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第1章　集成电路与大规模集成电路概论 1

1.1　集成电路发展史 1

目录 1

1.2　超小型电路的分类 6

1.3　集成电路的定义 10

1.4　各种集成电路方式的比较及其特点 12

1.5　向大规模集成电路发展的趋向和大规模集 17

成电路方式 17

1.5.1　从集成电路向大规模集成电路的发展 17

1.5.2　集成度的提高 19

1.5.3　大规模集成电路方式 21

2.1　双极晶体管的基础 26

2.1.1　pn结的特性 26

第2章　集成电路中半导体器件的基础 26

2.1.2　晶体管工作的基础 29

2.2　双极晶体管模型 33

2.2.1　EberS-Mo11模型 34

2.2.2　电荷控制模型 38

2.2.3　集总参数模型 40

2.2.4　非线性四层晶体管模型 43

2.2.5　利用简化表示法的集总参数模型 49

2.3　MOS晶体管 52

2.3.1　前言 52

2.3.2　半导体表面的理论 54

2.3.3　MOS晶体管的工作原理 62

2.3.4　对特性有很大影响的参数 68

第3章　半导体单片集成电路的制造工艺 73

3.1　前言 73

3.2　单晶的制造方法 75

3.3　晶片的表面处理 77

3.3.1　机械抛光 77

3.3.2　气相腐蚀 78

3.4　氧化 78

3.4.1　氧化膜的生长方法 78

3.4.2　二氧化硅膜的生长机理 80

3.5　光刻工艺 81

3.6　掩模制作法 82

3.7　选择扩散和埋层 84

3.8　外延生长 87

3.8.1　生长方法 87

3.8.2 自掺杂 88

3.9 CVD工艺 90

3.8.3　无缺陷结晶 90

3.10　隔离扩散 93

3.11　基区扩散 94

3.12　发射区扩散 95

3.13　金扩散 96

3.14　布线 96

3.14.1　布线方法 96

3.14.2　蒸发膜的制法和图形的形成 97

3.14.3　多层布线 98

3.15　MOS集成电路的制造工序 101

3.16　晶片检测和键合 103

3.17　密封与测试 104

3.18　离子注入法 105

3.18.1　离子注入法的特点 105

3.18.2　离子注入装置 107

3.18.3　应用举例 110

第4章　膜集成电路的制造工艺 113

4.1　前言 113

4.2　膜元件及电路设计 113

4.2.1　电阻元件的设计 113

4.2.2　电容器的设计 115

4.2.3　导体的设计 116

4.2.4　电路设计 117

4.3　薄膜元件和材料 118

4.3.1　基片材料 118

4.3.2　薄膜有源元件 124

4.3.3　薄膜无源元件 130

4.4　薄膜元件的制造工艺 138

4.4.1　薄膜淀积工艺 138

4.4.2　薄膜加工工艺 154

4.4.3　薄膜无源电路的制造方法 156

4.5　厚膜元件及材料 159

4.5.1　厚膜基片材料 159

4.5.2　厚膜有源元件 160

4.5.3　厚膜无源元件 162

4.6　厚膜元件的制造工艺 175

4.6.1　厚膜元件的印刷方法 177

4.6.2　烧结工序 180

第5章　双极型集成电路的设计 182

5.1　双极型集成电路元件的基本设计 182

5.1.1　晶体管 182

5.1.2　二极管 202

5.1.3　电极结构 206

5.1.4　电阻 210

5.1.5　电容器 214

5.1.6　金扩散工艺 218

5.1.7　肖特基势垒二极管 222

5.2　元件隔离工艺 229

5.2.1　前言 229

5.2.2　pn结隔离 236

5.2.3　绝缘层隔离 238

5.2.4　空间隔离（台面腐蚀型隔离） 240

5.2.5　集电极扩散隔离（CDI） 240

5.2.6　选择氧化隔离（等平面隔离） 242

5.3　双极型数字集成电路的特性和设计 245

5.3.1　双极型数字集成电路的逻辑功能 245

5.3.2　数字集成电路的分类 250

5.3.3　双极型数字集成电路的一般特性 251

5.3.4　基本电路的设计和特性 254

5.4　双极型线性集成电路的特性和设计 274

5.4.1　前言 274

5.4.2　差动放大电路的基本特性 274

5.4.3　运算放大器的电路结构 286

5.5　双极型集成电路的版图布局方法 297

5.5.1　前言 297

5.5.2　元件的版图布局方法 298

5.5.3　互连线 299

5.5.4　经济设计 302

第6章　MOS集成电路的设计 305

6.1　MOS器件和MOS电路 305

6.1.1　MOS器件的种类 305

6.1.2　MOS电路方式 305

6.1.3　静态电路和动态电路 307

6.2.1　传输特性 311

6.2　直流特性的设计 311

6.2.2　导通电平和截止电平 313

6.2.3　噪声容限 315

6.3　过渡特性设计 316

6.3.1　截止时间 316

