集成电路兼容技术PDF电子书下载

1集成电路兼容技术引论 1

1.1集成电路的兼容技术 2

1.2数字电路的优值系数与优值型VLSI 6

1.3模拟电路的优值系数与优值型集成运放 9

1.4系统集成的兼容技术 13

参考文献 19

2 Bi-CMOS兼容工艺与电路 20

2.1 Bi-CMOS兼容工艺 22

2.1.1以CMOS工艺为基础的Bi-CMOS工艺 22

（1）以P阱CMOS为基础的Bi-CMOS工艺 23

（2）以N阱CMOS为基础的Bi-CMOS工艺 24

2.1.2以双极工艺为基础的Bi-CMOS工艺 25

（1）以双极工艺为基础的P阱Bi-CMOS工艺 25

（2）以双极工艺为基础的双阱Bi-CMOS工艺 26

2.1.3 Bi-CMOS兼容工艺的设计考虑 29

2.2 Bi-CMOS兼容的基本单元电路 31

2.2.1达林顿复合管构成的互补倒相器 31

（1）两种达林顿复合管 31

（2）互补倒相器的特性 34

2.2.2输出全由NPN管构成的基本倒相器 44

（1）基本电路结构 44

（2）改进型Bi-CMOS倒相器 46

（3）实用倒相器 48

2.3 Bi-CMOS兼容的门电路 49

2.3.1 Bi-CMOS兼容的与非门和或非门电路 49

2.3.2 Bi-CMOS兼容门电路的性能 51

2.4 Bi=CMOS在数字电路中的应用 53

2.4.1 Bi-CMOS ASIC 53

（1）门阵列 53

（2）信号处理机 54

2.4.2.Bi-CMOS存储器 55

2.5 Bi-CMOS在模拟电路中的应用 57

2.5.1 Bi-CMOS运算放大器 57

2.5.2 Bi-CMOS比较器 57

参考文献 61

3数字与模拟兼容的工艺和电路 62

3.1模拟电路中的MOSFET及其按比例缩小的影响 62

3.1.1模拟电路中的按比例缩小规则 63

（1）迁移率的影响 64

（2）饱和区的跨导 65

（3）输出电导 66

（4）噪声 69

（5）亚阈值电流 69

（6）模拟参数的按比例缩小 70

3.1.2按比例缩小系数对MOS基本模拟电路性能的影响 73

（1）增益级性能 73

（2）运算放大器的性能 75

（3）最佳比例规则 77

3.2双极、NMOS、CMOS数字和模拟性能的比较 79

3.2.1数字技术的性能比较 79

（1）速度和电流 79

（2）功耗 82

（3）噪声容限和逻辑摆幅 82

（4）集成度 82

（5）数字工艺的选择 83

3.2.2模拟技术的性能比较 83

（1）跨导 83

（2）电压增益 84

（3）特征频率 84

（4）体效应 85

（5）互补器件 85

（6）噪声性能 86

（7）失调电压 86

（8）模拟技术的选择 86

3.3数字与模拟兼容的器件结构和工艺 87

3.3.1单一器件工艺的数字与模拟兼容 87

（1）NMOS工艺 87

（2）CMOS工艺 89

（3）I2L／双极工艺 90

3.3.2 CMOS，NMOS和双极型的数字与模拟兼容技术 91

3.4横向双极性MOS晶体管 92

3.4.1器件的结构和工作状态 92

3.4.2横向双极性MOS管的特性 94

参考文献 98

4低压与高压兼容的工艺和电路 99

4.1兼容中的隔离和高压器件技术 101

4.1.1功率集成中的隔离技术 101

（1）PN结隔离 101

（2）自隔离 102

（3）介质隔离 103

4.1.2高压功率器件技术 104

（1）纵向型DMOS结构 105

（2）横向型高压MOS结构 105

（3）双极-MOS复合器件结构 106

（4）互补型高压器件 108

4.2兼容电路中的高压MOS管的工作原理 109

4.2.1偏置栅高压MOS管 109

（1）漏漂移区电阻部分的模型 111

（2）沟道区部分的模型 114

（3）电流-电压特性的计算 116

（4）高反压MOS管的导通电阻 116

4.2.2提高MOSFET源漏击穿电压的途径 118

（1）电场控制板法 119

（2）电场限制环 128

（3）既有场极板又有场限环的结构 134

4.3高压MOS管的结构设计 136

4.3.1偏置栅高反压MOS管的结构设计 136

（1）最佳离子注入量的决定方法 136

（2）离子注入量的最佳范围 137

4.3.2高压DMOS管的结构设计 140

（1）外延层的最佳参数 140

（2）最佳结构参数的设计 143

4.4低压与高压兼容的电路 147

4.4.1具有DMOS高压输出的硅栅CMOS门阵列 147

4.4.2偏置栅MOS高压输出的低高压兼容电路 149

（1）等离子显示驱动电路 149

（2）等离子数码显示驱动电路 151

（3）具有屏蔽源又有源场极的低／高压兼容电路 157

4.4.3高压电平位移器 159

4.5智能功率集成电路 161

4.5.1低高压兼容的接口技术 161

（1）栅驱动电路 161

（2）电平位移电路 163

4.5.2智能化技术 165

（1）过流保护电路 165

（2）过热保护功能 167

（3）欠压保护功能 169

4.5.3 MOS智能型开关电源功率集成电路 170

（1）功率输出调整VDMOS管 172

（2）运算放大器和电压比较器 173

（3）频率、幅度可调的锯齿波电路 174

（4）功率MOS管的充电泵电路和软启动电路 176

（5）内部10V工作电源和3.5V基准电压的获取电路 176

（6）功率输出级的结构和设计 177

参考文献 179

5异质衬底兼容的器件和电路 181

5.1硅与砷化镓兼容的器件和电路 182

5.1.1 Si与GaAs的材料兼容 182

（1）Si与GaAs的性能比较 182

（2）GaAs/Si兼容的意义 182

（3）GaAs/Si兼容工艺技术 184

（4）GaAs/Si外延中遇到的障碍 184

5.1.2 Si与GaAs兼容的器件和电路 187

（1）GaAs/Si兼容材料的器件 187

（2）Si器件与GaAs器件的单片兼容 189

5.2硅锗结合技术 190

5.2.1硅锗异质结双极晶体管（HBT） 192

（1） Si/Si1 _xGex异质结双极晶体管特性 192

（2）Si/SiGe HBT的工艺 195

5.2.2调制掺杂场效应晶体管（MCDFET） 197

5.3超导体半导体兼容技术 198

5.3.1低温微电子学的发展 198

（1）改善二级效应、进一步提高集成度 199

（2）器件、电路和系统的最优化 200

（3）超导元器件的出现 201

5.3.2超导／半导体兼容技术 201

（1）超导器件与半导体器件的性能比较 201

（2）超导场效应晶体管基本结构 201

（3）超导／半导体兼容器件 204

（4）超导／半导体兼容电路 205

5.4.硅同其它材料的兼容 206

5.4.1硅上生长碳化硅和金刚石 206

5.4.2有机半导体／硅异质结构 208

5.5真空微电子学 210

5.5.1真空微电子技术的特点 211

5.5.2真空微电子器件 214

（1）关于真空微电子管几何尺寸和真空度的考虑 215

（2）电击穿和渡越时间的考虑 216

（3）功率容量 217

（4）I-V曲线 217

（5）跨导与增益 220

5.5.3真空微电子器件结构与工艺 221

（1）微电子冷阴极 221

（2）器件制造工艺 223

5.5.4真空微电子器件的应用 224

（1）平板显示器件 224

（2）高频管、微波管 225

参考文献 227