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第1章 绪论 1

1.1 功率集成电路概念 1

1.2 功率集成电路发展历程 2

1.3 功率集成电路技术特点 4

1.4 功率集成电路开发流程 5

1.5 功率集成电路存在的挑战和机遇 7

参考文献 7

第2章 基本功率器件 10

2.1 功率器件发展概况 10

2.2 可兼容功率器件 14

2.2.1 LDMOS器件 14

2.2.2 VDMOS器件 25

2.2.3 IGBT器件 35

2.3 几种功率器件比较 43

2.4 功率器件技术的发展 44

2.4.1 沟槽（Trench）技术 44

2.4.2 超结（Superjunction）理论 48

参考文献 51

第3章 功率集成电路工艺 54

3.1 基本功率集成电路兼容工艺概况 54

3.1.1 NMOS-DMOS兼容工艺 54

3.1.2 CMOS-DMOS兼容工艺 55

3.1.3 Bipolar-CMOS-DMOS兼容工艺 57

3.2 功率集成电路的隔离技术 59

3.2.1 自隔离 59

3.2.2 PN结隔离 60

3.2.3 介质隔离 61

3.2.4 隔离技术比较 62

3.3 功率集成电路中功率器件的终端技术 63

3.3.1 弱化表面场技术 63

3.3.2 场限环技术 65

3.3.3 表面变掺杂技术 65

3.3.4 轻掺杂技术 65

3.3.5 场板技术 66

3.3.6 场板技术在高压VDMOS终端结构中的应用实例 66

3.4 功率集成电路主流工艺——BCD工艺 70

3.4.1 BCD工艺概念 70

3.4.2 BCD工艺的种类和发展现状 70

3.4.3 BCD工艺的最新研究进展 75

3.5 更先进的功率集成电路工艺技术——SOI技术 76

3.5.1 SO1材料的制备 77

3.5.2 SOI-BCD工艺特点 80

3.6 智能功率集成电路（SPIC）工艺实例 82

3.6.1 SPIC工艺特点 82

3.6.2 SPIC工艺流程及步骤 82

3.6.3 SPIC可实现器件 87

3.7 高压功率集成电路（HVIC）工艺实例 87

3.7.1 HVIC工艺特点 87

3.7.2 HVIC工艺实例1——单晶硅BCD工艺 87

3.7.3 HVIC工艺实例2——SOI工艺 92

参考文献 96

第4章 功率集成电路工艺和器件仿真 98

4.1 工艺与器件仿真（TCAD）概念及发展概况 98

4.2 TCAD仿真软件简介 100

4.2.1 TSUPREM-4/MEDICI/DAVINCI软件 100

4.2.2 ISE-TCAD软件 101

4.2.3 ATHENA/ATLAS软件 102

4.3 工艺仿真 102

4.3.1 TSUPREM-4的工艺模型 102

4.3.2 TSUPREM-4的使用和举例 106

4.4 器件仿真 114

4.4.1 MEDICI的计算方程和物理模型 115

4.4.2 MEDICI的使用和举例 117

4.5 器件建模 143

4.5.1 功率器件模型简介 143

4.5.2 IC-CAP软件简介 143

4.5.3 建模流程 144

参考文献 147

第5章 基本功率集成电路模块 149

5.1 功率集成电路组成 149

5.1.1 智能功率集成电路（SPIC） 154

5.1.2 高压功率集成电路（HVIC） 156

5.1.3 功率集成电路（PIC）与普通集成电路（IC）的区别 160

5.2 电平位移模块 161

5.2.1 典型电平位移电路 161

5.2.2 薄栅氧器件电平位移电路 161

5.2.3 全厚栅氧器件电平位移电路 163

5.3 栅驱动模块 164

5.4 保护电路——过流、过热和过／欠压保护电路 165

5.4.1 过流保护电路 165

5.4.2 过热保护电路 168

5.4.3 过／欠压保护电路 170

参考文献 171

第6章 功率集成电路版图设计 173

6.1 功率集成电路版图特点 173

6.1.1 温度梯度 173

6.1.2 噪声 174

6.1.3 闩锁效应 175

6.1.4 寄生参数 176

6.1.5 终端结构 176

6.1.6 隔离间距 176

6.2 隔离版图设计考虑 177

6.2.1 PN结隔离版图设计 177

6.2.2 自隔离版图设计 178

6.2.3 SOI隔离版图设计 179

6.3 整体版图布局 179

参考文献 179

第7章 智能功率集成电路（SPIC）的设计 181

7.1 智能功率集成电路设计要点 181

7.1.1 功率器件集成 181

7.1.2 功率器件结构 181

7.1.3 器件隔离 182

7.1.4 工艺流程选择 183

7.1.5 关键工艺参数 183

7.2 PWM开关电源智能功率集成电路的设计实例 183

7.2.1 开关电源原理及开关电源IC 184

7.2.2 开关电源IC的电路模块 187

7.2.3 开关电源IC的BCD工艺流程 194

7.2.4 PWM开关电源IC的版图设计 198

7.3 荧光灯驱动智能功率集成电路的设计实例 199

7.3.1 高频照明原理及电子镇流器IC 199

7.3.2 荧光灯驱动IC的电路模块 204

7.3.3 荧光灯驱动IC的BCD工艺流程 219

7.3.4 荧光灯驱动IC的版图设计 223

参考文献 223

第8章 高压集成电路（HVIC）的设计 225

8.1 高压集成电路的设计考虑 225

8.1.1 工艺流程选择 225

8.1.2 功率器件关键参数确定 227

8.1.3 关键工艺参数的折衷 227

8.2 等离子显示（PDP）驱动高压集成电路的设计实例 228

8.2.1 PDP显示系统及其扫描驱动IC 228

8.2.2 PDP扫描驱动IC的电路模块 230

8.2.3 PDP扫描驱动IC的BCD工艺流程 239

8.2.4 PDP扫描驱动IC的版图 248

8.3 液晶显示（LCD）驱动高压集成电路的设计实例 250

8.3.1 LCD显示系统及其数据驱动IC 251

8.3.2 LCD数据驱动IC的电路模块 254

8.3.3 LCD数据驱动IC的工艺流程 265

8.3.4 LCD数据驱动IC的版图设计 265

参考文献 266

附录1 SPIC BCD工艺IC设计相关文件 269

附录2 HVIC BCD工艺IC设计相关文件 280

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