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第1章　集成电路与大规模集成电路概论1

1.1　集成电路发展史1

目录1

1.2　超小型电路的分类6

1.3　集成电路的定义10

1.4　各种集成电路方式的比较及其特点12

1.5　向大规模集成电路发展的趋向和大规模集17

成电路方式17

1.5.1　从集成电路向大规模集成电路的发展17

1.5.2　集成度的提高19

1.5.3　大规模集成电路方式21

2.1　双极晶体管的基础26

2.1.1　pn结的特性26

第2章　集成电路中半导体器件的基础26

2.1.2　晶体管工作的基础29

2.2　双极晶体管模型33

2.2.1　EberS-Mo11模型34

2.2.2　电荷控制模型38

2.2.3　集总参数模型40

2.2.4　非线性四层晶体管模型43

2.2.5　利用简化表示法的集总参数模型49

2.3　MOS晶体管52

2.3.1　前言52

2.3.2　半导体表面的理论54

2.3.3　MOS晶体管的工作原理62

2.3.4　对特性有很大影响的参数68

第3章　半导体单片集成电路的制造工艺73

3.1　前言73

3.2　单晶的制造方法75

3.3　晶片的表面处理77

3.3.1　机械抛光77

3.3.2　气相腐蚀78

3.4　氧化78

3.4.1　氧化膜的生长方法78

3.4.2　二氧化硅膜的生长机理80

3.5　光刻工艺81

3.6　掩模制作法82

3.7　选择扩散和埋层84

3.8　外延生长87

3.8.1　生长方法87

3.8.2 自掺杂88

3.9 CVD工艺90

3.8.3　无缺陷结晶90

3.10　隔离扩散93

3.11　基区扩散94

3.12　发射区扩散95

3.13　金扩散96

3.14　布线96

3.14.1　布线方法96

3.14.2　蒸发膜的制法和图形的形成97

3.14.3　多层布线98

3.15　MOS集成电路的制造工序101

3.16　晶片检测和键合103

3.17　密封与测试104

3.18　离子注入法105

3.18.1　离子注入法的特点105

3.18.2　离子注入装置107

3.18.3　应用举例110

第4章　膜集成电路的制造工艺113

4.1　前言113

4.2　膜元件及电路设计113

4.2.1　电阻元件的设计113

4.2.2　电容器的设计115

4.2.3　导体的设计116

4.2.4　电路设计117

4.3　薄膜元件和材料118

4.3.1　基片材料118

4.3.2　薄膜有源元件124

4.3.3　薄膜无源元件130

4.4　薄膜元件的制造工艺138

4.4.1　薄膜淀积工艺138

4.4.2　薄膜加工工艺154

4.4.3　薄膜无源电路的制造方法156

4.5　厚膜元件及材料159

4.5.1　厚膜基片材料159

4.5.2　厚膜有源元件160

4.5.3　厚膜无源元件162

4.6　厚膜元件的制造工艺175

4.6.1　厚膜元件的印刷方法177

4.6.2　烧结工序180

第5章　双极型集成电路的设计182

5.1　双极型集成电路元件的基本设计182

5.1.1　晶体管182

5.1.2　二极管202

5.1.3　电极结构206

5.1.4　电阻210

5.1.5　电容器214

5.1.6　金扩散工艺218

5.1.7　肖特基势垒二极管222

5.2　元件隔离工艺229

5.2.1　前言229

5.2.2　pn结隔离236

5.2.3　绝缘层隔离238

5.2.4　空间隔离（台面腐蚀型隔离）240

5.2.5　集电极扩散隔离（CDI）240

5.2.6　选择氧化隔离（等平面隔离）242

5.3　双极型数字集成电路的特性和设计245

5.3.1　双极型数字集成电路的逻辑功能245

5.3.2　数字集成电路的分类250

5.3.3　双极型数字集成电路的一般特性251

5.3.4　基本电路的设计和特性254

5.4　双极型线性集成电路的特性和设计274

5.4.1　前言274

5.4.2　差动放大电路的基本特性274

5.4.3　运算放大器的电路结构286

5.5　双极型集成电路的版图布局方法297

5.5.1　前言297

5.5.2　元件的版图布局方法298

5.5.3　互连线299

5.5.4　经济设计302

第6章　MOS集成电路的设计305

6.1　MOS器件和MOS电路305

6.1.1　MOS器件的种类305

6.1.2　MOS电路方式305

6.1.3　静态电路和动态电路307

6.2.1　传输特性311

6.2　直流特性的设计311

6.2.2　导通电平和截止电平313

6.2.3　噪声容限315

6.3　过渡特性设计316

6.3.1　截止时间316

