本书从半导体器件物理、制造工艺到版图设计技巧，从无源元件到有源器件，从元件匹配到管芯组装，以系统化的方式讲解了模拟集成电路版图设计的各个环节。本书首先介绍了半导体器件物理、模拟集成电路的典型制造工艺，以及常见器件的失效机理；其次着重探讨了各类无源元件（包括电阻、电容和电感）的寄生效应、版图设计及匹配性问题，以及不同类型的二极管、双极型晶体管和场效应晶体管的版图设计与典型应用；最后讨论了有关器件合并、保护环、静电防护结构，以及构造焊盘、组装管芯等专题知识。
- 理解器件物理基础：掌握半导体、PN结、双极型晶体管和MOS晶体管的基本原理，为版图设计奠定理论基础。
- 掌握制造工艺知识：了解硅制造、图形化、氧化、扩散、离子注入等工艺步骤，使版图设计与实际工艺紧密结合。
- 减少失效风险：识别电过应力、沾污、表面效应和少数载流子注入等失效机理，在设计阶段避免潜在缺陷。
- 优化无源元件设计：掌握电阻、电容和电感的寄生效应与匹配技巧，提升电路性能的准确性和稳定性。
- 提升器件布局技巧：学习双极型晶体管、二极管和场效应晶体管的版图设计方法，以及器件合并和保护环等高级技术。
★★★
中级
入门初级中级进阶高级
- 集成电路专业学生：高年级本科生和研究生，系统学习版图设计理论与方法。
- 模拟IC设计工程师：需要深入理解版图对电路性能影响，提升设计可靠性的从业者。
- 版图设计人员：专注于模拟电路布局，希望掌握高级匹配技术和失效防护的专业人士。
- 半导体工艺工程师：了解器件物理与工艺交互，优化制造流程的工程技术人员。
- 基础优先：建议先通读第1-4章，掌握器件物理和制造工艺，为后续版图设计打下坚实基础。
- 重点章节：第6-8章关于无源元件和匹配的内容是核心，需反复研读并配合习题练习。
- 实践结合：阅读第9-13章时，可结合具体工艺文件进行版图设计练习，加深理解。
- 专题深入：第14-15章涉及高级专题，建议在掌握前序内容后精读，并思考实际应用场景。
- 系统知识：全面掌握模拟电路版图设计从器件物理到管芯组装的完整知识体系。
- 失效防护：学会识别和避免常见失效机理，提升电路的可靠性和耐久性。
- 匹配技巧：精通电阻、电容和晶体管的匹配规则，显著提高电路精度。
- 工艺理解：深入理解制造工艺对版图设计的约束，使设计更符合生产实际。
- 实战能力：通过习题和案例，培养独立完成复杂版图设计的能力。
📖 书籍简介
本书是模拟集成电路版图设计领域的权威著作，自出版以来一直受到广大读者的欢迎。本书首先介绍了半导体器件物理、模拟集成电路的典型制造工艺，以及常见器件的失效机理；其次着重探讨了各类无源元件（包括电阻、电容和电感）的寄生效应、版图设计及匹配性问题，以及不同类型的二极管、双极型晶体管和场效应晶体管的版图设计与典型应用；最后讨论了有关器件合并、保护环、静电防护结构，以及构造焊盘、组装管芯等专题知识。这些相关内容既可以用作集成电路科学与工程专业高年级本科生和研究生课程的授课材料，对于模拟集成电路的版图设计人......
●译者序
前言
致谢
第1章器件物理1
1.1半导体1
1.2PN结9
1.3双极型晶体管18
1.4MOS晶体管22
1.5结型场效应晶体管28
1.6本章小结30
习题30
参考文献32
第2章半导体制造33
2.1硅制造工艺33
2.2图形化35
2.3氧化层的生长与去除37
2.4扩散与离子注入43
2.5硅的淀积与刻蚀48
2.6隔离51
2.7金属互连55
2.8组装64
2.9本章小结67
习题67
参考文献69
第3章版图70
3.1版图编辑器71
3.2设计规则79
3.3图形生成88
3.4本章小结93
习题93
参考文献94
第4章代表性工艺95
4.1标准的双极型工艺95
4.2多晶硅栅CMOS工艺106
4.3模拟BiCMOS工艺119
4.4本章小结136
习题136
第5章失效机理139
5.1电过应力139
5.2沾污155
5.3表面效应158
5.4少数载流子注入175
5.5本章小结187
习题188
参考文献190
第6章电阻191
6.1电阻率与方块电阻191
6.2电阻的版图193
6.3电阻值的变化195
6.4电阻的寄生效应200
6.5不同类型电阻的比较202
6.6调整电阻值214
6.7本章小结223
习题224
参考文献225
第7章电容与电感226
7.1电容226
7.2电感247
7.3本章小结254
习题254
参考文献256
第8章电阻和电容的失配与匹配257
8.1失配257
8.2失配的原因259
8.3匹配规则295
8.4本章小结303
习题303
参考文献305
第9章双极型晶体管306
9.1双极型晶体管的工作原理307
9.2标准双极型小信号晶体管315
9.3CMOS与BiCMOS工艺中的小信号双极型晶体管333
9.4本章小结348
习题348
参考文献350
第10章双极型晶体管的应用351
10.1功率双极型晶体管351
10.2匹配双极型晶体管369
10.3双极型晶体管匹配规则382
10.4本章小结387
习题388
参考文献390
第11章二极管391
11.1标准双极型工艺二极管392
11.2CMOS及BiCMOS工艺二极管404
11.3匹配二极管414
11.4本章小结420
习题420
参考文献421
第12章场效应晶体管422
12.1MOS晶体管工作原理422
12.2构造CMOS晶体管435
12.3非易失性存储器460
12.4结型场效应晶体管467
12.5本章小结472
习题472
参考文献474
第13章MOS晶体管的应用475
