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第1章　绪论1

1.1　微电子科学技术的发展历程1

1.1.1　晶体管的发明1

1.1.2　集成电路的发展历史及规律3

1.1.3　我国微电子技术的发展概况5

1.2　微电子学的特点7

习题一8

第2章　半导体物理与器件基础9

2.1　半导体的特性9

2.1.1　半导体材料9

2.1.2　半导体的晶格结构10

2.1.3　半导体能带结构12

2.1.4　半导体的导电性14

2.2　半导体中的载流子16

2.2.1　本征半导体16

2.2.2　杂质半导体16

2.2.3　半导体中载流子的统计分布18

2.3 PN结20

2.3.1　平衡状态下的PN结21

2.3.2 PN结的单向导电性23

2.3.3 PN结的伏-安特性24

2.3.4 PN结的击穿24

2.3.5 PN结电容26

2.3.6　异质PN结27

2.4　双极型晶体管27

2.4.1　双极型晶体管的基本结构27

2.4.2　双极型晶体管的直流放大原理28

2.4.3　双极型晶体管的直流特性30

2.4.4　双极型晶体管的反向电流和击穿电压30

2.4.5　双极型晶体管的频率特性31

2.5 MOS场效应晶体管31

2.5.1 MOS场效应晶体管的基本结构32

2.5.2 MOS场效应晶体管的工作原理32

2.5.3 MOS场效应晶体管的直流特性曲线34

习题二35

第3章　集成电路基础36

3.1　概述36

3.1.1　集成电路的分类36

3.1.2　集成电路的发展史37

3.1.3　集成电路制造简介39

3.2　双极型晶体管集成电路基础39

3.2.1　平面双极型晶体管的结构40

3.2.2　双极型晶体管模拟集成电路41

3.2.3　双极型晶体管数字集成电路42

3.3　场效应晶体管集成电路基础45

3.3.1　集成电路中的场效应晶体管45

3.3.2 MOS集成电路46

3.3.3 CMOS集成电路49

3.3.4 BiCMOS集成电路51

习题三52

第4章　集成电路制造工艺53

4.1　工艺技术53

4.2　基本工艺步骤53

4.3 CMOS集成电路的工艺流程56

4.4　氧化57

4.4.1 SiO2的性质及其作用57

4.4.2　热氧化形成SiO2的机理58

4.4.3 SiO2的制备方法58

4.4.4　高温炉设备60

4.4.5　热氧化工艺60

4.5　光刻60

4.5.1　光刻工艺简介61

4.5.2　几种常见的光刻方法61

4.5.3　超细线条光刻技术62

4.6　刻蚀63

4.7　扩散64

4.7.1　扩散的基本原理64

4.7.2　扩散工艺65

4.8　离子注入66

4.8.1　离子注入简介66

4.8.2　离子注入的原理67

4.9　化学气相淀积68

4.9.1　化学气相淀积的方法68

4.9.2　单晶硅的化学气相淀积（外延）69

4.9.3　二氧化硅的化学气相淀积79

4.9.4　多晶硅的化学气相淀积70

4.9.5　氮化硅的化学气相淀积70

4.10　接触与互连71

4.10.1　金属膜的形成方法71

4.10.2　多层互连72

4.11　隔离技术73

4.12　封装技术74

习题四75

第5章　集成电路设计76

5.1　集成电路设计概述76

5.2　集成电路设计流程78

5.2.1　功能设计79

5.2.2　逻辑与电路设计79

5.2.3　版图设计80

5.3　集成电路设计方法82

5.3.1　全定制设计方法82

5.3.2　半定制设计方法83

5.4　专用集成电路设计方法84

5.4.1　标准单元设计方法84

5.4.2　门阵列设计方法85

5.4.3　可编程逻辑电路设计方法86

5.5　可测性设计89

5.5.1　可测性设计的重要性89

5.5.2　可测性设计简介90

5.6　集成电路设计举例：二进制并行加法器90

习题五92

第6章　集成电路设计的EDA系统93

6.1　集成电路设计的EDA系统概述93

6.2 VHDL及模拟94

6.2.1 VHDL概述94

6.2.2 VHDL的建模机理95

6.2.3 VHDL的模拟算法98

6.2.4 VHDL的模拟环境99

6.3　综合100

6.3.1　高级综合100

6.3.2　逻辑综合101

6.4　逻辑模拟101

6.4.1　逻辑模拟概述101

6.4.2　逻辑模拟的建模机理102

6.4.3　逻辑模拟的算法104

6.5 电路模拟105

6.5.1　电路模拟概述105

6.5.2　电路模拟的基本功能106

6.5.3　电路模拟软件的基本结构107

6.5.4　电路描述110

6.5.5　开关级模拟112

6.6　时序分析和混合模拟112

6.6.1　时序分析的基本原理113

6.6.2　混合模拟115

6.7　版图设计的EDA工具115

6.7.1　版图设计的基本概念115

6.7.2　版图的自动设计116

6.7.3　版图的半自动设计121

6.7.4　版图的人工设计121

6.7.5　版图检查与验证122

6.7.6　制版技术124

6.8　器件模拟124

6.8.1　器件模拟的基本概念124

6.8.2　器件模拟的基本原理125

6.8.3　器件模拟的功能及模型126

6.8.4　器件模拟的输入文件127

6.9　工艺模拟130

6.9.1　工艺模拟的基本概念130

6.9.2　工艺模拟的基本内容130

6.9.3　工艺模拟的输入文件131

6.10　计算机辅助测试技术133

习题六136

第7章　系统芯片设计137

7.1 SOC基本概述137

7.2 SOC关键技术及目前面临的主要问题138

7.2.1　软硬件协同设计138

7.2.2 IP复用技术139

7.2.3 SOC的验证140

7.2.4 SOC的测试143

习题七145

附录146

附录A　微电子学领域大事记146

附录B　微电子学常用缩略语149

参考文献153