模拟电路版图的艺术 第2版PDF电子书下载

第1章 器件物理 1

1.1 半导体 1

1.1.1 产生与复合 3

1.1.2 非本征（杂质）半导体 5

1.1.3 扩散和漂移 7

1.2 PN结 9

1.2.1 耗尽区 9

1.2.2 PN结二极管 11

1.2.3 肖特基二极管 13

1.2.4 齐纳二极管 14

1.2.5 欧姆接触 15

1.3 双极型晶体管 16

1.3.1 Beta 18

1.3.2 I-V特性 19

1.4 MOS晶体管 20

1.4.1 阈值电压 22

1.4.2 I-V特性 23

1.5 JFET晶体管 25

1.6 小结 27

1.7 习题 28

第2章 半导体制造 30

2.1 硅制造 30

2.1.1 晶体生长 30

2.1.2 晶圆制造 31

2.1.3 硅的晶体结构 32

2.2 光刻技术 33

2.2.1 光刻胶 33

2.2.2 光掩模和掩模版 34

2.2.3 光刻 35

2.3 氧化物生长和去除 35

2.3.1 氧化物生长和淀积 35

2.3.2 氧化物去除 37

2.3.3 氧化物生长和去除的其他效应 38

2.3.4 硅的局部氧化（LOCOS） 40

2.4 扩散和离子注入 41

2.4.1 扩散 42

2.4.2 扩散的其他效应 43

2.4.3 离子注入 45

2.5 硅淀积和刻蚀 46

2.5.1 外延 47

2.5.2 多晶硅淀积 48

2.5.3 介质隔离 49

2.6 金属化 51

2.6.1 铝淀积及去除 52

2.6.2 难熔阻挡金属 53

2.6.3 硅化 55

2.6.4 夹层氧化物、夹层氮化物和保护层 56

2.6.5 铜金属化 58

2.7 组装 60

2.7.1 安装与键合 61

2.7.2 封装 63

2.8 小结 64

2.9 习题 64

第3章 典型工艺 66

3.1 标准双极工艺 66

3.1.1 本征特性 66

3.1.2 制造顺序 67

3.1.3 可用器件 71

3.1.4 工艺扩展 77

3.2 多晶硅栅CMOS工艺 80

3.2.1 本质特征 81

3.2.2 制造顺序 81

3.2.3 可用器件 87

3.2.4 工艺扩展 92

3.3 模拟BiCMOS 96

3.3.1 本质特征 96

3.3.2 制造顺序 97

3.3.3 可用器件 102

3.3.4 工艺扩展 106

3.4 小结 110

3.5 习题 110

第4章 失效机制 113

4.1 电过应力 113

4.1.1 静电漏放（ESD） 113

4.1.2 电迁徙 115

4.1.3 介质击穿 117

4.1.4 天线效应 119

4.2 玷污 121

4.2.1 干法腐蚀 122

4.2.2 可动离子玷污 123

4.3 表面效应 125

4.3.1 热载流子注入 125

4.3.2 齐纳蠕变 128

4.3.3 雪崩诱发β衰减 130

4.3.4 负偏置温度不稳定性 131

4.3.5 寄生沟道和电荷分散 132

4.4 寄生效应 139

4.4.1 衬底去偏置 140

4.4.2 少子注入 143

4.4.3 衬底效应 153

4.5 小结 154

4.6 习题 155

第5章 电阻 157

5.1 电阻率和方块电阻（薄层电阻） 157

5.2 电阻版图 159

5.3 电阻变化 162

5.3.1 工艺变化 162

5.3.2 温度变化 163

5.3.3 非线性 164

5.3.4 接触电阻 166

5.4 电阻的寄生效应 167

5.5 不同电阻类型的比较 170

5.5.1 基区电阻 170

5.5.2 发射区电阻 171

5.5.3 基区埋层电阻 172

5.5.4 高值薄层电阻 172

5.5.5 外延埋层电阻 175

5.5.6 金属电阻 176

5.5.7 多晶硅电阻 177

5.5.8 NSD和PSD电阻 179

5.5.9 N阱电阻 180

5.5.10 薄膜电阻 181

5.6 调整电阻阻值 182

5.6.1 调节电阻（Tweaking Resistor） 182

5.6.2 微调电阻 184

5.7 小结 191

5.8 习题 191

第6章 电容和电感 193

6.1 电容 193

6.1.1 电容的变化 198

6.1.2 电容的寄生效应 201

6.1.3 电容比较 202

6.2 电感 210

6.2.1 电感寄生效应 212

6.2.2 电感的制作 214

6.3 小结 215

6.4 习题 216

第7章 电阻和电容的匹配 218

7.1 失配的测量 218

7.2 失配的原因 220

7.2.1 随机变化 220

7.2.2 工艺偏差 223

7.2.3 互连寄生 224

7.2.4 版图移位 225

7.2.5 刻蚀速率的变化 227

7.2.6 光刻效应 229

7.2.7 扩散相互作用 230

7.2.8 氢化 231

7.2.9 机械应力和封装漂移 232

7.2.10 应力梯度 234

7.2.11 温度梯度和热电效应 242

7.2.12 静电影响 246

7.3 器件匹配规则 253

7.3.1 电阻匹配规则 253

7.3.2 电容匹配规则 256

7.4 小结 259

7.5 习题 259

第8章 双极型晶体管 262

8.1 双极型晶体管的工作原理 262

8.1.1 β值下降 263

8.1.2 雪崩击穿 264

8.1.3 热击穿和二次击穿 265

8.1.4 NPN晶体管的饱和状态 267

8.1.5 寄生PNP管的饱和态 270

8.1.6 双极晶体管的寄生效应 272

8.2 标准双极型小信号晶体管 274

8.2.1 标准双极型NPN晶体管 274

8.2.2 标准双极工艺衬底PNP晶体管 279

8.2.3 标准双极型横向PNP晶体管 282

