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第一章 绪论1

1.1 晶体管的发明3

1.2 集成电路的发展历史5

1.3 集成电路的分类7

1.3.1 按器件结构分类7

1.3.2 按集成电路规模分类7

1.3.3 按结构形式的分类8

1.3.4 按电路功能分类9

1.3.5 集成电路的分类小结9

1.4 微电子学的特点10

2.1.1 金属-半导体-绝缘体12

第二章 半导体物理和器件物理基础12

2.1 半导体及其基本特性12

2.1.2 半导体的掺杂13

2.1.3 半导体的电导率和电阻率14

2.1.4 迁移率15

2.2 半导体中的载流子19

2.2.1 半导体中的能带19

2.2.2 多子和少子的热平衡23

2.2.3 电子的平衡统计规律24

2.2.4 过剩载流子27

2.3 PN结28

2.3.1 平衡PN结29

2.3.2 PN结的正向特性32

2.3.3 PN结的反向特性33

2.3.4 PN结的击穿35

2.3.5 PN结的电容37

2.4 双极晶体管38

2.4.1 双极晶体管的基本结构38

2.4.2 晶体管的电流传输39

2.4.3 晶体管的电流放大系数41

2.4.4 晶体管的直流特性曲线43

2.4.5 晶体管的反向电流与击穿电压45

2.4.6 晶体管的频率特性47

2.5 MOS场效应晶体管48

2.5.1 MOS场效应晶体管的基本结构49

2.5.2 MIS结构49

2.5.3 MOS场效应晶体管的直流特性52

2.5.4 MOS场效应晶体管的种类55

2.5.5 MOS场效应晶体管的电容57

第三章 大规模集成电路基础59

3.1 半导体集成电路概述59

3.2 双极集成电路基础61

3.2.1 集成电路中的双极晶体管61

3.2.2 双极型数字集成电路64

3.2.3 双极型模拟集成电路67

3.3 MOS集成电路基础67

3.3.1 集成电路中的MOSFET67

3.3.2 MOS数字集成电路69

3.3.3 CMOS集成电路73

第四章 集成电路制造工艺77

4.1 双极集成电路工艺流程77

4.2 MOS集成电路工艺流程80

4.3 光刻与刻蚀技术83

4.3.1 光刻工艺简介83

4.3.2 几种常见的光刻方法84

4.3.3 超细线条光刻技术85

4.3.4 刻蚀技术86

4.4 氧化88

4.4.1 SiO2的性质及其作用88

4.4.2 热氧化形成SiO2的机理89

4.4.3 SiO2的制备方法90

4.5 扩散与离子注入91

4.5.1 扩散91

4.5.2 扩散工艺92

4.5.3 离子注入93

4.5.4 离子注入原理94

4.5.5 退火95

4.6 化学汽相淀积(CVD)96

4.6.1 化学汽相淀积方法96

4.6.2 单晶硅的化学汽相淀积(外延)97

4.6.3 二氧化硅的化学汽相淀积98

4.6.4 多晶硅的化学汽相淀积99

4.6.5 氮化硅的化学汽相淀积99

4.7 接触与互连99

4.7.1 金属膜的形成方法100

4.7.2 难熔金属硅化物栅及其复合结构101

4.7.3 多层互连103

4.8 隔离技术104

4.8.1 双极集成电路隔离工艺104

4.8.2 MOS集成电路隔离工艺106

4.9 封装技术108

4.9.1 封装工艺108

4.9.2 封装的分类110

4.10 集成电路工艺小结110

第五章 集成电路设计113

5.1 集成电路的设计特点与设计信息描述113

5.1.1 设计特点113

5.1.2 设计停息描述115

5.2 集成电路的设计流程116

5.3 集成电路的设计规则120

5.3.1 以λ为单位的设计规则120

5.3.2 以微米为单位的设计规则122

5.4 集成电路的设计方法123

5.4.1 全定制设计方法123

5.4.2 门阵列设计方法(GA方法)125

5.4.3 标准单元设计方法(SC方法)129

5.4.4 积木块设计方法(BBL方法)132

5.4.5 可编程逻辑器件设计方法133

5.4.6 几种布图设计方法的比较136

5.4.7 兼容设计方法137

5.4.8 硅编译器技术139

5.4.9 可测性设计技术139

5.5 集成电路设计举例141

5.5.1 四位运算器的设计流程141

5.5.2 多路开关的设计实现过程143

第六章 集成电路设计的CAD系统146

6.1 集成电路设计的CAD系统概述146

6.2 系统描述与模拟--VHDL语言及模拟147

6.2.1 VHDL语言的基本概念及主要作用147

6.2.2 VHDL语言建模机制的特点147

6.2.3 VHDL的模拟算法149

6.2.4 VHDL语言模拟环境的特点150

6.3 综合151

6.4 逻辑模拟152

6.4.1 逻辑模拟的基本概念和主要作用152

6.4.2 逻辑模拟模型的建立153

6.4.3 逻辑描述154

6.4.4 逻辑模拟算法155

6.4.5 开关级逻辑模拟156

6.5.1 电路模拟的基本概念157

6.5.2 电路模拟的基本功能157

6.5 电路模拟157

6.5.3 电路模拟软件的基本结构158

6.5.4 电路描述160

6.6 时序分析和混合模拟162

6.6.1 时序分析和混合模拟的主要作用162

6.6.2 时序分析的基本原理163

6.6.3 混合模拟164

6.7 版图设计的CAD工具164

6.7.1 版图设计的基本概念164

6.7.2 版图的自动设计165

6.7.3 版图的半自动设计169

6.7.5 版图检查与验证170

6.7.4 版图的人工设计170

6.7.6 制版172

6.7.7 版图数据交换的格式172

6.8 器件模拟173

6.8.1 器件模拟的基本概念173

6.8.2 器件模拟的基本原理173

6.8.3 器件模拟的基本功能及所用模型174

6.8.4 输入文件175

6.9.1 工艺模拟的基本概念179

6.9.2 工艺模拟的基本内容179

6.9 工艺模拟179

6.9.3 工艺模拟的输入文件180

6.10 计算机辅助测试(CAT)技术183

6.10.1 故障模型183

6.10.2 计算机辅助测试技术184

第七章 几类重要的特种微电子器件187

7.1 薄膜晶体管187

7.2 光电子器件190

7.2.1 辐射跃迁和光吸收190

7.2.2 发光器件191

7.2.3 光电探测器194

7.2.4 太阳能电池196

7.3 CCD器件197

8.1 微机电系统的基本概念200

第八章 微机电系统200

8.2 几种重要的MEMS器件203

8.4.1 微加速度计203

8.4.2 微陀螺205

8.4.3 微马达207

8.3 MEMS加工工艺209

8.3.1 硅微机械加工工艺209

8.3.2 LIGA加工工艺213

8.4 MEMS技术发展的趋势214

9.1.1 摩尔定律217

第九章 微电子技术发展的规律的趋势217

9.1 微电子技术发展的一些基本规律217

9.1.2 等比例缩小定律218

9.2 微电子技术发展的一些趋势和展望220

9.2.1 21世纪仍将以硅基CMOS电路为主流220

9.2.2 集成系统是21世纪微电子技术发展的重点222

9.2.3 微电子与其它学科结合诞生出新的技术增长点223

9.2.4 近几年将有重大发展的一些关键技术224

附录229

附录A 微电子学领域大事记229

附录B 微电子学常用缩略语232