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第1章 概论 1

1.1微电子技术和集成电路的发展历程 2

1.1.1微电子技术与半导体集成电路 2

1.1.2发展历程 2

1.1.3发展特点和技术经济规律 5

1.2集成电路的分类 9

1.2.1按电路功能分类 9

1.2.2按电路结构分类 9

1.2.3按有源器件结构和工艺分类 10

1.2.4按电路的规模分类 11

1.3集成电路制造特点和本书学习要点 11

1.3.1电路系统设计 11

1.3.2版图设计和优化 12

1.3.3集成电路的加工制造 13

1.3.4集成电路的封装 13

1.3.5集成电路的测试和分析 14

第2章 集成器件物理基础 15

2.1半导体及其能带模型 15

2.1.1半导体及其共价键结构 15

2.1.2半导体的能带模型 19

2.1.3费米分布函数 21

2.2半导体导电性与半导体方程 22

2.2.1本征半导体 22

2.2.2非本征载流子 24

2.2.3半导体中的电流 27

2.2.4非平衡载流子与载流子寿命 31

2.2.5半导体基本方程 33

2.3 pn结和pn结二极管 34

2.3.1平衡状态下的pn结 34

2.3.2 pn结的单向导电性 39

2.3.3 pn结直流伏安特性 41

2.3.4 pn结二极管的交流小信号特性 45

2.3.5 pn结击穿 48

2.3.6二极管等效电路模型和二极管应用 51

2.3.7 pn结应用 53

2.3.8其他半导体二极管 54

2.4双极型晶体管 55

2.4.1双极晶体管的直流放大原理 55

2.4.2影响晶体管直流特性的其他因素 61

2.4.3晶体管的击穿电压 64

2.4.4晶体管的频率特性 65

2.4.5晶体管的功率特性 67

2.4.6晶体管模型和模型参数 69

2.5 JFET与MESFET器件基础 71

2.5.1器件结构与电流控制原理 71

2.5.2 JFET直流输出特性的定性分析 72

2.5.3 JFET的直流转移特性 75

2.5.4 JFET直流特性定量表达式 75

2.5.5 JFET的器件类型和电路符号 76

2.5.6 JFET等效电路和模型参数 77

2.6 MOS场效应晶体管 78

2.6.1 MOS晶体管结构 78

2.6.2 MOS晶体管工作原理 79

2.6.3 MOS晶体管直流伏安特性定量结果 81

2.6.4 MOS晶体管的阈值电压 82

2.6.5 4种类型MOS晶体管的对比分析 83

2.6.6 MOS晶体管模型和模型参数 86

2.6.7影响MOSFET器件特性的非理想因素 88

2.6.8 CMOS晶体管 91

2.6.9现代IC中的先进M（）S结构 93

2.7异质结半导体器件 98

2.7 1异质结 98

2.7.2异质结双极晶体管（HBT） 99

2.7.3高电子迁移率晶体管（HEMT） 100

练习及思考题 101

第3章 集成电路制造工艺 102

3.1硅平面工艺基本流程 102

3.1.1平面工艺的基本概念 102

3.1.2 pn结隔离双极IC工艺基本流程 105

3.1.3平面工艺中的基本工艺 109

3.2氧化工艺 110

3.2.1 SiO2薄膜在集成电路中的作用 110

3.2.2 SiO2生长方法 111

3.2.3氮化硅薄膜的制备 113

3.2.4 SiO2膜质量要求和检验方法 113

3.2.5氧化技术面临的挑战 114

3.3掺杂方法之——扩散工艺 114

3.3.1扩散原理 114

3.3.2常用扩散方法简介 115

3.3.3扩散层质量检测 116

3.3.4扩散工艺与集成电路设计的关系 119

3.4掺杂方法之二——离子注入技术 120

3.4.1离子注入技术的特点 120

3.4.2离子注入设备 120

3.4.3离子注入退火 121

3.4.4离子注入杂质分布 121

3.5光刻和刻蚀工艺 122

3.5.1光刻工艺的特征尺寸——工艺水平的标志 122

3.5.2光刻和刻蚀工艺基本过程 123

3.5.3超微细图形的光刻技术 126

3.6制版工艺 128

3.6.1集成电路生产对光刻版的质量要求 129

3.6.2制版工艺过程 129

3.6.3光刻掩膜版的检查 129

3.7外延工艺 130

3.7.1外延生长原理 130

3.7.2外延层质量要求 131

