微電子概論（第3版）

目 錄

第1章　概論 1
1.1 微電子技術和集成電路的
發展歷程 1
1.1.1 微電子技術與半導體
集成電路 1
1.1.2 發展歷程 2
1.1.3 發展特點和技術經濟規律 4
1.2 集成電路的分類 7
1.2.1 按電路功能分類 7
1.2.2 按電路的結構分類 8
1.2.3 按有源器件結構和工藝
分類 9
1.3 集成電路設計-製造特點和本書
學習要點 9
1.3.1 電路系統設計 9
1.3.2 版圖設計和優化 10
1.3.3 集成電路的加工製造 11
1.3.4 集成電路的封裝 12
1.3.5 集成電路的測試和分析 12
第2章　集成器件物理基礎 14
2.1　半導體中的電子與空穴 14
2.1.1　半導體及其共價鍵結構 14
2.1.2　半導體的能帶模型 18
2.1.3　費米分佈與玻耳茲曼分佈 21
2.2　半導體導電性與半導體方程 22
2.2.1　本徵半導體 22
2.2.2　非本徵載流子 24
2.2.3　半導體中的電流 29
2.2.4　非平衡載流子與載流子
壽命 32
2.2.5　半導體基本方程 35
2.3　PN結和PN結二極管 37
2.3.1　平衡狀態pn結 37
2.3.2　pn結單向導電性物理過程
分析 44
2.3.3　pn結直流伏安特性 47
2.3.4　pn結交流小信號特性 52
2.3.5　pn結擊穿 56
2.3.6　pn結模型與pn結應用 59
2.3.7　其他半導體二極管 62
2.4　雙極型晶體管 64
2.4.1　雙極型晶體管直流放大
原理 64
2.4.2　影響晶體管直流β0的
其他因素 71
2.4.3　晶體管的擊穿電壓 74
2.4.4　晶體管的頻率特性 76
2.4.5　晶體管的功率特性 80
2.4.6　晶體管的開關特性 84
2.4.7　BJT模型和模型參數 91
2.4.8　先進雙極型晶體管結構 93
2.5　JFET與MESFET器件基礎 98
2.5.1　場效應晶體管概述 98
2.5.2　JFET結構與電流控制
原理 99
2.5.3　JFET直流特性定性分析 100
2.5.4　JFET直流特性定量
表達式 104
2.5.5　JFET等效電路和模型
參數 105
2.5.6　MESFET器件 107
2.6　MOS場效應晶體管 107
2.6.1　MOSFET導電溝道的
形成 108
2.6.2　MOSFET直流特性
定性分析 110
2.6.3　MOSFET直流特性
定量分析 113
2.6.4　MOSFET交流特性 115
2.6.5 MOSFET的閾值電壓 116
2.6.6　MOSFET模型 119
2.6.7　影響MOSFET特性的
非理想因素 124
2.6.8　CMOS結構 127
2.6.9　現代IC中的先進MOSFET
結構 129
2.7　異質結半導體器件 135
2.7.1　異質結 135
2.7.2　異質結雙極型
晶體管（HBT） 137
2.7.3　高電子遷移率晶體管 139
練習及思考題 139
第3章　集成電路製造工藝 142
3.1　平面工藝流程 142
3.1.1　集成電路與平面工藝 142
3.1.2　平面工藝基本流程 144
3.1.3　集成度與工藝節點 153
3.2　氧化工藝 155
3.3　光刻與刻蝕工藝 159
3.4　擴散摻雜工藝 165
3.5　離子註入摻雜工藝 169
3.6　外延工藝 172
3.7　金屬化 174
3.8　引線封裝 179
3.9　隔離技術 183
3.10　CMOS工藝流程示例 187
練習及思考題 191
第4章　集成電路設計 192
4.1 集成電路版圖設計規則 192
4.2 集成電路中的無源元件 199
4.2.1 集成電阻 199
4.2.2 集成電容 202
4.2.3 片上電感 203
4.2.4 互連線 204
4.3 雙極集成器件與電路設計 206
4.3.1 雙極型晶體管結構 207
4.3.2 雙極型晶體管的寄生
參數 208
4.3.3 npn晶體管縱向
結構設計 209
4.3.4 npn晶體管橫向
結構設計 210
4.3.5 雙極集成電路版圖設計 210
4.3.6 版圖設計實例 211
4.4 CMOS集成器件與電路設計 213
4.4.1 硅柵CMOS器件 213
4.4.2 CMOS集成電路中的
寄生效應 215
4.4.3 CMOS版圖設計實例 216
4.5 雙極集成電路和CMOS集成
電路比較 218
練習及思考題 219
第5章　微電子系統設計 220
5.1　雙極數字集成電路單元電路 220
5.1.1　TTL電路 220
5.1.2　ECL電路和I2L電路 221
5.2　CMOS數字電路單元電路 222
5.2.1　靜態CMOS電路 222
5.2.2　CMOS有比電路和
動態電路 224
5.3　半導體存儲器電路 225
5.3.1　只讀存儲器 225
5.3.2　隨機存取存儲器 229
5.4　專用集成電路設計方法 230
5.4.1　全定製設計方法 230
5.4.2　半定製設計方法 230
5.4.3　可編程邏輯設計方法 235
5.5　系統級芯片設計方法 240
5.5.1　SoC的設計過程 240
5.5.2　SoC的設計問題 241
練習及思考題 243
第6章　電子設計自動化 244
6.1　EDA的基本概念 244
6.1.1　電子設計自動化 244
6.1.2　EDA技術的優點 245
6.1.3　現代集成電路產品
生命周期 247
6.2　數字系統EDA技術 248
6.2.1　傳統ASIC設計流程 248
6.2.2　並行交互式數字集成電路
設計流程 249
6.2.3　IP核 252
6.3　數字集成電路設計平臺 255
6.3.1　EDA工具軟硬件平臺 255
6.3.2　數字集成電路設計關鍵
工具簡介 256
6.3.3　版圖數據文件生成 263
6.4　數字集成電路設計實例 264
6.4.1　UART IP功能規劃與
原理分析 264
6.4.2　系統架構設計 266
6.4.3　驗證方案設計 268
6.4.4　邏輯綜合與結果分析 271
6.5　模擬與射頻集成電路CAD技術 274

6.5.1　模擬集成電路CAD技術 274
6.5.2　模擬集成電路CAD工具 275
6.5.3　射頻集成電路CAD技術及
工具 278
6.6　模擬集成電路設計實例 281
6.6.1　電路圖設計與參數估算 281
6.6.2　電路模擬 284
6.6.3　版圖設計 285
6.7　工藝和器件模擬以及統計分析 289
6.7.1　工藝模擬 290
6.7.2　器件模擬 291
6.7.3　統計分析 292
練習及思考題 293
參考文獻 294