半导体集成电路

内容简介

　　本教材系按“1996—2000年全国电子信息类专业教材编审出版规划”，由“全国高校微电子技术专业教学指导委员会”编审推荐出版。本书共分4部分，第1部分（第1～3章）为基础知识，主要介绍双极集成电路、MOS集成电路和Bi-CMOS电路的典型制造工艺，各制造工艺生成的集成电路元器件的结构，集成电路元器件的形成过程，元器件的特性及其寄生效应等。第2部分（第4～11章）介绍双极和MOS数字集成电路（包括双极TTL、ECL和I2L电路，各种MOS和CMOS数字电路）的特性以及分析方法，各种逻辑系列之间的电平转换电路，使读者对各种电路的特点及适用的场合有一个基本的了解。第3部分（第12～16章）介绍模拟集成电路，首先介绍模拟集成电路中的基本单元电路，如各种放大电路、有源负载、恒流源电路、电压源电路、电平位移电路、双端输出变单端输出电路、输出级及其保护电路等。接着介绍集成运算放大器、集成稳压电源电路及开关电容电路、A/D、D/A变换电路等几种常用的模拟集成电路。第4部分（第17～22章）专门介绍集成电路设计，即如何实现设计目标。首先介绍了集成电路的版图设计规则，给出了双极集成电路和MOS集成电路版图设计规则的部分图例。接着，以74HC139MOS集成电路和5JZ12双极集成电路为例，详细介绍集成电路正向设计的全过程。然后，以74HC193MOS集成电路为例，介绍如何进行MOS集成电路的芯片解剖。此外，还介绍如何识别双极集成电路的版图。此后又详细介绍集成电路的各种设计方法，比较各种设计方法的优缺点，并对集成电路的可靠性设计和可测性设计进行了专门的介绍。最后介绍集成电路计算机辅助设计中常用的一些工具以及计算机辅助设计的过程，并对VHDL做了简介。每章后面都附有习题。本书取材内容兼顾了基础知识和集成电路的最新发展，并重点介绍集成电路设计特别是版图设计。本书可作为大专院校微电子学和半导体专业本科生的教材，也可供有关专业的本科生、研究生以及工程技术人员阅读参考。

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图书目录

第1章  集成电路的基本制造工艺
     1. 1  双极集成电路的基本制造工艺
     1. 1. 1  典型的双极集成电路工艺
     1. 1. 2  双极集成电路中元件的形成过程和元件结构
     1. 2  MOS集成电路的基本制造工艺
     1. 2. 1  N沟硅栅E／D MoS集成电路工艺
     1. 2. 2  CMoS集成电路工艺
     1. 3  Bi-CMOS工艺
     1. 3. 1  以CMOS工艺为基础的Bi—CMOS工艺
     1. 3. 2  以双极工艺为基础的Bi—CMOS工艺
     复习思考题
   第2章  集成电路中的晶体管及其寄生效应
     2. 1  理想本征集成双极晶体管的埃伯斯—莫尔(EM)模型
     2. 2  集成双极晶体管的有源寄生效应
     2. 2. 1  NPN管工作于正向工作区和截止区的情况
     2. 2. 2  NPN管工作于反向工作区的情况
     2. 2. 3  NPN管工作于饱和区的情况
     2. 3  集成双极晶体管的无源寄生效应
     2. 3. 1  集成NPN晶体管中的寄生电阻
     2. 3. 2  集成NPN晶体管中的寄生电容
     2. 4  集成电路中的PNP管
     2. 4. 1  横向PNP管
     2. 4. 2  衬底PNP管
     2. 4. 3  自由集电极纵向PNP管
     2. 5  集成二极管
     2. 5. 1  一般集成二极管
     2. 5. 2  集成齐纳二极管和次表面齐纳管
     2. 6  肖特基势垒二极管(SBD)和肖特基箝位晶体管(SCT)
     2. 6. 1  肖特基势垒二极管
     2. 6. 2  肖特基箝位晶体管
     2. 6. 3  SBD和SCT的设计
     2. 7  MOS集成电路中的有源寄生效应
     2. 7. 1  场区寄生MOSFET
     2. 7. 2  寄生双极型晶体管
     2. 7. 3  寄生PNPN效应
     2. 8  集成电路中的MOS晶体管模型
     2. 8. 1  MOSl模型
     2. 8. 2  MOS2模型
     2. 8. 3  MOS3模型
     复习思考题
   第3章  集成电路中的无源元件
     3. 1  集成电阻器
     3. 1. 1  基区扩散电阻
