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目录 1

第一章 基本制造工艺和版图设计基础 1

1-1 引言 1

工艺 1

经济性与生产 1

可靠性与性能 1

元件不可调 1

元件的匹配 1

设计者的任务 1

1-2 基本制造流程 2

1-3 光刻 5

1-4 版图设计基础 8

采用反向偏置的pn结隔离 8

MOS电容器的图形设计 9

扩散电阻器的图形设计 12

npn晶体管的图形设计 15

1-5 版图设计原则 17

1-6 连线的交叉 19

2-1 一级扩散理论 23

第二章 与扩散有关的工艺 23

2-2 杂质原子在硅中的扩散 24

预淀积 26

恒定本体浓度的扩散 27

主扩散 28

逐步近似 29

δ函数近似 30

扩散系数的变化 32

发射结和集电结的位置 34

横向扩散 35

外扩散 36

工艺变量的敏感度 36

2-3 扩散结果的测定 37

结深的测量 37

薄层电阻的测量 38

欧文曲线 38

2-4 氧化 41

氧化层的生长对硅片表面的影响 44

用二氧化硅作杂质扩散的掩蔽 46

2-5 硅的外延生长 48

氧化物的生长对杂质再分布的影响 48

晶体缺陷 49

用四氯化硅生长外延层 50

气体混合物对生长速率的影响 52

外延层的掺杂 53

外延生长期间杂质的扩散 53

第三章 其它工艺方法 57

3-1 隔离方法 57

等平面Ⅱ工艺 57

垂直各向异性腐蚀工艺 59

莫托罗拉多相工艺 60

介质隔离工艺 60

3-2 其它扩散方法 61

掺杂氧化物扩散 61

涂源扩散 62

离子注入技术 62

3-3 薄膜元件 65

薄膜电阻器 65

薄膜电容器 66

3-4 互连 67

常规铝互连工艺 68

梁式引线互连 70

焊料凸焊点互连 70

第四章 无源元件及其寄生效应 73

4-1 MOS电容器 73

击穿电压 75

MOS电容器的寄生效应 76

4-2 互连 77

4-4 螺旋线电感器 80

4-3 管座寄生效应 80

4-5 薄膜电阻器 82

4-6 集成pn结 84

耗尽层 85

耗尽层近似的应用 85

利用劳伦斯-沃纳曲线计算扩散集电结 88

pn结电容器的设计 90

pn结的击穿电压 91

其它pn结 92

用计算机计算一般的杂质分布 93

耗尽层与结深测量的关系 95

pn结电容器的寄生效应 95

4-7 扩散电阻器和外延层电阻器 96

薄层电阻 97

侧壁电导 99

集电区电阻器 101

发射区电阻器 102

寄生电容 102

电阻器偏压的影响 103

有效薄层电阻 105

4-8 沟道电阻器 105

寄生电容 106

偏压的影响 106

压变电阻器 107

4-9 单片电路中各种电阻器的比较 107

4-10 扩散电阻器的模型 108

第五章 集成结型场效应晶体管 112

5-1 引言 112

5-2　集成n沟结型场效应晶体管 115

5-3 双扩散结型场效应晶体管 118

5-4 集成结型场效应晶体管的设计 121

结型场效应晶体管与沟道电阻器的关系 123

5-5 结型场效应晶体管的小信号模型 123

第六章 金属-氧化物-半导体场 126

效应晶体管 126

6-1 表面空间电荷层 126

6-2 MOS电容器 128

开启电压VT 129

6-3 功函数差和氧化层电荷对开启 130

电压的影响 130

6-4 MOS晶体管 133

饱和区的电导 136

恒定QB近似的后果 136

衬底偏压的影响 136

6-5 集成MOS场效应器件 136

互补MOS器件（CMOS） 139

6-6 其它工艺方法 139

金属-氮化物-氧化物-半导体器件（MNOS） 139

栅自对准工艺 140

离子注入技术 140

硅栅结构 141

利用难熔金属作栅极的MOS晶体管（RMOS） 142

自对准厚氧化物结构（SATO） 143

6-7 MOS晶体管的等效电路 143

第七章 双极型晶体管和二极管 146

7-1 引言 146

7-2 理想化的本征结构 146

7-3 寄生效应 150

集电区电阻 150

电容 151

基区电阻 151

7-4 集成晶体管的大信号模型和小 152

信号模型 152

大信号模型 152

小信号模型 153

7-5 物理性能与电特性的关系 155

基区电场 156

基区输运系数 156

发射效率 158

击穿电压 160

雪崩倍增对伏安特性的影响 161

基区宽度调变 162

包含基区宽度调变效应的四层模型 163

空间电荷层的复合 165

根据工艺参量设计晶体管的定性讨论 165

7-6 大注入和大电流运用 166

大注入 166

电流集边效应 168

获得最大β的设计 169

纵向pnp晶体管 171

7-7 pnp晶体管 171

三重扩散pnp晶体管 171

横向pnp晶体管 173

横向pnp晶体管的一级分析 174

频率效应 176

复合pnp晶体管 178

场助横向pnp晶体管 178

多集电极横向pnp晶体管 179

用四层模型表示横向pnp晶体管 180

7-8 二极管 181

横向pnp器件的小信号性能 181

7-9 肖特基势垒二极管 185

