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第1章 绪论1

1．1 从0．5μm、0．25μm、0．13μm到90nm、65nm、10nm——看集成电路工艺技术的突飞5

1．1．1 不断缩小特征尺寸——提高芯片集成度和性价比的有效手段5

1．1．2 逐步增大圆片面积——提高芯片成品率和降低成本的最佳捷径6

1．1．3 探索新的发展空间6

1．2 从LSI、VLSI到GLSI／SoC——看集成电路设计技术的猛进7

1．2．1 集成电路产业“龙头”——LSI设计8

1．2．2 设计成功的保证——先进设计工具8

1．2．3 设计技术的新革命——片上系统（SoC）9

1．2．4 面临超深亚微米、纳米电路的设计挑战10

1．3 从Ge、Si、GaAs、InP到SiC、GaN——看第三代半导体的发展10

1．3．1 半导体材料的电子能带及特性参数10

1．3．2 元素半导体——Ge、Si12

1．3．3 化合物半导体—GaAs、InP12

1．3．4 宽带隙半导体——SiC、GaN12

1．3．5 半导体材料新探索13

1．4 从MEMS、NEMS到生物芯片、有机半导体——看微电子技术向其他学科拓展13

1．4．1 MEMS13

1．4．2 NEMS14

1．4．3 生物芯片15

1．4．4 有机半导体15

1．5 推进微电子技术的高速发展15

第2章 基本器件技术18

2．1 硅器件技术19

2．1．1 MOS器件技术19

2．1．2 双极晶体管技术23

2．1．3 功率电子器件技术29

2．2 化合物器件技术49

2．2．1 GaAs器件技术49

2．2．2 InP基HEMT技术56

2．2．3 SiGe器件技术56

2．3 新型半导体器件技术62

2．3．1 宽带隙半导体技术62

2．3．2 量子器件技术68

2．3．3 纳米电子器件技术73

2．3．4 有机半导体器件技术77

参考文献80

第3章 设计技术81

3．1 集成电路发展与设计历程81

3．1．1 集成电路的发展历程81

3．1．2 集成电路的分类82

3．1．3 集成电路设计的要求84

3．1．4 集成电路设计和制造的关系84

3．1．5 集成电路设计和EDA软件的关系85

3．2 硅集成电路设计技术87

3．2．1 等比例缩小定律87

3．2．2 集成电路设计方法学88

3．2．3 集成电路设计流程94

3．2．4 集成电路设计验证技术101

3．2．5 可测性设计技术111

3．2．6 硅集成电路设计技术的挑战112

3．3 GaAs电路设计技术116

3．3．1 GaAs微波单片电路（MMIC）设计116

3．3．2 GaAs超高速电路（VHSIC）设计121

参考文献125

第4章 工艺技术126

4．1 基本工艺技术127

4．1．1 外延127

4．1．2 离子注入128

4．1．3 扩散、氧化130

4．1．4 介质薄膜生长132

4．1．5 金属化135

4．1．6 光刻137

4．1．7 刻蚀139

4．1．8 化学机械抛光141

4．1．9 背面工艺143

4．2 工艺集成技术143

4．2．1 硅工艺集成技术144

4．2．2 砷化镓工艺集成技术154

参考文献160

第5章 大生产技术161

5．1 典型电路芯片制造主要工艺流程162

5．1．1 200mm圆片0．25μm典型CMOS电路制造主要工艺流程162

5．1．2 300mm圆片0．13μm典型CMOS电路制造主要工艺流程168

5．2 标准工艺线——Foundry的大生产管理技术169

5．2．1 半导体加工自动化170

5．2．2 计算机集成制造170

5．2．3 效率管理172

5．3 标准工艺线——Foundry的代工模式173

5．3．1 什么是Foundry代工模式173

5．3．2 Foundry代工的发展历程174

5．3．3 国内外Foundry代工形势及发展前景174

第6章 封装测试技术176

6．1 芯片封装技术177

6．1．1 封装的作用和地位177

6．1．2 封装类型178

6．1．3 几种典型封装技术182

6．1．4 未来封装技术展望193

6．2 集成电路测试技术198

6．2．1 成品测试198

6．2．2 故障模型、故障模拟与分析198

6．2．3 典型硅大规模集成电路测试199

6．2．4 典型（GaAs）微波单片集成电路测试201

6．2．5 裸芯片测试206

第7章 微电子机械系统（MEMS）技术209

7．1 MEMS器件技术211

7．1．1 MEMS传感器211

7．1．2 MEMS执行器216

7．1．3 微光机电系统（MOEMS）219

7．1．4 射频MEMS（RFMEMS）器件222

7．1．5 流体MEMS和生物MEMS227

7．2 MEMS设计技术230

7．2．1 MEMS设计依据230

7．2．2 MEMS设计方法231

7．2．3 MEMS设计模型231

7．2．4 MEMS设计工具234

7．3 MEMS加工技术235