     3. 1. 2  其他常用的集成电阻器
     3. 1. 3  MOS集成电路中常用的电阻
     3. 2  集成电容器
     3. 2. 1  双极集成电路中常用的集成电容器
     3. 2. 2  MOS集成电路中常用的MOS电容器
     3. 3  互连(内连线)
     3. 3. 1  金属膜互连
     3. 3. 2  扩散区连线
     3. 3. 3  多晶硅连线
     3. 3. 4  交叉连线
     复习思考题
   第4章  晶体管—晶体管逻辑(TTL)电路
     4. 1  一般的TTL与非门
     4. 1. 1  标准TTL与非门(四管单元)
     4. 1. 2  54H／74H五管单元与非门
     4. 1. 3  六管单元与非门
     4. 2  STTL和LSTTL电路
     4. 2. 1  六管单元STTL与非门电路
     4. 2. 2  低功耗肖特基TTL(LSTTL)电路
     4. 3  LSTTL门电路的逻辑扩展
     4. 3. 1  OC门
     4. 3. 2  三态逻辑(TSL)门
     4. 4  ASTTl和ALSTTL电路
     4. 5  中. 大规模集成电路中的简化逻辑门
     4. 5. 1  简化逻辑门
     4. 5. 2  单管逻辑门
     4. 6  LSTTL电路的版图设计
     复习思考题
   第5章  发射极福合逻辑(ECL)电路
     5. 1  ECL门电路的工作原理
     5. 1. 1  射极耦合电流开关
     5. 1. 2  射极输出器
     5. 1. 3  参考电压源
     5. 2  ECL电路的逻辑扩展
     5. 3  ECL电路的版图设计特点
     5. 3. 1  划分隔离区
     5. 3. 2  元器件的设计
     5. 3. 3  布局布线
     复习思考题
   第6章  集成注入逻辑(I2L)电路
     6. 1  1  I2L电路基本单元的结构
     6. 2  I2L基本单元电路的工作原理
     6. 2. 1  当前级的输出为l态时的情况
     6. 2. 2  当前级的输出为0态时的情况
     6. 3  I2L电路分析
     6. 3. 1  I2L电路中的器件分析
     6. 3. 2  I2l电路分析
     6. 4  I2L电路的逻辑组合
     6. 5  I2L电路的工艺与版图设计
     6. 5. 1  I2L电路的工艺设计
     6. 5. 2  I2L电路的版图设计
     复习思考题
   第7章  MOS反相器
     7. 1  自举反相器
     7. 2  耗尽负载反相器(E／D反相器)
     7. 3  CMOS反相器
     7. 3. 1  CMOS反相器的直流特性
     7. 3. 2  噪声容限
     7. 3. 3  开关特性
     7. 3. 4  功耗
     7. 4  静态内部反相器的设计
     7. 4. 1  有比反相器的设计
     7. 4. 2  CMOS反相器的设计
     7. 5  动态反相器
     7. 5. 1  动态有比反相器
     7. 5. 2  动态无比反相器
     7. 5. 3  漏举电路
     7. 6  按比例缩小理论
     7. 6. 1  器件和引线按CE理论缩小的规则
     7. 6. 2  按比例缩小的CV理论
     7. 6. 3  按比例缩小的QCV理论
     复习思考题
   第8章  MOS基本逻辑单元
     8. 1  NMOS逻辑结构
     8. 1. 1  NMOS或非门电路
     8. 1. 2  NMOS与非门电路
     8. 1. 3  NMOS组合逻辑电路
     8. 2  CMOS逻辑结构
     8. 2. 1  CMOS互补逻辑
     8. 2. 2  伪NMOS逻辑
     8. 2. 3  动态CMOS逻辑
     8. 2. 4  钟控CMOS逻辑
     8. 2. 5  CMOS多米诺逻辑
     8. 3  级联级的负载
     8. 4  影响门的电气和物理结构设计的因素
     8. 4. 1  MOS管的串联和并联
     8. 4. 2  衬偏调制效应
     8. 4. 3  源漏电容
     8. 4. 4  电荷的再分配
     8. 5  各种逻辑类型的比较
