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第1章 绪言1

1.1什么是半导体器件1

1.2什么是集成电路和微电子学5

1.3集成电路的诞生6

1.4集成电路的发展7

1.4.1应用的驱动7

1.4.2集成度的提高9

1.4.3摩尔定律11

1.4.4专用集成电路和专用的标准产品13

1.4.5集成电路分类14

1.5集成电路的未来15

1.6微电子技术与其他学科相结合17

第2章 半导体基本特性与PN结19

2.1半导体的特性19

2.2量子力学简介20

2.2.1能级与能带20

2.2.2电子与空穴22

2.2.3 N型半导体和P型半导体23

2.3 PN结26

2.3.1平衡状态下的PN结26

2.3.2正向状态下的PN结27

2.3.3反向状态下的PN结28

2.3.4 PN结电容（空间电荷区电容）29

2.4欧姆接触30

第3章 晶体管工作原理31

3.1二极管31

3.1.1二极管的电流与电压特性31

3.1.2二极管工作时管内少数载流子的分布情况32

3.1.3扩散电容33

3.2双极型晶体管34

3.2.1双极型晶体管的基本结构34

3.2.2共基极接地方式35

3.2.3共发射极接地方式37

3.2.4三极管的简化大信号模型39

3.2.5三极管的小信号放大效应39

3.3金属-氧化物-半导体场效应晶体管40

3.3.1 MOS场效应晶体管的基本结构40

3.3.2反型层的形成与阈值电压41

3.3.3 MOS管中的电流与电压关系42

3.3.4衬底偏置调制效应46

3.3.5 MOS管的简单模型46

3.3.6 MOS管的几种类型47

3.3.7 MOS管的放大效应48

第4章 集成电路中的器件结构51

4.1电学隔离的必要性和方法51

4.2二极管的结构52

4.3双极型晶体管的结构53

4.4 MOS场效应晶体管的结构55

4.4.1场氧化层的作用55

4.4.2 CMOS电路的结构56

4.5电阻的结构57

4.6电容的结构57

4.7接触孔、通孔和互连线58

第5章 集成电路芯片制造技术59

5.1工艺制造中的核心步骤59

5.2窗口、图形的确定与掩模版的作用60

5.3各主要工艺技术62

5.3.1热氧化工艺62

5.3.2热扩散掺杂工艺63

5.3.3快速热处理67

5.3.4离子注入68

5.3.5化学气相淀积71

5.3.6光刻72

5.3.7刻蚀74

5.3.8选择性氧化75

5.3.9金属化76

5.4 CMOS电路制造的主要工艺流程77

5.5缺陷与成品率78

第6章 数字电路中的基本门电路80

6.1数字信号的特性80

6.2电路的主要性能82

6.3双极型晶体管的开关特性82

6.4饱和型与非饱和型双极型数字集成电路83

6.5晶体管-晶体管逻辑（TTL）门84

6.5.1 TTL与非门84

6.5.2 TTL或非门85

6.5.3 TTL与或非门86

6.6肖特基晶体管-晶体管逻辑（STTL）门86

6.7发射极耦合逻辑（ECL）门87

6.7.1双极型差分放大电路87

6.7.2 ECL或非门87

6.8 NMOS门电路88

6.8.1 NMOS反相器89

6.8.2 NMOS与非门91

6.8.3 NMOS或非门92

6.8.4 NMOS通导管93

6.8.5 NMOS触发器94

6.9 CMOS门电路96

6.9.1 CMOS反相器96

6.9.2 CMOS与非门100

6.9.3 CMOS或非门101

6.9.4 CMOS与或非门及或与非门102

6.9.5 CMOS三态反相门102

6.9.6 CMOS多路开关103

6.9.7 CMOS传输门103

6.9.8 CMOS异或门104

6.9.9 CMOS RS触发器104

6.9.10 CMOS D型锁存器104

6.10双极型电路与MOS电路的比较106

6.11 BiCMOS电路108

第7章 存储器类集成电路109

7.1存储器的功能和分类109

7.2存储器的容量111

7.3存储器的结构111

7.4只读存储器113

7.4.1只读存储器的存储单元113

7.4.2行译码器和缓冲器115

7.4.3列译码器和列选择器117

7.4.4读取时间119

7.5不挥发性读写存储器119

7.5.1可擦除型可编程读写存储器（EPROM）119

7.5.2电可擦除型可编程读写存储器（EEPROM或E2 PROM）120

7.5.3闪烁型电可擦除可编程读写存储器（Flash EEPROM）122

7.6随机存取存储器123

7.6.1静态随机存取存储器（SRAM）123

7.6.2动态随机存取存储器（DRAM）127

第8章 微处理器133

8.1微处理器的定义133

8.2微型计算机与微处理器133

8.2.1微型计算机的硬件框架133

8.2.2微型计算机的机器指令134

8.2.3微型计算机中的信息流135

8.3微处理器的工作原理136

8.3.1微处理器的硬件结构136

8.3.2微处理器指令的类型、格式和长度137

8.3.3微处理器指令的执行过程138

8.4微处理器中的各个模块139

8.4.1算术逻辑单元的加法器139

8.4.2寄存器、寄存器堆和移位寄存器142

8.5微控制器144

第9章 模拟集成电路中的基本单元145

9.1模拟信号的特性145

9.2模拟集成电路的特点146

9.3差分放大器147

9.4恒流源和恒压源149

9.5模拟集成电路中的无源元件153

第10章 集成运算放大器156

10.1集成运算放大器的功能和结构156

10.2集成运算放大器的主要电学参数157

10.3集成运算放大器的输入级158

10.4集成运算放大器的输出级159

10.5双极型集成运算放大器161

10.6 MOS型集成运算放大器162

第11章 数据转换器164

11.1数据转换器在信号系统中的作用164

11.2 D/A转换器的基本原理164

11.3 D/A转换器的基本类型166

11.3.1电流加权型D/A转换器167

11.3.2电容加权型D/A转换器168

11.3.3电压加权型D/A转换器169

11.3.4 D/A转换器的主要性能指标170

11.4 A/D转换器的基本原理171

11.5 A/D转换器的基本类型173

11.5.1单积分型A/D转换器174

11.5.2逐次逼近型A/D转换器175

11.5.3流水线型A/D转换器176

11.5.4快闪型A/D转换器179

11.5.5 Σ△型A/D转换器181

第12章 专用集成电路和可编程集成电路184

12.1专用集成电路的作用与特点184

12.2门阵列集成电路184

12.2.1有通道门阵列185

12.2.2无通道门阵列（门海）187

12.3标准单元集成电路189

12.4多设计项目硅圆片方法192

12.5可编程逻辑器件192

12.6逻辑单元阵列196

12.7门阵列、标准单元IC与可编程集成电路的比较198

第13章 设计流程和设计工具200

13.1设计要求200

13.2层次化设计方法201

13.3数字电路设计流程202

13.3.1全定制设计流程202

13.3.2定制和半定制电路的设计流程206

13.4版图设计规则207

13.5设计系统简介208

13.6常用的设计工具208

13.7数字电路设计实例——交通路口信号灯控制器213

13.8模拟集成电路设计流程224

第14章 集成电路的测试与封装227

14.1集成电路测试227

14.1.1设计错误测试227

14.1.2功能测试228

14.2故障模型228

14.3故障模拟与分析229

14.4可测性设计229

14.5集成电路的可靠性231

14.6典型的测试和检查过程232

14.7封装的作用234

14.8封装类型和封装技术235

14.9 SiP封装240

14.10封装时的热设计241

14.11如何选择封装形式242

中外文参考书244

参考文献245