集成电路版图设计（第2版）

目 录

第1章 半导体器件理论基础 1
1.1 半导体的电学特性 2
1.1.1 晶格结构与能带 2
1.1.2 电子与空穴 4
1.1.3 半导体中的杂质 6
1.1.4 半导体的导电性 9
1.2 PN结的结构与特性 10
1.2.1 PN结的结构 10
1.2.2 PN结的电压电流特性 11
1.2.3 PN结的电容 14
1.3 MOS场效应晶体管 14
1.3.1 MOS场效应晶体管的结构与
工作原理 15
1.3.2 MOS管的电流电压特性 19
1.3.3 MOS管的电容 20
1.4 双极型晶体管 22
1.4.1 双极型晶体管的结构与
工作原理 23
1.4.2 双极型晶体管的电流传输 24
1.4.3 双极型晶体管的基本
性能参数 26
本章小结 27
第2章 集成电路制造工艺 28
2.1 硅片制备 29
2.1.1 单晶硅制备 30
2.1.2 硅片的分类 32
2.2 外延工艺 32
2.2.1 概述 32
2.2.2 外延工艺的分类与用途 33
2.3 氧化工艺 34
2.3.1 二氧化硅薄膜概述 35
2.3.2 硅的热氧化 37
2.4 掺杂工艺 39
2.4.1 扩散 39
2.4.2 离子注入 41
2.5 薄膜制备工艺 45
2.5.1 化学气相淀积 45
2.5.2 物理气相淀积 46
2.6 光刻技术 47
2.6.1 光刻工艺流程 47
2.6.2 光刻胶 50
2.7 刻蚀工艺 50
2.8 CMOS集成电路基本工艺流程 51
本章小结 53
第3章 操作系统与Cadence软件 55
3.1 UNIX操作系统 56
3.1.1 UNIX操作系统简介 56
3.1.2 UNIX常用操作 56
3.1.3 UNIX文件系统 57
3.1.4 UNIX文件系统常用工具 58
3.2 Linux操作系统 60
3.3 虚拟机 73
3.4 Cadence软件 81
3.4.1 Cadence软件概述 81
3.4.2 电路图的建立 82
3.4.3 版图设计规则 92
3.4.4 版图编辑大师 94
3.4.5 版图的建立与编辑 105
3.4.6 版图验证 114
3.4.7 Dracula DRC 116
3.4.8 Dracula LVS 122
本章小结 128
第4章 电阻 130
4.1 概述 131
4.2 电阻率和方块电阻 131
4.3 电阻的分类与版图 132
4.3.1 多晶硅电阻 133
4.3.2 阱电阻 136
4.3.3 有源区电阻 136
4.3.4 金属电阻 137
4.4 电阻设计依据 138
4.4.1 电阻变化 138
4.4.2 实际电阻分析 139
4.4.3 电阻设计依据 140
4.5 电阻匹配规则 141
本章小结 144
第5章 电容和电感 145
5.1 电容 146
5.1.1 概述 146
5.1.2 电容的分类 148
5.1.3 电容的寄生效应 152
5.1.4 电容匹配规则 153
5.2 电感 155
5.2.1 概述 156
5.2.2 电感的分类 157
5.2.3 电感的寄生效应 158
5.2.4 电感设计准则 158
本章小结 159
第6章 二极管与外围器件 161
6.1 二极管 162
6.1.1 二极管的分类 162
6.1.2 ESD保护 165
6.1.3 二极管匹配规则 168
6.2 外围器件 169
6.2.1 压焊块(PAD) 170
6.2.2 连线 173
本章小结 176
第7章 双极型晶体管 178
7.1 概述 179
7.2 发射极电流集边效应 179
7.3 双极型晶体管的分类与版图 180
7.3.1 标准双极型工艺NPN管 180
7.3.2 标准双极型工艺衬底
PNP管 183
7.3.3 标准双极型工艺横向
PNP管 184
7.3.4 BiCMOS工艺晶体管 185
7.4 双极型晶体管版图匹配规则 187
7.4.1 双极型晶体管版图基本
设计规则 187
7.4.2 纵向晶体管设计规则 187
7.4.3 横向晶体管设计规则 189
本章小结 189
第8章 MOS场效应晶体管 191
8.1 概述 192
8.2 MOS管的版图 193
8.3 MOS晶体管版图设计技巧 199
8.3.1 源漏共用 199
8.3.2 特殊尺寸MOS管 204
8.3.3 衬底连接与阱连接 208
8.3.4 天线效应 210
8.4 棍棒图 211
8.5 MOS管的匹配规则 213
本章小结 218
第9章 集成电路版图设计实例 220
9.1 常用版图设计技巧 221
9.2 数字版图设计实例 222
9.2.1 反相器 223
9.2.2 与非门和或非门 225
9.2.3 传输门 227
9.2.4 三态反相器 228
9.2.5 多路选择器 228
9.2.6 D触发器 229
9.2.7 二分频器 230
9.2.8 一位全加器 231
9.3 版图设计前注意事项 232
9.4 版图设计中注意事项 234
9.5 静电保护电路版图设计实例 234
9.5.1 输入输出PAD静电保护 234
9.5.2 限流电阻的画法 237
9.5.3 电源静电保护 237
9.5.4 二级保护 238
9.6 运算放大器版图设计实例 240
9.6.1 运放组件布局 240
9.6.2 输入差分对版图设计 241
9.6.3 偏置电流源版图设计 244
9.6.4 有源负载管版图设计 245

9.6.5 运算放大器总体版图 246
9.7 带隙基准源版图设计实例 247
9.7.1 寄生PNP双极型晶体管
版图设计 247
9.7.2 对称电阻版图设计 249
9.7.3 带隙基准源总体版图 251
9.8 芯片总体设计 252
9.8.1 噪声考虑 252
9.8.2 布局 253
本章小结 254
参考文献 255