微電子概論內容簡介

本書是普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材。全書共7章，以硅集成電路為中心，重點介紹集成器件物理基礎、集成電路制作工藝、集成電路設計和微電子系統(tǒng)設計、集成電路計算機輔助設計（CAD）。

本書適用于非微電子專業(yè)的電子信息科學類和電氣信息類的本科生和研究生，也可供從事線路和系統(tǒng)集成化工作的技術人員參考。

第1章 概論

1.1 微電子技術和集成電路的發(fā)展歷程

1.1.1 電子技術與半導體集成電路

1.1.2 發(fā)展歷程

1.1.3 發(fā)展特點和技術經濟規(guī)律

1.2 集成電路的分類

1.2.1 按電路功能分類

1.2.2 按電路結構分類

1.2.3 按有源器件結構和工藝分類

1.2.4 按電路的規(guī)模分類

1.3 集成電路制造特點和本書學習要點

1.3.1 電路系統(tǒng)設計

1.3.2 版圖設計和優(yōu)化

1.3.3 集成電路的加工制造

1.3.4 集成電路的封裝

1.3.5 集成電路的測試和分析

第2章 集成器件物理基礎

2.1 半導體及其能帶模型

2.1.1 半導體及其共價鍵結構

2.1.2 半導體的能帶模型

2.1.3 費米分布函數

2.2 半導體的導電性

2.2.1 本征半導體

2.2.2 非本征載流子

2.2.3 半導體中的漂移電流

2.2.4 半導體中的擴散電流

2.2.5 半導體中的電流

2.2.6 半導體基本方程

2.3 PN結和晶體二極管

2.3.1 平衡狀態(tài)下的PN結

2.3.2 PN結的單向導電性

2.3.3 理想PN結模型及其伏－安特性

2.3.4 PN結電容

2.3.5 PN結擊穿

2.3.6 二極管等效電路模型和二極管應用

2.3.7 PN結應用

2.3.8 其他半導體二極管

2.4 雙極型晶體管

2.4.1 雙極晶體管的直流放大原理

2.4.2 影響晶體管直流特性的其他因素

2.4.3 晶體管的擊穿電壓

2.4.4 晶體管的頻率特性

2.4.5 晶體管模型和模型參數

2.4.6 異質結雙極晶體管（HBT）

2.5 JFIZT與MESFET器件基礎

2.5.1 器件結構與電流控制原理

2.5.2 JFET直流輪出特性的定性分析

2.5.3 JFET的直流轉移特性

2.5.4 JFET的器件類型和電路符號

2.5.5 JFET直流特性定量表達式

2.5.6 JFET等效電路和模型參數

2.6 MOS場效應晶體管

2.6.1 MOS晶體管結構

2.6.2 MOS晶體管工作原理

2.6.3 MOS晶體管直流伏安特性定量結果

2.6.4 MOS晶體管的閾值電壓

2.6.5 MOS晶體管特點

2.6.6 MOS晶體管模型和模型參數

2.6.7 硅柵MOS結構和自對準技術

2.6.8 高電子遷移率晶體管（HEMT）

習題

第3章 集成電路制造工藝

3.1 硅平面工藝基本流程

……

第4章 集成電路設計

第5章 微電子系統(tǒng)設計

第6章 集成電路計算機輔助設計

第7章 IC設計舉例與設計實踐

第1章 概論

1.1 微電子技術和集成電路的發(fā)展歷程

1.1.1 微電子技術與半導體集成電路

1.1.2 發(fā)展歷程

1.1.3 發(fā)展特點和技術經濟規(guī)律

1.2 集成電路的分類

1.2.1 按電路功能分類

1.2.2 按電路結構分類

1.2.3 按有源器件結構和工藝分類

1.2.4 按電路的規(guī)模分類

1.3 集成電路制造特點和本書學習要點

1.3.1 電路系統(tǒng)設計

1.3.2 版圖設計和優(yōu)化

1.3.3 集成電路的加工制造

1.3.4 集成電路的封裝

1.3.5 集成電路的測試和分析

第2章 集成器件物理基礎

2.1 半導體及其能帶模型