3.7.3分子束外延生长技术 131

3.8金属化工艺 131

3.8.1金属材料的选用 132

3.8.2金属化互连系统结构 133

3.8.3金属层淀积工艺 134

3.8.4平面化 136

3.8.5合金化 137

3.9引线封装 137

3.9.1后工序加工流程 137

3.9.2超声键合 137

3.9.2封装 138

3.10隔离技术 140

3.10.1 MOS IC的隔离 140

3.10.2双极IC中的基本隔离技术 142

3.11绝缘物上硅 145

3.11.1 SOI技术 145

3.11.2注氧隔离技术（Seperation by Implantation of Oxygen SIMOX） 145

3.11.3硅片粘合技术（Wafer Bonding Technique） 146

3.12 CMOS集成电路工艺流程 146

3.12.1 CMOS工艺 146

3.12.2典型N阱CMOS工艺流程 147

练习及思考题 151

第4章 集成电路设计 152

4.1集成电路版图设计规则 152

4.1.1 λ设计规则 152

4.1.2微米设计规则 153

4.2集成电路中的无源元件 154

4.2.1集成电阻 154

4.2.2集成电容 158

4.2.3片上电感 159

4.2.4互连线 160

4.3双极集成器件和电路设计 162

4.3.1双极晶体管结构 162

4.3.2双极晶体管的寄生参数 163

4.3.3 NPN晶体管纵向结构设计 164

4.3.4 NPN晶体管横向结构设计 165

4.3.5双极集成电路版图设计 165

4.3.6版图设计实例 166

4.4 CMOS集成器件和电路设计 169

4.4.1硅栅CMOS器件 169

4.4.2 CMOS电路中的寄生效应 170

4.4.3 CMOS版图设计实例 172

4.5双极和CMOS集成电路比较 174

练习及思考题 175

第5章 微电子系统设计 176

5.1双极数字电路单元电路设计 176

5.1.1 TTL电路 176

5.1.2 ECL电路和I2L电路 177

5.2 CMOS数字电路单元电路设计 178

5.2.1静态CMOS电路 179

5.2.2 CMOS有比电路和动态电路 180

5.3半导体存储器电路 181

5.3.1只读存储器 181

5.3.2随机存取存储器 184

5.4专用集成电路（ASIC）设计方法 186

5.4.1全定制设计方法 186

5.4.2半定制设计方法 187

5.4.3可编程逻辑设计方法 191

5.5 SoC设计方法 197

5.5.1 SoC的设计过程 198

5.5.2 SoC的设计问题 199

练习及思考题 201

第6章 电子设计自动化 202

6.1 EDA的基本概念 202

6.1.1电子设计自动化 202

6.1.2 EDA技术的优点 204

6.1.3现代集成电路设计方法 205

6.2数字系统EDA技术 206

6.2.1传统ASIC设计流程 206

6.2.2并行交互式数字集成电路设计流程 208

6.2.3 IP核 211

6.3数字集成电路设计平台 214

6.3.1 EDA工具软硬件平台 214

6.3.2数字集成电路设计关键工具简介 216

6.3.3版图数据文件生成 224

6.4数字集成电路设计实例 225

6.4.1 UART IP功能规划 225

6.4.2系统规划 226

6.4.3 UART IP核工作过程 227

6.4.4代码设计 228

6.4.5仿真验证 229

6.4.6电路综合 232

6.4.7可测性设计 233

6.5模拟与射频集成电路CAD技术 235

6.5.1模拟集成电路和系统的特点 235

6.5.2模拟集成电路设计流程 235

6.5.3模拟电路和系统设计平台 236

6.5.4模拟集成电路的模拟仿真 236

6.5.5模拟CAD技术研究方向 238

6.5.6射频集成电路设计工具简介 239

6.6模拟集成电路设计实例 242

6.6.1电路图设计与参数估算 242

6.6.2电路仿真 245

6.6.3版图设计 247

6.7工艺和器件模拟以及统计分析 251

6.7.1工艺模拟 252

6.7.2器件模拟 254

6.7.3集成电路的统计模拟 255

6.7.4集成电路的统计设计 255

练习及思考题 256

参考文献 257