6.3.2　导通波形319

6.3.3　关于过渡特性的其他效应320

6.4　版图布局方法321

6.4.1　电路的版图布局321

6.4.2　寄生MOS晶体管和栅保护电路323

6.5.2　互补型MOS（C-MOS）电路325

6.5.1 ED型MOS电路325

6.5　新技术325

6.5.3 n沟道MOS电路326

6.6　MOS和双极型集成电路的比较327

6.6.1　引言327

6.6.2　制造工序和组装328

6.6.3　互连328

6.6.4　集成密度和集成注入逻辑（IIL）329

6.6.5　工作比较331

第7章　单片型大规模集成电路的设计337

7.1　大规模集成电路的设计方式337

7.1.1　大规模集成电路的问题337

7.1.2　固定布线方式338

7.2　大规模集成电路的成本339

7.1.3　选择布线方式339

7.3　大规模集成电路的设计顺序342

7.3.1　系统设计342

7.3.2　大规模集成电路的设计343

7.4　计算机辅助设计的引入345

7.4.1 计算机辅助设计引入的必要性345

7.4.2 电路设计用的计算机辅助设计345

7.4.3　逻辑设计用计算机辅助设计346

7.4.4　版图布局设计用计算机辅助设计348

8.1　前言351

8.2　半导体芯片的键合技术351

的组装技术351

第8章 混合集成电路和大规模混合集成电路351

8.2.1　合金键合技术352

8.2.2　固相键合技术353

8.2.3　熔焊技术362

8.3　混合大规模集成电路用的芯片367

8.3.1　软引线型368

8.3.2　芯片端点型370

8.3.3　传统的芯片375

8.3.4　其它的芯片376

8.4　芯片的键合方法376

8.4.1　背面键合法377

8.4.2　倒装键合法381

8.4.3　其它的键合方法390

8.5　用于混合大规模集成电路的实例396

9.1　晶片的测试和分割400

9.1.1　晶片抽样检验401

9.1.2　晶片探针测试401

9.1.3　晶片的分割402

9.1.4　外观检查402

9.2　键合403

9.2.1　小片键合403

9.2.2　引线键合404

9.2.3　面朝下键合406

9.3　封装409

9.3.1　电阻熔焊法409

第9章　大规模集成电路及单片式集成电路的组装409

9.3.2　低熔点焊锡及玻璃法410

9.3.3　树脂模塑法412

第10章　集成电路、大规模集成电路的测试方法414

10.1 前言414

10.2　结构分析415

10.3　构成元件的电学特性测试416

10.4　数字集成电路的特性417

10.4.1　直流特性417

10.4.2　开关特性422

10.5.1　直流特性424

10.5　线性集成电路的特性424

10.5.2　交流特性428

10.6　集成电路自动测试仪433

10.6.1　集成电路测试仪的选择标准和必要性434

10.6.2　集成电路测试仪的功能434

10.6.3　集成电路测试仪的程序方式436

10.6.4　集成电路测试仪功能的扩大436

10.6.5　集成电路测试仪的实例437

第11章　集成电路及大规模集成电路的应用441

11.1　线性仪器441

11.1.1　民用设备441

11.1.2　通信设备449

11.2　大规模集成电路系统460

11.2.1　逻辑门电路及大规模集成电路系统461

11.2.2　电子计算机与大规模集成电路464

11.2.3　集成化存储器473

11.3　固体成象技术491

11.3.1　矩阵型固体摄象装置492

11.3.2　采用电荷耦合器件（CCD）的摄象装置497

11.3.3　文字和数字显示装置499

第12章　集成电路的可靠性502

12.1　前言502

1 2.2　可靠性概述503

12.2.1　失效率503

12.2.2　失效率的分布图504

12.2.3　串并联系统的置信度505

1 2.3　系统可靠性的设计和预测507

12.4　集成电路的可靠性设计508

12.4.1　电路设计时的考虑508

12.4.2　结构设计时的考虑509

12.5　集成电路的可靠性保证510

12.5.1　概述510

12.5.2　筛选试验511

12.5.3　可靠性试验512

12.5.4　抽样检验与批允许不合格率519

12.5.5　制造工艺的管理524

12.5.6　科学卫星上所用集成电路的质量保证试验实例525

12.6　集成电路的失效分析527

12.6.1　集或电路的失效模式527

12.6.2　pn结和表面退化527

12.6.3　互连线的失效529

12.6.4　键合不良531

12.6.5　树脂模塑型集成电路的失效532

12.7　可靠性数据532

参考文献535