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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、Si 12

1．3．3 化合物半导体—GaAs、InP 12

1．3．4 宽带隙半导体——SiC、GaN 12

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 MEMS 13

1．4．2 NEMS 14

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MEMS 227

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NEMS 249

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＊BUS 267

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SoC 295

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DMOSFET 398

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

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