2.1.1 半導體及其共價鍵結構

2.1.2 半導體的能帶模型

2.1.3 費米分布函數

2.2 半導體導電性與半導體方程

2.2.1 本征半導體

2.2.2 非本征載流子

2.2.3 半導體中的電流

2.2.4 非平衡載流子與載流子壽命

2.2.5 半導體基本方程

2.3 pn結和pn結二極管

2.3.1 平衡狀態(tài)下的pn結

2.3.2 pn結的單向導電性

2.3.3 pn結直流伏安特性

2.3.4 pn結二極管的交流小信號特性

2.3.5 pn結擊穿

2.3.6 二極管等效電路模型和二極管應用

2.3.7 pn結應用

2.3.8 其他半導體二極管

2.4 雙極型晶體管

2.4.1 雙極晶體管的直流放大原理

2.4.2 影響晶體管直流特性的其他因素

2.4.3 晶體管的擊穿電壓

2.4.4 晶體管的頻率特性

2.4.5 晶體管的功率特性

2.4.6 晶體管模型和模型參數

2.5 JFET與MESFET器件基礎

2.5.1 器件結構與電流控制原理

2.5.2 JFET直流輸出特性的定性分析

2.5.3 JFET的直流轉移特性

2.5.4 JFET直流特性定量表達式

2.5.5 JFET的器件類型和電路符號

2.5.6 JFET等效電路和模型參數

2.6 MOS場效應晶體管

2.6.1 MOS晶體管結構

2.6.2 MOS晶體管工作原理

2.6.3 MOS晶體管直流伏安特性定量結果

2.6.4 MOS晶體管的閾值電壓

2.6.5 4種類型MOS晶體管的對比分析

2.6.6 MOS晶體管模型和模型參數

2.6.7 影響MOSFET器件特性的非理想因素

2.6.8 CMOS晶體管

2.6.9 現(xiàn)代IC中的先進MOS結構

2.7 異質結半導體器件

2.7.1 異質結

2.7.2 異質結雙極晶體管(HBT)

2.7.3 高電子遷移率晶體管(HEMT)

練習

第3章 集成電路制造工藝

3.1 硅平面工藝基本流程

3.1.1 平面工藝的基本概念

3.1.2 pn結隔離雙極IC工藝基本流程

3.1.3 平面工藝中的基本工藝

3.2 氧化工藝

3.2.1 SiO2薄膜在集成電路中的作用

3.2.2 SiO2生長方法

3.2.3 氮化硅薄膜的制備

3.2.4 SiO2膜質量要求和檢驗方法

3.2.5 氧化技術面臨的挑戰(zhàn)

3.3 摻雜方法之一——擴散工藝

3.3.1 擴散原理

3.3.2 常用擴散方法簡介

3.3.3 擴散層質量檢測

3.3.4 擴散工藝與集成電路設計的關系

3.4 摻雜方法之二——離子注入技術

3.4.1 離子注入技術的特點

3.4.2 離子注入設備

3.4.3 離子注入退火

3.4.4 離子注入雜質分布

3.5 光刻和刻蝕工藝

3.5.1 光刻工藝的特征尺寸——工藝水平的標志

3.5.2 光刻和刻蝕工藝基本過程

3.5.3 超微細圖形的光刻技術

3.6 制版工藝

3.6.1 集成電路生產對光刻版的質量要求

3.6.2 制版工藝過程

3.6.3 光刻掩膜版的檢查

3.7 外延工藝

3.7.1 外延生長原理

3.7.2 外延層質量要求

3.7.3 分子束外延生長技術

3.8 金屬化工藝

3.8.1 金屬材料的選用

3.8.2 金屬化互連系統(tǒng)結構

3.8.3 金屬層淀積工藝

3.8.4 平面化

3.8.5 合金化

3.9 引線封裝

3.9.1 后工序加工流程

3.9.2 超聲鍵合

3.9.2 封裝

3.10 隔離技術

3.10.1 MOS IC的隔離

3.10.2 雙極IC中的基本隔離技術

3.11 絕緣物上硅

3.11.1 SOI技術

3.11.2 注氧隔離技術(Seperation by Implantation of Oxygen SIMOX)

3.11.3 硅片粘合技術(Wafer Bonding Technique)