7．3．1 体硅MEMS加工236

7．3．2 表面硅MEMS加工242

7．3．3 LIGA和准LIGA加工246

7．4 从MEMS到NEMS249

7．4．1 NEMS的产生249

7．4．2 NEMS的特性250

7．4．3 NEMS的加工技术251

7．4．4 NEMS的发展方向251

7．4．5 NEMS的潜在应用252

第8章 片上系统（SoC）技术254

8．1 SoC积木单元——IP重用技术256

8．1．1 IP重用技术概要256

8．1．2 IP标准和规范257

8．1．3 IP核设计流程259

8．1．4 IP质量评估263

8．1．5 IP重用工程学264

8．2 SoC的动脉——片上总线技术265

8．2．1 片上总线概述265

8．2．2 AMBA Bus和C＊BUS267

8．2．3 片上总线的设计271

8．2．4 片上总线技术展望274

8．3 SoC的设计新方法——软／硬件协同设计274

8．3．1 软／硬件协同设计概述274

8．3．2 软／硬件协同设计流程275

8．3．3 软／硬件协同设计环境介绍281

8．4 SoC的设计保证——集成验证技术281

8．4．1 集成验证技术283

8．4．2 验证平台的重用285

8．5 SoC的质量瓶颈——低功耗设计技术285

8．5．1 功耗的产生286

8．5．2 低功耗设计技术289

8．6 SoC的明天——技术发展趋势294

8．6．1 可重构SoC295

8．6．2 片上网络（NoC）299

8．6．3 后硅时代的发展趋势302

参考文献304

第9章 可靠性技术305

9．1 失效模式和失效机理306

9．1．1 失效模式306

9．1．2 失效机理307

9．2 可靠性设计技术313

9．2．1 抗电迁移设计313

9．2．2 抗辐射加固设计315

9．2．3 抗ESD设计316

9．2．4 抗热载流子设计318

9．2．5 抗闩锁设计320

9．2．6 抗正偏、反偏二次击穿设计322

9．3 可靠性评价技术323

9．3．1 微电子可靠性测试结构323

9．3．2 可靠性评价325

9．3．3 可靠性评价技术的新发展327

9．4 失效分析技术328

9．4．1 失效分析流程328

9．4．2 电测分析329

9．4．3 无损失效分析330

9．4．4 失效定位331

9．4．5 失效机理分析333

9．5 可靠性试验技术337

9．5．1 老化筛选337

9．5．2 寿命试验341

参考文献343

第10 章重点类别及其应用344

10．1 存储器344

10．1．1 什么是存储器345

10．1．2 存储器主要指标和类型345

10．1．3 存储器基本组成346

10．1．4 存储器的分类346

10．1．5 可存储万卷书的存储器芯片351

10．2 微处理器352

10．2．1 中央处理器（CPU）353

10．2．2 微控制器（MCU）355

10．2．3 数字信号处理器（DSP）356

10．3 专用集成电路（ASIC）357

10．3．1 ASIC门阵列的设计与制造358

10．3．2 ASIC门阵列结构358

10．3．3 ASIC典型应用359

10．4 可编程逻辑器件（PLD）360

10．4．1 有关PLD的一般概念360

10．4．2 简单可编程逻辑器件（SPLD）361

10．4．3 复杂可编程逻辑器件（CPLD／EPLD）362

10．4．4 现场可编程门阵列（FPGA）364

10．5 模拟集成电路365

10．5．1 RF电路366

10．5．2 A／D转换器和D／A转换器366

10．5．3 运放370

10．5．4 电源管理372

10．6 混合集成电路和多芯片组件374

10．6．1 混合集成电路（HIC）374

10．6．2 多芯片组件（MCM）376

10．6．3 HIC／MCM应用382

10．7 MEMS器件385

10．7．1 形成产业的几个民用MEMS器件实例385

10．7．2 MEMS器件的典型军事应用387

10．8 砷化镓集成电路391

10．8．1 砷化镓微波及毫米波单片集成电路（MIMIC）391

10．8．2 砷化镓超高速集成电路（GaAs VHSIC）394

10．9 硅微波功率器件396

10．9．1 硅双极型微波功率器件397

10．9．2 硅微波功率DMOSFET398

10．10 功率电子器件401

10．10．1 功率VDMOS器件402

10．10．2 绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）402

10．10．3 快速恢复二极管（FRD）403

10．10．4 反向开通二极管开关器件（RSD）404

10．10．5 大功率半导体切断开关（SOS）404

10．10．6 快速离化半导体开关器件（FID）404

10．10．7 半导体延迟击穿开关器件（DBD）405

10．10．8 应用前景405

参考文献406

缩略语407