第八章 集成电路的热效应 188

8-1 硅体内性质的热特性 188

载流子迁移率 188

电导率 189

本征载流子浓度和禁带宽度 190

寿命 190

电阻器 191

8-2 集成器件的电-热模型 191

pn结电容器 194

二极管 195

击穿电压 195

本征npn晶体管 196

横向pnp晶体管 197

8-3 电-热模型的应用 198

8-4 等温电路芯片 201

8-5 温度稳定的基座 202

温度稳定基座的设计 203

参考温度和传感器的设计 204

8-6 横向的温度变化 205

第九章 基本线性集成电路 208

9-1 晶体管模型 208

偏置模型 209

小信号模型 209

密勒倍增效应 211

9-2 偏置电路 212

维德勒电路 213

小电流电流源 214

并联电流源 215

电流源的输出电导 216

VD倍增电路 217

饱和晶体管 218

电平位移级 219

9-3 简单的放大级 220

改善增益-带宽乘积 221

共集共基电路 223

9-4 差分放大器 225

一级分析 225

以射极跟随器输入的差分放大器 228

差分输入电阻 228

9-5 有源负载 232

超增益晶体管 232

10-6 电流差分运算放大器 234

9-6 吉尔伯特放大单元 235

9-7 乘法器 237

第十章 集成运算放大器 244

10-1 通用差分输入级 245

共模反馈 247

10-2 一种新颖的差分输入到单端输出 248

转换电路 248

10-3 带有源负载的输入级 251

超增益晶体管的使用 255

10-4 小输入偏流的输入级 255

偏置补偿 257

10-5 输出级 259

MC1530的输出级 259

μA741的输出级 262

MC1556的输出级 264

补偿 267

10-7 运算放大器的频率特性 267

转换速率极限 268

改进转换速率 269

第十一章 线性集成电路的应用 272

11-1 微功耗电路 272

偏置 272

微功耗放大单元电路 273

11-2 大功耗电路 274

11-3 比较器 279

11-4 RC有源滤波器 282

11-5 甚低频滤波器 285

11-6 用于测试运算放大器的运算放大器 288

11-7 数字-模拟转换 290

终端电路 292

电流驱动电路 294

11-8 稳压器 296

第十二章 饱和型逻辑电路基础 300

12-1 饱和型倒相器的直流特性 300

饱和状态 300

截止状态 301

12-2 倒相器的瞬态特性 302

延迟时间tD 303

瞬变时间t′ 304

存贮时间tS 306

瞬变时间t″ 307

12-3 逻辑运算 309

12-4 二极管-晶体管逻辑（DTL） 312

设计考虑 313

版图设计考虑 314

功耗 314

DTL基本电路的改进 315

12-5 晶体管-晶体管逻辑（TTL） 317

寄生pnp效应 318

TTL的直流扇出 319

负载的分配问题 321

TTL电路的版图设计 322

12-6 TTL基本电路的改进 322

其它逻辑运算 324

12-7 电阻-晶体管逻辑（RTL） 325

TTL门速度的提高 325

RTL电路的版图设计 327

12-8 并合晶体管逻辑（MTL） 328

12-9 逻辑电路的端特性 331

传输特性曲线的性质 331

阈点 334

过渡宽度 334

抗扰度 335

12-10 饱和型逻辑电路的比较 335

噪声灵敏度 335

噪声容限 335

第十三章 非饱和型逻辑电路 339

13-1 反馈箝位电路 340

13-2 利用晶体管控制饱和 342

13-3 发射极耦合逻辑（ECL） 343

发射极偏置电阻的利用 347

ECL电路的设计考虑 349

13-4 ECL电路的非线性分析 350

单位增益点与过渡宽度 352

ECL电路的版图设计 353

13-5 ECL电路的一级瞬态分析 353

噪声容限 353

扇入对传输特性曲线的影响 353

抗扰度 353

开启延迟时间tD1 356

开启瞬变时间t＇ 357

输出下降时间 357

关断瞬变时间toff 357

第十四章 基本MOS逻辑电路 359

14-1 MOS倒相器 359

14-2 饱和负载倒相器 362

倒相器的传输函数 364

工作点 365

单位增益点和噪声容限 366

14-3 非饱和负载倒相器 367

14-4 耗尽型负载倒相器 368

传输特性 369

14-5 互补倒相器（CMOS） 370

传输特性 371

饱和负载倒相器 373

14-6 功耗 373

非饱和负载倒相器 374

耗尽型负载倒相器 374

14-7 倒相器的瞬态响应 374

饱和负载倒相器 375

CMOS倒相器 376

保护电路 378

静态逻辑电路 378

14-8 逻辑电路 378

CMOS倒相器的功耗 378

传输电路 383

动态逻辑电路 384

第十五章 数字集成电路的应用 387

15-1 连线-逻辑扩展法 387

15-2 加法器 389

15-3 触发器 391

主从触发器 393

15-4 移位寄存器 395

15-5 存贮器 398

随机存取存贮器 399