     8. 6  传输门逻辑
     8. 7  RS触发器
     8. 7. 1  NMOS RS触发器
     8. 7. 2  CMOS RS触发器
     8. 8  时钟脉冲控制触发器
     8. 8. 1  NMOS结构的时钟脉冲控制触发器
     8. 8. 2  CMOS结构的时钟脉冲控制触发器
     8. 9  D触发器
     8. 9. 1  NMoS D触发器
     8. 9. 2  CMOS D触发器
     8. 10  施密特触发器
     复习思考题
   第9章  MOS逻辑功能部件
     9. 1  多路开关
     9. 2  加法器和进位链
     9. 2. 1  组合逻辑加法器
     9. 2. 2  传输门加法器
     9. 2. 3  进位链
     9. 3  算术逻辑单元
     9. 3. 1  以E／D NMOS反相器为主体的算术逻辑单元
     9. 3. 2  以传输门为主体的算术逻辑单元
     9. 4  寄存器
     9. 4. 1  双港寄存器
     9. 4. 2  移位寄存器
     9. 4. 3  堆栈移位寄存器
     9. 4. 4  动态移位寄存器
     复习思考题
   第10章  存储器
     10. 1  存储器的结构
     10. 2  掩模编程ROM
     10. 3  现场可编程ROM(PROM)
     10. 4  可擦除可编程ROM(EPROM)
     10. 5  电可擦除可编程ROM(E2PROM)
     10. 5. 1  TEE8502的总体结构和工作模式
     10. 5. 2  存储单元和存储矩阵
     10. 5. 3  外围电路
     lo. 6  静态随机存取存储器(SRAM)
     10. 7  动态随机存取存储器(DRAM)
     复习思考题
   第11章  接口电路
     11. 1  双极逻辑系列间的接口电路
     11. 1. 1  ECL和TTL之间的接口电路
     11. 1. 2  I2L和TTL之间的接口电路
     11. 2  TTL和MOS逻辑系列间的接口电路
     11. 2. 1  TTL到CMOS的接口电路
     11. 2. 2  CMOS到TTL的接口电路
     11. 2. 3  E/D NMOS与TTL之间的接口电路
     复习思考题
   第12章  模拟集成电路中的基本单元电路
     12. 1  单管. 复合器件及双管放大级
     12. 1. 1  双极晶体管复合器件及双管放大级
     12. 1. 2  MOS管放大级
     12. 2  恒流源电路
     12. 2. 1  精密匹配电流源
     12. 2. 2  PNP恒流源
     12. 3  偏置电压源和基准电压源电路
     12. 3. 1  双极型三管能隙基准源
     12. 3. 2  双极型二管能隙基准源
     12. 3. 3  E/D NMOS基准电压源
     12. 3. 4  CMOS基准电压源
     复习思考题
   第13章  集成运算放大器
     13. 1  运算放大器的输入级
     13. 1. 1  双极晶体管射耦对差分输入级
     13. 1. 2  MOS源耦对差分输入级
     13. 2  输出级电路
     13. 2. 1  双极型输出级电路
     13. 2. 2  MOS输出级电路
     13. 3  双极型集成运算放大器
     13. 3. 1  741型通用集成运放
     13. 3. 2  其他特殊运放
     13. 4  MOS集成运算放大器
     13. 4. 1  MOS集成运放的特点
     13. 4. 2  E/D NMOS集成运放
     13. 4. 3  全增强型NMOS集成运放
     13. 4. 4  CMOS集成运放
     13. 5  集成运算放大器的版图设计
     13. 5. 1  双极型集成运放的版图设计
     13. 5. 2  MOS集成运放的版图设计
     复习思考题
   第14章  MOS开关电容电路
     14. 1  开关电容等效电阻电路
     14. 1. 1  并联型开关电容等效电阻电路
     14. 1. 2  串联型开关电容等效电阻电路
     14. 2  开关电容积分器
     14. 3  开关电容低通滤波器
