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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