2.1　半导体的特性 9

2.1.1　半导体材料 9

2.1.2　半导体的晶格结构 10

2.1.3　半导体能带结构 12

2.1.4　半导体的导电性 14

2.2　半导体中的载流子 16

2.2.1　本征半导体 16

2.2.2　杂质半导体 16

2.2.3　半导体中载流子的统计分布 18

2.3 PN结 20

2.3.1　平衡状态下的PN结 21

2.3.2 PN结的单向导电性 23

2.3.3 PN结的伏-安特性 24

2.3.4 PN结的击穿 24

2.3.5 PN结电容 26

2.3.6　异质PN结 27

2.4　双极型晶体管 27

2.4.1　双极型晶体管的基本结构 27

2.4.2　双极型晶体管的直流放大原理 28

2.4.3　双极型晶体管的直流特性 30

2.4.4　双极型晶体管的反向电流和击穿电压 30

2.4.5　双极型晶体管的频率特性 31

2.5 MOS场效应晶体管 31

2.5.1 MOS场效应晶体管的基本结构 32

2.5.2 MOS场效应晶体管的工作原理 32

2.5.3 MOS场效应晶体管的直流特性曲线 34

习题二 35

第3章　集成电路基础 36

3.1　概述 36

3.1.1　集成电路的分类 36

3.1.2　集成电路的发展史 37

3.1.3　集成电路制造简介 39

3.2　双极型晶体管集成电路基础 39

3.2.1　平面双极型晶体管的结构 40

3.2.2　双极型晶体管模拟集成电路 41

3.2.3　双极型晶体管数字集成电路 42

3.3　场效应晶体管集成电路基础 45

3.3.1　集成电路中的场效应晶体管 45

3.3.2 MOS集成电路 46

3.3.3 CMOS集成电路 49

3.3.4 BiCMOS集成电路 51

习题三 52

第4章　集成电路制造工艺 53

4.1　工艺技术 53

4.2　基本工艺步骤 53

4.3 CMOS集成电路的工艺流程 56

4.4　氧化 57

4.4.1 SiO2的性质及其作用 57

4.4.2　热氧化形成SiO2的机理 58

4.4.3 SiO2的制备方法 58

4.4.4　高温炉设备 60

4.4.5　热氧化工艺 60

4.5　光刻 60

4.5.1　光刻工艺简介 61

4.5.2　几种常见的光刻方法 61

4.5.3　超细线条光刻技术 62

4.6　刻蚀 63

4.7　扩散 64

4.7.1　扩散的基本原理 64

4.7.2　扩散工艺 65

4.8　离子注入 66

4.8.1　离子注入简介 66

4.8.2　离子注入的原理 67

4.9　化学气相淀积 68

4.9.1　化学气相淀积的方法 68

4.9.2　单晶硅的化学气相淀积（外延） 69

4.9.3　二氧化硅的化学气相淀积 79

4.9.4　多晶硅的化学气相淀积 70

4.9.5　氮化硅的化学气相淀积 70

4.10　接触与互连 71

4.10.1　金属膜的形成方法 71

4.10.2　多层互连 72

4.11　隔离技术 73

4.12　封装技术 74

习题四 75

第5章　集成电路设计 76

5.1　集成电路设计概述 76

5.2　集成电路设计流程 78

5.2.1　功能设计 79

5.2.2　逻辑与电路设计 79

5.2.3　版图设计 80

5.3　集成电路设计方法 82

5.3.1　全定制设计方法 82

5.3.2　半定制设计方法 83

5.4　专用集成电路设计方法 84

5.4.1　标准单元设计方法 84

5.4.2　门阵列设计方法 85

5.4.3　可编程逻辑电路设计方法 86

5.5　可测性设计 89

5.5.1　可测性设计的重要性 89

5.5.2　可测性设计简介 90

5.6　集成电路设计举例：二进制并行加法器 90

习题五 92

第6章　集成电路设计的EDA系统 93

6.1　集成电路设计的EDA系统概述 93

6.2 VHDL及模拟 94

6.2.1 VHDL概述 94

6.2.2 VHDL的建模机理 95

6.2.3 VHDL的模拟算法 98

6.2.4 VHDL的模拟环境 99

6.3　综合 100

6.3.1　高级综合 100

6.3.2　逻辑综合 101

6.4　逻辑模拟 101

6.4.1　逻辑模拟概述 101

6.4.2　逻辑模拟的建模机理 102

6.4.3　逻辑模拟的算法 104

6.5 电路模拟 105

6.5.1　电路模拟概述 105

6.5.2　电路模拟的基本功能 106

6.5.3　电路模拟软件的基本结构 107

6.5.4　电路描述 110

6.5.5　开关级模拟 112

6.6　时序分析和混合模拟 112

6.6.1　时序分析的基本原理 113

6.6.2　混合模拟 115

6.7　版图设计的EDA工具 115

6.7.1　版图设计的基本概念 115

6.7.2　版图的自动设计 116

6.7.3　版图的半自动设计 121

6.7.4　版图的人工设计 121

6.7.5　版图检查与验证 122

6.7.6　制版技术 124

6.8　器件模拟 124

6.8.1　器件模拟的基本概念 124

6.8.2　器件模拟的基本原理 125

6.8.3　器件模拟的功能及模型 126

6.8.4　器件模拟的输入文件 127

6.9　工艺模拟 130

6.9.1　工艺模拟的基本概念 130

6.9.2　工艺模拟的基本内容 130

6.9.3　工艺模拟的输入文件 131

6.10　计算机辅助测试技术 133

习题六 136

第7章　系统芯片设计 137

7.1 SOC基本概述 137

7.2 SOC关键技术及目前面临的主要问题 138

7.2.1　软硬件协同设计 138

7.2.2 IP复用技术 139

7.2.3 SOC的验证 140

7.2.4 SOC的测试 143

习题七 145

附录 146

附录A　微电子学领域大事记 146

附录B　微电子学常用缩略语 149

参考文献 153