微電子概論(第2版)（簡體書）

《微電子概論(第2版)》(作者郝躍、賈新章、董剛、史江義)系普通高
等教育“十一五”國家級規劃教材。
《微電子概論(第2版)》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展、集成電路設計和微電
子系統設計、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畢業的工程技術人員，本書更是一本
合適的入門教材。

《微電子概論(第2版)》(作者郝躍、賈新章、董剛、史江義)總的編寫指導思想是從物理概念入手，結合工程實例，介紹半導體集成器件物理、集成工藝原理，以及集成電路和系統的設計特點與方法，對學生進行微電子技術方面的全方位教育，為以後參與微電子系統研制工作奠定必要的基礎。

第1章 概論
1.1 微電子技術和集成電路的發展歷程
1.1.1 微電子技術與半導體集成電路
1.1.2 發展歷程
1.1.3 發展特點和技術經濟規律
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 電路系統設計
1.3.2 版圖設計和優化
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
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 後工序加工流程
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則
4.1.1 λ設計規則
4.1.2 微米設計規則
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CMOS電路
5.2.2 CMOS有比電路和動態電路
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技術的優點
6.1.3 現代集成電路設計方法
6.2 數字系統EDA技術
6.2.1 傳統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功能規劃
6.4.2 系統規劃
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 集成電路的統計模擬
6.7.4 集成電路的統計設計
思考題
參考文獻