6.3.2　导通波形 319

6.3.3　关于过渡特性的其他效应 320

6.4　版图布局方法 321

6.4.1　电路的版图布局 321

6.4.2　寄生MOS晶体管和栅保护电路 323

6.5.2　互补型MOS（C-MOS）电路 325

6.5.1 ED型MOS电路 325

6.5　新技术 325

6.5.3 n沟道MOS电路 326

6.6　MOS和双极型集成电路的比较 327

6.6.1　引言 327

6.6.2　制造工序和组装 328

6.6.3　互连 328

6.6.4　集成密度和集成注入逻辑（IIL） 329

6.6.5　工作比较 331

第7章　单片型大规模集成电路的设计 337

7.1　大规模集成电路的设计方式 337

7.1.1　大规模集成电路的问题 337

7.1.2　固定布线方式 338

7.2　大规模集成电路的成本 339

7.1.3　选择布线方式 339

7.3　大规模集成电路的设计顺序 342

7.3.1　系统设计 342

7.3.2　大规模集成电路的设计 343

7.4　计算机辅助设计的引入 345

7.4.1 计算机辅助设计引入的必要性 345

7.4.2 电路设计用的计算机辅助设计 345

7.4.3　逻辑设计用计算机辅助设计 346

7.4.4　版图布局设计用计算机辅助设计 348

8.1　前言 351

8.2　半导体芯片的键合技术 351

的组装技术 351

第8章 混合集成电路和大规模混合集成电路 351

8.2.1　合金键合技术 352

8.2.2　固相键合技术 353

8.2.3　熔焊技术 362

8.3　混合大规模集成电路用的芯片 367

8.3.1　软引线型 368

8.3.2　芯片端点型 370

8.3.3　传统的芯片 375

8.3.4　其它的芯片 376

8.4　芯片的键合方法 376

8.4.1　背面键合法 377

8.4.2　倒装键合法 381

8.4.3　其它的键合方法 390

8.5　用于混合大规模集成电路的实例 396

9.1　晶片的测试和分割 400

9.1.1　晶片抽样检验 401

9.1.2　晶片探针测试 401

9.1.3　晶片的分割 402

9.1.4　外观检查 402

9.2　键合 403

9.2.1　小片键合 403

9.2.2　引线键合 404

9.2.3　面朝下键合 406

9.3　封装 409

9.3.1　电阻熔焊法 409

第9章　大规模集成电路及单片式集成电路的组装 409

9.3.2　低熔点焊锡及玻璃法 410

9.3.3　树脂模塑法 412

第10章　集成电路、大规模集成电路的测试方法 414

10.1 前言 414

10.2　结构分析 415

10.3　构成元件的电学特性测试 416

10.4　数字集成电路的特性 417

10.4.1　直流特性 417

10.4.2　开关特性 422

10.5.1　直流特性 424

10.5　线性集成电路的特性 424

10.5.2　交流特性 428

10.6　集成电路自动测试仪 433

10.6.1　集成电路测试仪的选择标准和必要性 434

10.6.2　集成电路测试仪的功能 434

10.6.3　集成电路测试仪的程序方式 436

10.6.4　集成电路测试仪功能的扩大 436

10.6.5　集成电路测试仪的实例 437

第11章　集成电路及大规模集成电路的应用 441

11.1　线性仪器 441

11.1.1　民用设备 441

11.1.2　通信设备 449

11.2　大规模集成电路系统 460

11.2.1　逻辑门电路及大规模集成电路系统 461

11.2.2　电子计算机与大规模集成电路 464

11.2.3　集成化存储器 473

11.3　固体成象技术 491

11.3.1　矩阵型固体摄象装置 492

11.3.2　采用电荷耦合器件（CCD）的摄象装置 497

11.3.3　文字和数字显示装置 499

第12章　集成电路的可靠性 502

12.1　前言 502

1 2.2　可靠性概述 503

12.2.1　失效率 503

12.2.2　失效率的分布图 504

12.2.3　串并联系统的置信度 505

1 2.3　系统可靠性的设计和预测 507

12.4　集成电路的可靠性设计 508

12.4.1　电路设计时的考虑 508

12.4.2　结构设计时的考虑 509

12.5　集成电路的可靠性保证 510

12.5.1　概述 510

12.5.2　筛选试验 511

12.5.3　可靠性试验 512

12.5.4　抽样检验与批允许不合格率 519

12.5.5　制造工艺的管理 524

12.5.6　科学卫星上所用集成电路的质量保证试验实例 525

12.6　集成电路的失效分析 527

12.6.1　集或电路的失效模式 527

12.6.2　pn结和表面退化 527

12.6.3　互连线的失效 529

12.6.4　键合不良 531

12.6.5　树脂模塑型集成电路的失效 532

12.7　可靠性数据 532

参考文献 535