CMOS集成电路原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

杜杯昌，肖怀宝，黄玲玲 著

图书标签:

• CMOS
• 集成电路
• 模拟电路
• 数字电路
• 半导体
• 电子工程
• 电路设计
• 微电子学
• VLSI
• MOSFET

店铺： 广影图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118046458

商品编码：29732811930

包装：平装

出版时间：2006-09-01

基本信息

书名：CMOS集成电路原理与应用

定价：33.00元

作者：杜杯昌,肖怀宝,黄玲玲

出版社：国防工业出版社

出版日期：2006-09-01

ISBN：9787118046458

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

---

内容提要

---

本书主要论述了CMOS集成电路的基本理论和应用。主要内容包括：CMOS集成电路的工艺；CMOS模拟集成电路的基本组成单元MCOS器件；CMOS模拟集成电路中的各种电路模块：基本放大器、恒流源电路、差分放大器；集成电路的应用：包括运算放大器、开关电流技术、集成电压比较器、数／模转换与模/数转换电路以及相乘器等；后介绍CMOS数字集成电路的相关知识。书中配备了大量的PSpice仿真分析。
本书作为CMOS模拟集成电路的教材，可供工科电子通信类本科生使用，也可供相关专业的技术人员参考。

目录

---

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

《微电子器件工艺与可靠性》 书籍简介 在当今数字时代，微电子技术已成为驱动社会进步的基石，从掌上设备到超级计算机，无不依赖于高度集成的微小芯片。然而，一颗颗精密微小的集成电路并非凭空而来，其背后是极其复杂且精密的制造工艺以及对器件可靠性的不懈追求。本书《微电子器件工艺与可靠性》将带领读者深入探究这一至关重要的领域，揭示微电子器件从设计到生产，再到长久稳定运行的完整链条。 本书并非一本关于电路原理的介绍，也并非一本关于集成电路设计的讲解。它专注于微电子器件本身是如何被制造出来的，以及这些器件如何在严苛的环境中保持其设计性能，不至于过早失效。我们将从最基础的材料科学讲起，逐步深入到芯片制造的每一个关键步骤，并详细阐述影响器件可靠性的各种因素，以及如何通过工艺优化和设计保障来提升器件的寿命和稳定性。 第一部分：微电子器件的基石——材料与基础 任何电子器件的性能都离不开其所使用的材料。本书将在这一部分详细介绍在微电子制造中扮演核心角色的各类材料。 半导体材料： 硅（Si）作为最广泛使用的半导体材料，其晶体生长、提纯、外延生长等工艺将是重点。我们将探讨不同晶体取向、掺杂浓度对半导体性能的影响。同时，也会介绍其他重要的半导体材料，如锗（Ge）、砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）等，以及它们在特定应用中的优势与挑战。 绝缘材料： 氧化硅（SiO2）、氮化硅（Si3N4）、高介电常数（High-k）材料等在晶体管栅极、隔离层、钝化层等方面的应用至关重要。本书将深入剖析这些材料的介电常数、击穿电场、热稳定性等关键参数，以及它们的沉积、图案化和刻蚀工艺。 导电材料： 铝（Al）、铜（Cu）、钨（W）、多晶硅等金属和导电化合物在互连线、栅电极、接触孔等结构中的应用。我们将讨论它们的电阻率、可靠性（如电迁移）、以及在不同工艺步骤中的选择依据。 光刻胶与显影液： 光刻是微电子制造中最核心的工艺之一，本书将详细介绍不同类型的光刻胶（正性、负性、抗反射层等）的化学成分、曝光机理、以及与之匹配的显影液和显影过程。 第二部分：芯片制造的核心工艺 这一部分将系统地介绍集成电路制造中的一系列关键工艺步骤，这些步骤共同协作，将设计图转化为实际的半导体器件。 硅片制备（Wafer Fabrication）： 从单晶硅棒的生长到硅片的抛光，每一步都要求极高的精度。我们将探讨CZ法（Czochralski method）和FZ法（Float Zone method）的区别，以及硅片表面缺陷控制的重要性。 薄膜沉积（Thin Film Deposition）： 各种薄膜的形成是构建器件层叠结构的基础。 氧化： 热氧化、湿氧化、干氧化等不同方法的原理、优缺点及应用场景。 外延（Epitaxy）： 化学气相沉积（CVD）过程，特别是原子层沉积（ALD）在高精度薄膜制备中的作用。 物理气相沉积（PVD）： 溅射（Sputtering）和蒸发（Evaporation）技术在金属和某些绝缘层沉积中的应用。 光刻（Photolithography）： 介绍不同波长光源（如g线、i线、KrF、ArF、EUV）的光刻技术，以及掩模版（Mask/Reticle）的制作。关键在于理解光刻的衍射效应、焦深限制以及工艺窗口。 