13.1功率MOS晶体管475
13.2匹配MOS晶体管504
13.3MOS晶体管的匹配规则522
13.4本章小结527
习题527
参考文献529
第14章专题讨论530
14.1器件合并530
14.2少数载流子保护环540
14.3单层金属互连546
14.4静电保护550
14.5本章小结573
习题573
参考文献576
第15章组装管芯577
15.1管芯面积估算577
15.2布图规划585
15.3构建焊块环589
15.4人工顶层互连599
15.5最终版图检查608
15.6本章小结610
习题610
附录612
附录A立方晶体的米勒指数612
附录B版图设计规则范例613
附录C数学推导617
附录D三分之一律628
前言
致谢
第1章器件物理1
1.1半导体1
1.2PN结9
1.3双极型晶体管18
1.4MOS晶体管22
1.5结型场效应晶体管28
1.6本章小结30
习题30
参考文献32
第2章半导体制造33
2.1硅制造工艺33
2.2图形化35
2.3氧化层的生长与去除37
2.4扩散与离子注入43
2.5硅的淀积与刻蚀48
2.6隔离51
2.7金属互连55
2.8组装64
2.9本章小结67
习题67
参考文献69
第3章版图70
3.1版图编辑器71
3.2设计规则79
3.3图形生成88
3.4本章小结93
习题93
参考文献94
第4章代表性工艺95
4.1标准的双极型工艺95
4.2多晶硅栅CMOS工艺106
4.3模拟BiCMOS工艺119
4.4本章小结136
习题136
第5章失效机理139
5.1电过应力139
5.2沾污155
5.3表面效应158
5.4少数载流子注入175
5.5本章小结187
习题188
参考文献190
第6章电阻191
6.1电阻率与方块电阻191
6.2电阻的版图193
6.3电阻值的变化195
6.4电阻的寄生效应200
6.5不同类型电阻的比较202
6.6调整电阻值214
6.7本章小结223
习题224
参考文献225
第7章电容与电感226
7.1电容226
7.2电感247
7.3本章小结254
习题254
参考文献256
第8章电阻和电容的失配与匹配257
8.1失配257
8.2失配的原因259
8.3匹配规则295
8.4本章小结303
习题303
参考文献305
第9章双极型晶体管306
9.1双极型晶体管的工作原理307
9.2标准双极型小信号晶体管315
9.3CMOS与BiCMOS工艺中的小信号双极型晶体管333
9.4本章小结348
习题348
参考文献350
第10章双极型晶体管的应用351
10.1功率双极型晶体管351
10.2匹配双极型晶体管369
10.3双极型晶体管匹配规则382
10.4本章小结387
习题388
参考文献390
第11章二极管391
11.1标准双极型工艺二极管392
11.2CMOS及BiCMOS工艺二极管404
11.3匹配二极管414
11.4本章小结420
习题420
参考文献421
第12章场效应晶体管422
12.1MOS晶体管工作原理422
12.2构造CMOS晶体管435
12.3非易失性存储器460
12.4结型场效应晶体管467
12.5本章小结472
习题472
参考文献474
第13章MOS晶体管的应用475
13.1功率MOS晶体管475
13.2匹配MOS晶体管504
13.3MOS晶体管的匹配规则522
13.4本章小结527
习题527
参考文献529
第14章专题讨论530
14.1器件合并530
14.2少数载流子保护环540
14.3单层金属互连546
14.4静电保护550
14.5本章小结573
习题573
参考文献576
第15章组装管芯577
15.1管芯面积估算577
15.2布图规划585
15.3构建焊块环589
15.4人工顶层互连599
15.5最终版图检查608
15.6本章小结610
习题610
附录612
附录A立方晶体的米勒指数612
附录B版图设计规则范例613
附录C数学推导617
附录D三分之一律628
(美)艾伦·黑斯廷斯(Alan Hastings) 著 严利人,梁仁荣,许军 译
艾伦·黑斯廷斯（Alan Hastings）毕业于美国佛罗里达大学电气工程专业，德州仪器公司院士（TI Fellow），模拟集成电路设计和版图领域的权威，在集成电路的设计、制造及可靠性分析、制造工艺、模拟电路版图设计等方面积累了深厚的理论知识和丰富的实践经验。他的研究和工作成果对模拟集成电路的发展产生了重要影响。
Alan Hastings不仅是一位杰出的工程师，也是一位热心的教育者。他在佛罗里达大学电气与计算机工程系设立了Alan Hastings Faculty Fellow奖学金，支持在电气工程领域有杰出贡献的教授，并多年来一直在该系的外部咨询委员会任职，为行业和学术界之间的......
Alan Hastings不仅是一位杰出的工程师，也是一位热心的教育者。他在佛罗里达大学电气与计算机工程系设立了Alan Hastings Faculty Fellow奖学金，支持在电气工程领域有杰出贡献的教授，并多年来一直在该系的外部咨询委员会任职，为行业和学术界之间的......
📑 章节目录
- 器件物理
- 半导体制造
- 版图
- 代表性工艺
- 失效机理
- 电阻
- 电容与电感
- 电阻和电容的失配与匹配
- 双极型晶体管
- 双极型晶体管的应用
- 二极管
- 场效应晶体管
- MOS晶体管的应用
- 专题讨论
- 组装管芯
