第一章 集成电路的计算机模拟概述 1
1-1 引言 1
1-2 半导体工艺模拟 2
1-3 半导体器件模拟 9
1-4 电路模拟 16
参考文献 23
第一篇 半导体器件模型 26
第二章 MOS晶体管模型 26
2-1 MOS晶体管的静态特性 26
2-1-1 简化的模型公式 26
2-1-2 耗尽层体电荷对MOS晶体管特性的影响 32
2-1-3 MOS晶体管的饱和电压 34
2-1-4 MOS晶体管中的沟道长度调制效应 35
2-2 MOS晶体管中的电荷存贮 38
2-2-1 衬底对源和漏的电容 39
2-2-2 栅-沟道电容 40
2-2-3 电荷守恒的电容模型 44
2-3 MOS晶体管小信号模型 46
2-4 MOS晶体管的二级模型 48
2-4-1 短沟道对阈值电压的影响 49
2-4-2 窄沟道效应 52
2-4-3 表面电场对迁移率的影响 54
2-4-4 载流子极限漂移速度对饱和电压的影响 56
2-4-5 MOS晶体管的弱反型导电 57
2-5 MOS晶体管的半经验模型 59
2-5-1 阈值电压的半经验公式 59
2-5-2 MOS晶体管沟道电流 61
2-5-3 表面电场对表面迁移率的影响 62
2-5-4 饱和电压公式 63
2-5-5 沟道长度调制 65
2-5-6 满足电荷守恒的电容模型 66
参考文献 68
本章符号表 70
第三章 双极型晶体管模型 74
3-1 直流的Ebers-Moll模型（EM1模型） 75
3-1-1 注入型模型 75
3-1-2 传输型模型 77
3-1-3 两种变型模型 80
3-2 晶体管瞬态模型（EM2模型） 82
3-2-1 串联电阻的影响 83
3-2-2 晶体管中的电荷存贮效应 89
3-2-3 交流小信号EM2模型 97
3-3 考虑到各种二级效应的EM模型（EM3模型） 99
3-3-1 基区宽度调制效应（Early效应） 99
3-3 2 小电流效应（Sah效应） 103
3-3-3 大注入效应（Webster效应） 105
3-3-4 正向时间常数τF随集电极电流Ic的变化 108
3-3-5 空间电荷区复合流抗饱和效应 109
3-4 Gummel-Poon模型（GP模型） 111
3-4-1 GP模型的推导 112
3-4-2 GP模型的物理解释 120
3-4-3 晶体管瞬态GP模型 122
3-4-4 交流小信号GP模型 125
3-4-5 GP模型参数的温度关系 128
3-5 双极型晶体管的统计模型 129
3-5-1 器件模型参数的相关性 130
3-5-2 GP模型参数的相关性 132
参考文献 136
本章符号表 138
第四章 其他半导体器件模型 142
4-1 二极管模型 142
4-1-1 PN结二极管和肖特基二极管模型 142
4-1-2 隧道二极管模型 148
4-1-3 齐纳（Zener）二极管模型 151
4-2 结型场效应晶体管模型 155
4-3 单结晶体管模型 165
4-3-1 单结晶体管特性及模型 166
4-3-2 单结晶体管模型参数的测量 170
4-4 可控硅整流器模型 176
4-4-1 可控硅整流器的电学特性和模拟方法 176
4-4-2 可控硅整流器的双三极管模型 179
4-4-3 SCR的EM模型 185
参考文献 188
第五章 集成注入逻辑电路模型 189
5-1 集成注入逻辑电路的工作原理 189
5-2 集成注入逻辑门的端子模型 192
5-3 集成注入逻辑门的注入模型 199
5-3-1 注入模型的构成 199
5-3-2 注入模型参数的测量 204
5-4 集成注入逻辑集总模型 207
参考文献 208
第六章 集成电路宏模型 210
6-1 模拟集成电路宏模型 211
6-1-1 运算放大器宏模型 212
6-1-2 宏模型参数和元件值 213
6-1-3 比较器的宏模型 224
6-2 数字集成电路的宏模型 230
6-2-1 TTL与非门的宏模型 233
6-2-2 改进的TTL与非门宏模型 234
6-2-3 TTL触发器宏模型 240
参考文献 242
第七章 噪声模型 244
7-1 噪声系数和噪声分类 244
7-2 半导体器件的噪声模型 247
7-2-1 电阻的噪声模型 247
7-2-2 晶体二极管噪声模型 247
7-2-3 双极型晶体管模型 248
7-2-4 场效应晶体管噪声模型 250
参考文献 251
第二篇 半导体工艺模型 254
第八章 离子注入模型 254
8-1 基本概念 254
8-2 注入离子的能量损失过程 257
8-3 注入离子的分布 260
8-3-1 LSS理论 260
8-3-2 三、五族元素的离子注入参数 263
8-4 磷、砷和锑的离子注入分布 266
8-5 硼的离子注入分布 269
参考文献 272
第九章 扩散模型 274
9-1 杂质扩散的基本理论 274
9-2 非本征硅中的杂质扩散理论 276
9-2-1 载流子电场效应 276
9-2-2 空位扩散理论 277
9-3 三、五族杂质在硅中的扩散 283
9-3-1 硼扩散模型 284
9-3-2 砷扩散模型 287
9-3-3 锑扩散模型 291
9-3-4 磷扩散模型 292
9-4 氧化硅表面下的扩散 298
9-5 界面流 300
参考文献 302
第十章 热氧化模型 304
10-1 热氧化的基本模型 304
10-2 晶向对氧化速率的影响 312
10-3 氧化剂分压强的影响 312
10-4 氯化氢气对氧化速率的影响 313
10-5 硅衬底杂质浓度对氧化速率的影响 316
参考文献 320
第十一章 外延模型 322
11-1 硅外延膜的生长 322
11-2 外延掺杂 327
11-3 自掺杂效应 333
参考文献 336
附录A 晶体管饱和时间常数τs和存贮时间ts的关系 338
附录B 本征晶体管饱和压降V′Csat 340
附录C 工艺模拟程序SUPREM-Ⅱ输入语言简介 342
附录D 器件分析程序SEDAN的使用说明 360
附录E 电路分析程序SPICE-ⅡG输入语言简介 372