     复习思考题
   第15章  集成稳压器
     15. 1  集成稳压器的基本结构
     15. 2  启动电路
     15. 2. 1  JFET启动电路
     15. 2. 2  晶体管隔离启动电路
     15. 3  保护电路
     15. 3. 1  调整管的过流及安全工作区保护
     15. 3. 2  过热保护
     15. 4  三端固定输出电压式稳压电源
     15. 4. 1  启动电路
     15. 4. 2  保护电路
     15. 4. 3  基准电压源和误差放大器
     15. 4. 4  取样电阻
     15. 5  集成稳压器的版图设计
     15. 5. 1  调整管的版图设计
     15. 5. 2  集成稳压器版图设计的热对称考虑
     复习思考题
   第16章  D／A, A／D变换器
     16. 1  D／A变换器的基本原理
     16. 2  D／A变换器的基本类型
     16. 2. 1  电流定标D／A变换器
     16. 2. 2  电压定标D／A变换器
     16. 2. 3  电荷定标D／A变换器
     16. 3  A／D变换器的变换原理
     16. 3. 1  A／D变换器的方框图
     16. 3. 2  主要变换误差
     16. 4  A／D变换器的基本类型
     16. 4. 1  积分型A／D变换器
     16. 4. 2  逐次逼近式A／D变换器
     复习思考题
   第17章  集成电路设计概述
     复习思考题
   第18章  集成电路的正向设计
     18. 1  MOS集成电路的正向设计
     18. 1. 1  74HCl39电路简介
     18. 1. 2  电路设计
     18. 1. 3  工程估算
     18. 1. 4  电路模拟
     18. 1. 5  版图设计
     18. 1. 6  版图检查
     18. 2  双极型集成电路的正向设计
     18. 2. 1  双极型集成电路设计的特点
     18. 2. 2  双极型集成电路中元件的图形设计
     18. 2. 3  双极型集成电路的版图设计原则
     18. 2. 4  双极型集成电路版图设计举例
     复习思考题
   第19章  集成电路的芯片解剖
     19. 1  MOS集成电路的芯片解剖
     19. 1. 1  74HCl93芯片概况
     19. 1. 2  芯片解剖过程
     19. 1. 3  电路分析
     19. 1. 4  逻辑功能的分析
     19. 1. 5  版图设计规则的分析
     19. 1. 6  抑制Latch—up效应的措施
     19. 1. 7  版图的布局布线
     19. 2  双极型集成电路的芯片解剖
     复习思考题
   第20章  集成电路设计方法
     20. 1  全定制设计方法
     20. 2  符号法版图设计
     20. 3  半定制设计方法
     20. 3. 1  标准单元设计法
     20. 3. 2  门阵列设计方法
     20. 4  可编程逻辑器件(PLD)设计法
     20. 5  现场可编程门阵列(FPGA)设计法
     复习思考题
   第21章  集成电路的可靠性设计和可测性设计简介
     21. 1  可靠性设计
     21. 1. 1  集成电路的固有可靠性
     21. 1. 2  电路设计中提高可靠性的措施
     21. 1. 3  版图设计中提高可靠性的措施
     21. 1. 4  工艺设计中提高可靠性的措施
     21. 2  可测性设计
     21. 2. 1  可测性设计的重要性
     21. 2. 2  可测性设计简介
     复习思考题
   第22章  集成电路的计算机辅助设计简介
     22. 1  概述
     22. 2  集成电路CAD中常用的工具简介
     22. 2. 1  器件模拟
     22. 2. 2  电路模拟
     22. 2. 3  逻辑模拟
     22. 2. 4  版图设计阶段
     22. 3  VHDL简介
     22. 3. 1  VHDL术语
     22. 3. 2  VHDL的主体结构
     22. 3. 3  VHDL描述举例
     复习思考题
     主要参考文献