集成电路技术基础

第1章 星火燎原——集成电路技术概述 001
1.1 集成电路技术的发展历程 002
1.2 集成电路基本概念 007
1.2.1 集成电路关键词 007
1.2.2 集成电路分类 008
1.3 集成电路技术的生命力 010
1.3.1 半导体材料技术的突飞 010
1.3.2 集成电路工艺技术的猛进 014
1.3.3 集成电路技术向其他学科的渗透 014
习题 016
拓展学习 016 第2章 电子世界的基石——半导体物理 017
2.1 半导体材料的构成 018
2.2 半导体材料的晶体结构 019
2.2.1 晶体结构概述 019
2.2.2 单晶硅的晶体结构 020
2.2.3 晶向及晶面 022
2.3 本征半导体 024
2.4 能级及能带 025
2.4.1 量子态和孤立原子的能级 025
2.4.2 能带的形成 026
2.4.3 固体材料的能带 028
2.5 本征载流子浓度 029
2.6 杂质半导体及载流子浓度 031
2.6.1 杂质半导体 031
2.6.2 杂质半导体载流子浓度 034
2.6.3 杂质补偿 036
2.7 载流子的输运现象 038
2.7.1 热运动 038
2.7.2 漂移运动 038
2.7.3 扩散运动 042
2.7.4 电流密度方程与爱因斯坦关系式 043
习题 045
拓展学习 045 第3章 集成电路的积木——半导体器件 046
3.1 PN结 047
3.1.1 热平衡PN结 047
3.1.2 平衡费米能级和内建电势 048
3.1.3 理想PN结的伏安特性 049
3.1.4 PN结的击穿 053
3.1.5 PN结的电容效应 054
3.2 双极晶体管 055
3.2.1 晶体管的结构及类型 055
3.2.2 晶体管内的载流子输运 056
3.2.3 晶体管的电流放大系数 057
3.2.4 晶体管的直流特性曲线 058
3.2.5 晶体管的反向漏电流和反向击穿 060
3.2.6 晶体管的频率特性 060
3.3 MOSFET 061
3.3.1 MOSFET的基本结构 061
3.3.2 MIS结构及其特性 062
3.3.3 MOSFET的阈值电压 065
3.3.4 MOSFET的直流特性 065
3.3.5 MOSFET的分类 068
习题 069
拓展学习 069 第4章 “高楼大厦”平地起——集成电路制造工艺技术 070
4.1 集成电路制造工艺特点 071
4.2 基本单步工艺技术 073
4.2.1 拍照技术——光刻 073
4.2.2 沟槽技术——刻蚀 076
4.2.3 掺杂技术——扩散与离子注入 077
4.2.4 薄膜技术——淀积与氧化 080
4.2.5 抛光技术——化学机械抛光 082
4.2.6 新型微纳加工技术——纳米压印 085
4.3 工艺集成技术 089
4.3.1 BJT工艺流程 089
4.3.2 CMOS工艺流程 091
4.3.3 VDMOS工艺流程 100
4.4 基于EDA工具的工艺模拟仿真 101
4.4.1 工艺模拟仿真工具 101
4.4.2 MOSFET工艺模拟实例 102
习题 113
拓展学习 113 第5章 想法照进现实——集成电路设计 114
5.1 集成电路概述 115
5.2 集成电路设计 117
5.2.1 集成电路按功能的分类 117
5.2.2 模拟集成电路设计 119
5.2.3 数字集成电路设计 121
5.3 集成电路设计工具EDA 122
5.3.1 全球EDA格局 123
5.3.2 我国EDA发展 124
5.4 基于EDA工具的CMOS反相器的设计实例 126
5.4.1 CMOS反相器原理基本介绍 126
5.4.2 反相器电路设计 126
5.4.3 反相器电路仿真 129
5.4.4 反相器版图绘制 131
5.4.5 反相器版图验证 135
习题 141
拓展学习 141 第6章 披袍擐甲——集成电路封测技术 142
6.1 封装概述 143
6.1.1 封装的概念 143
6.1.2 封装的作用及要求 143
6.1.3 封装的分类 144
6.2 芯片互连技术 145
6.2.1 引线键合 145
6.2.2 载带自动焊 146
6.2.3 倒装焊 146
6.3 典型封装技术 147
6.3.1 DIP、SIP和PGA——插孔式封装 147
6.3.2 QFP、SOP和BGA——表面贴装式封装 147
6.3.3 CSP——芯片级封装 148
6.4 封装工艺流程 149
6.5 封装工艺实例 152
6.5.1 DIP实例 152
6.5.2 BGA实例 156
6.6 3D封装技术 159
6.7 集成电路测试技术 162
6.7.1 可靠性测试 162
6.7.2 电学特性测试 165
6.7.3 测试技术趋势 167
习题 168
拓展学习 168 第7章 在路上——半导体技术发展 169
7.1 半导体供应链 170
7.1.1 制造设备供应 170
7.1.2 国产制造设备发展 171
7.1.3 材料供应 171
7.2 第三代半导体“弯道超车” 174
7.2.1 SiC功率电子器件 174
7.2.2 GaN功率电子器件 176
7.3 MEMS技术 178
7.3.1 MEMS概述 178
7.3.2 MEMS发展 179
7.3.3 MEMS工艺 180
7.3.4 MEMS典型产品实例 181
习题 184
拓展学习 184 参考文献 185