3.12 CMOS集成電路工藝流程

3.12.1 CMOS工藝

3.12.2 典型N阱CMOS工藝流程

第4章 集成電路設計

4.1 集成電路版圖設計規(guī)則

4.1.1 λ設計規(guī)則

4.1.2 微米設計規(guī)則

4.2 集成電路中的無源元件

4.2.1 集成電阻

4.2.2 集成電容

4.2.3 片上電感

4.2.4 互連線

4.3 雙極集成器件和電路設計

4.3.1 雙極晶體管結構

4.3.2 雙極晶體管的寄生參數

4.3.3 NPN晶體管縱向結構設計

4.3.4 NPN晶體管橫向結構設計

4.3.5 雙極集成電路版圖設計

4.3.6 版圖設計實例

4.4 CMOS集成器件和電路設計

4.4.1 硅柵CMOS器件

4.4.2 CMOS電路中的寄生效應

4.4.3 CMOS版圖設計實例

4.5 雙極和CMOS集成電路比較

習題

第5章 微電子系統(tǒng)設計

5.1 雙極數字電路單元電路設計

5.1.1 TTL電路

5.1.2 ECL電路和I2L電路

5.2 CMOS數字電路單元電路設計

5.2.1 靜態(tài)CMOS電路

5.2.2 CMOS有比電路和動態(tài)電路

5.3 半導體存儲器電路

5.3.1 只讀存儲器

5.3.2 隨機存取存儲器

5.4 專用集成電路（ASIC）設計方法

5.4.1 全定制設計方法

5.4.2 半定制設計方法

5.4.3 可編程邏輯設計方法

5.5 SoC設計方法

5.5.1 SoC的設計過程

5.5.2 SoC的設計問題

習題

第6章 電子設計自動化

6.1 EDA的基本概念

6.1.1 電子設計自動化

6.1.2 EDA技術的優(yōu)點

6.1.3 現(xiàn)代集成電路設計方法

6.2 數字系統(tǒng)EDA技術

6.2.1 傳統(tǒng)ASIC設計流程

6.2.2 并行交互式數字集成電路設計流程

6.2.3 IP核

6.3 數字集成電路設計平臺

6.3.1 EDA工具軟硬件平臺

6.3.2 數字集成電路設計關鍵工具簡介

6.3.3 版圖數據文件生成

6.4 數字集成電路設計實例

6.4.1 UART IP功能規(guī)劃

6.4.2 系統(tǒng)規(guī)劃

6.4.3 UART IP核工作過程

6.4.4 代碼設計

6.4.5 仿真驗證

6.4.6 電路綜合

6.4.7 可測性設計

6.5 模擬與射頻集成電路CAD技術

6.5.1 模擬集成電路和系統(tǒng)的特點

6.5.2 模擬集成電路設計流程

6.5.3 模擬電路和系統(tǒng)設計平臺

6.5.4 模擬集成電路的模擬仿真

6.5.5 模擬CAD技術研究方向

6.5.6 射頻集成電路設計工具簡介

6.6 模擬集成電路設計實例

6.6.1 電路圖設計與參數估算

6.6.2 電路仿真

6.6.3 版圖設計

6.7 工藝和器件模擬以及統(tǒng)計分析

6.7.1 工藝模擬

6.7.2 器件模擬

6.7.3 集成電路的統(tǒng)計模擬

6.7.4 集成電路的統(tǒng)計設計

思考題

參考文獻

本書系普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。全書共6章，以硅集成電路為中心，重點介紹半導體集成器件物理基礎、集成電路制造基本工藝及其發(fā)展、集成電路設計和微電子系統(tǒng)設計、集成電路計算機輔助設計(CAD)。

本書適用于非微電子專業(yè)的電子信息科學類和電氣信息類的本科生和研究生的教材，也可供從事線路和系統(tǒng)集成化工作的技術人員參考，特別是對于將要從事集成化工作的非微電子專業(yè)畢業(yè)的工程技術人員，本書更是一本合適的入門教材。

讀者對象：本書適用于非微電子專業(yè)的電子信息科學類和電氣信息類的本科生和研究生的教材，也可供從事線路和系統(tǒng)集成化工作的技術人員參考，特別是對于將要從事集成化工作的非微電子專業(yè)畢業(yè)的工程技術人員。

第1章 集成電路制造技術概論

1.1 集成電路的發(fā)展歷史與趨勢

1.2 微結構的概念

1.3 微結構制造流程舉例

小結

參考文獻

第2章 新材料生成類工藝

2.1 化學氣相淀積

2.2 物理淀積

2.3 硅外延和多晶硅的化學氣相淀積

2.4 化學氣相淀積SiO2薄膜

2.5 化學氣相淀積氮化硅薄膜

2.6 金屬化

2.7 薄膜的臺階覆蓋

2.8 薄膜測量

2.9 真空技術

小結

參考文獻

第3章 改變材料層屬性的工藝（I）

3.1 熱氧化

3.2 雜質擴散

3.3 離子注入

3.4 金屬硅化物

小結

參考文獻

第4章 改變材料層屬性的工藝（II）

4.1 刻蝕

4.2 刻蝕設備

4.3 刻蝕機的操作編程

4.4 其他的材料去除工藝

小結

參考文獻

第5章 定位工藝技術

5.1 光刻工藝過程

5.2 曝光原理

5.3 光刻機的結構組成

5.4 光刻機的使用維護

5.5 其他光刻工藝設備

小結

參考文獻

第6章 流程運行調度技術

6.1 調度問題概述

6.2 流水線式調度

6.3 流水線式調度特點及應用的討論

小結

參考文獻

第7章 新穎性工藝技術前瞻

7.1 SiGe材料、器件與電路

7.2 應變硅材料與器件

7.3 ALD工藝技術

7.4 激光退火與超淺結制作

小結

參考文獻