8.2.4 高电压双极型晶体管 289

8.2.5 超β（Super-Beta）NPN晶体管 291

8.3 CMOS和BiCMOS工艺小信号双极型晶体管 292

8.3.1 CMOS工艺PNP晶体管 292

8.3.2 浅阱（Shallow-Well）晶体管 295

8.3.3 模拟BiCMOS双极型晶体管 297

8.3.4 高速双极型晶体管 299

8.3.5 多晶硅发射极晶体管 301

8.3.6 氧化隔离（Oxide-Isolated）晶体管 302

8.3.7 锗硅晶体管 305

8.4 小结 306

8.5 习题 307

第9章 双极型晶体管的应用 309

9.1 功率双极型晶体管 309

9.1.1 NPN功率晶体管的失效机理 310

9.1.2 功率NPN晶体管的版图 316

9.1.3 PNP功率晶体管 323

9.1.4 饱和检测与限制 324

9.2 双极型晶体管匹配 327

9.2.1 随机变化 328

9.2.2 发射区简并 330

9.2.3 NBL阴影 331

9.2.4 热梯度 332

9.2.5 应力梯度 336

9.2.6 填充物诱生应力 337

9.2.7 系统失配的其他因素 339

9.3 双极型晶体管匹配设计规则 340

9.3.1 纵向晶体管匹配规则 340

9.3.2 横向晶体管匹配规则 343

9.4 小结 345

9.5 习题 345

第10章 二极管 349

10.1 标准双极工艺二极管 349

10.1.1 二极管连接形式的晶体管 349

10.1.2 齐纳二极管 351

10.1.3 肖特基二极管 357

10.1.4 功率二极管 361

10.2 CMOS和BiCMOS工艺二极管 363

10.2.1 CMOS结型二极管 363

10.2.2 CMOS和BiCMOS肖特基二极管 364

10.3 匹配二极管 365

10.3.1 匹配PN结二极管 365

10.3.2 匹配齐纳二极管 367

10.3.3 匹配肖特基二极管 368

10.4 小结 368

10.5 习题 368

第11章 场效应晶体管 370

11.1 MOS晶体管的工作原理 371

11.1.1 MOS晶体管建模 371

11.1.2 晶体管的寄生参数 376

11.2 构造CMOS晶体管 384

11.2.1 绘制MOS晶体管版图 384

11.2.2 N阱和P阱工艺 386

11.2.3 沟道终止注入 389

11.2.4 阈值调整注入 390

11.2.5 按比例缩小晶体管 392

11.2.6 不同的结构 395

11.2.7 背栅接触 399

11.3 浮栅晶体管 402

11.3.1 浮栅晶体管的工作原理 403

11.3.2 单层多晶硅EEPROM存储器 406

11.4 JFET晶体管 408

11.4.1 JFET建模 408

11.4.2 JFET的版图 409

11.5 小结 412

11.6 习题 412

第12章 MOS晶体管的应用 415

12.1 扩展电压晶体管 415

12.1.1 LDD和DDD晶体管 416

12.1.2 扩展漏区晶体管 419

12.1.3 多层栅氧化（multiple gate oxide） 421

12.2 功率MOS晶体管 423

12.2.1 MOS安全工作区 424

12.2.2 常规MOS功率晶体管 428

12.2.3 DMOS晶体管 435

12.3 MOS晶体管的匹配 440

12.3.1 几何效应 441

12.3.2 扩散和刻蚀效应 444

12.3.3 氢化作用 447

12.3.4 热效应和应力效应 449

12.3.5 MOS晶体管的共质心布局 450

12.4 MOS晶体管的匹配规则 454

12.5 小结 457

12.6 习题 457

第13章 一些专题 460

13.1 合并器件 460

13.1.1 有缺陷的器件合并 461

13.1.2 成功的器件合并 464

13.1.3 低风险合并 466

13.1.4 中度风险合并器件 467

13.1.5 设计新型合并器件 468

13.1.6 模拟BiCMOS中合并器件的作用 469

13.2 保护环 469

13.2.1 标准双极电子保护环 470

13.2.2 标准双极空穴保护环 471

13.2.3 CMOS和BiCMOS设计中的保护环 472

13.3 单层互连 474

13.3.1 预布版和棒图 474

13.3.2 交叉布线技术 476

13.3.3 隧道的类型 477

13.4 构建焊盘环 479

13.4.1 划片线与对准标记 479

13.4.2 焊盘、微调焊盘和测试焊盘 480

13.5 ESD结构 483

13.5.1 齐纳箝位 484

13.5.2 两级齐纳箝位 485

13.5.3 缓冲齐纳箝位 487

13.5.4 VCES箝位 488

13.5.5 VECS箝位 489

13.5.6 反向并联二极管箝位 490

13.5.7 栅接地NMOS箝位 490

13.5.8 CDM箝位 492

13.5.9 横向SCR箝位 493

13.5.10 选择ESD结构 494

13.6 习题 496

第14章 组装管芯 500

14.1 规划管芯 500

14.1.1 单元面积估算 500

14.1.2 管芯面积估算 503

14.1.3 总利润率 505

14.2 布局 506

14.3 顶层互连 511

14.3.1 通道布线原理 511

14.3.2 特殊布线技术 513

14.3.3 电迁徙 517

14.3.4 减小应力效应 519

14.4 小结 520

14.5 习题 520

附录A 缩写词汇表 523

附录B 立方晶体的米勒指数 527

附录C 版图规则实例 529

附录D 数学推导 536

附录E 版图编辑软件的出处 541