刻蚀（Etching）： 干法刻蚀（Dry Etching）： 等离子体刻蚀（Plasma Etching）、反应离子刻蚀（RIE）等，强调其各向异性和选择性。 湿法刻蚀（Wet Etching）： 使用化学溶液进行刻蚀，讨论其各向同性特征。 掺杂（Doping）： 扩散（Diffusion）： 高温工艺，讨论掺杂剂的浓度分布。 离子注入（Ion Implantation）： 精确控制掺杂剂剂量和深度，介绍离子源、加速器和退火过程。 化学机械抛光（CMP - Chemical Mechanical Planarization）： 在多层互连结构中，保持表面平整至关重要，CMP是实现这一目标的关键技术。 互连（Interconnect）： 构建器件内部和芯片之间连接的金属导线。介绍多晶硅栅、金属栅、钨插塞、铜互连（Damascene工艺）等技术的演进。 封装（Packaging）： 将制造好的芯片固定、保护并与外部电路连接的过程。介绍引线键合、倒装芯片、晶圆级封装等技术。 第三部分：微电子器件的可靠性挑战与保障 制造出功能正常的器件只是第一步，保证其在预期的工作寿命内稳定运行，才是微电子产业的核心追求。本部分将深入探讨影响器件可靠性的关键因素。 电迁移（Electromigration）： 在高电流密度下，金属原子发生迁移，导致断路或短路。我们将分析电迁移的机理、影响因素（电流密度、温度、金属材料、晶粒结构），以及减缓电迁移的方法。 栅氧化击穿（Gate Oxide Breakdown）： 栅氧化层是晶体管的核心绝缘层，其击穿会直接导致器件失效。我们将探讨场致电子注入（F-N tunneling）、热电子注入（TID）、以及栅氧化层中的缺陷对击穿的影响。 热诱导失效（Thermal Induced Failure）： 热应力（Thermal Stress）： 不同材料的热膨胀系数差异在温度变化时产生的应力，可能导致器件开裂或分层。 高温下的化学反应： 如接触孔的金属-半导体反应（Silicide formation, spiking）等。 腐蚀与污染（Corrosion and Contamination）： 微量的化学物质或金属离子可能导致器件性能下降甚至失效。我们将讨论洁净室环境控制、化学品纯度要求以及清洗工艺的重要性。 光诱导效应（Light Induced Effects）： 在某些特定应用中，光照可能影响器件的性能，例如光电导效应。 结温与散热（Junction Temperature and Heat Dissipation）： 器件工作过程中产生的热量必须有效散发，过高的结温会加速各种老化机制。我们将探讨散热设计、热阻等概念。 闩锁效应（Latch-up）： 在CMOS电路中，寄生PNP和NPN晶体管可能形成一个正反馈回路，导致大电流流过，烧毁器件。我们将分析其形成机理，并介绍抑制闩锁效应的结构设计和工艺措施。 可靠性测试与评估： 加速寿命测试（Accelerated Life Testing）： 通过提高温度、电压、湿度等条件来加速器件老化，预测其在正常工作条件下的寿命。 可靠性指标： 如MTTF（Mean Time To Failure）、FIT（Failure In Time）等。 失效分析（Failure Analysis）： 各种先进的显微镜技术（SEM, TEM）、能谱分析（EDX）、X射线成像等用于定位和分析失效原因。 工艺诱导的可靠性问题： 制造过程中的缺陷、应力、掺杂不均匀等都可能成为可靠性隐患。本书将强调“设计可制造性”（Design for Manufacturability, DFM）和“设计可靠性”（Design for Reliability, DFR）的重要性。 第四部分：先进制造与未来展望 本书的最后一部分将简要介绍当前微电子制造的前沿技术和未来的发展趋势，这些都离不开对工艺和可靠性的持续探索。 EUV光刻（Extreme Ultraviolet Lithography）： 介绍其原理、挑战和在缩小特征尺寸方面的关键作用。 三维（3D）集成技术： 垂直堆叠多层芯片，提高集成度和性能，但对工艺和可靠性提出了更高要求。 新材料的应用： 如III-V族材料、二维材料（如石墨烯）在高性能晶体管中的潜力。 AI在工艺优化中的应用： 如何利用机器学习和大数据分析来提高良率和预测可靠性。 《微电子器件工艺与可靠性》旨在为读者提供一个全面而深入的视角，了解微电子器件如何从基础材料经过一系列复杂的制造流程，最终形成我们日常生活中不可或缺的高科技产品。本书适合从事微电子制造、器件研发、工艺工程师、以及对芯片生产过程感兴趣的专业人士和学生阅读。通过掌握这些知识，读者将能更好地理解当前芯片技术的瓶颈与未来发展的方向，并为解决实际工程问题提供坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

对于一个更偏向于模拟集成电路领域的学习者来说，这本书的价值主要体现在它对“权衡”（Trade-off）哲学的深刻阐释。在模拟电路设计中，一切都是妥协的艺术——速度、功耗、噪声、增益、面积，你不可能全部都达到最优。这本书没有简单地给出“最佳”的答案，而是通过大量的对比分析，教会我们如何根据应用场景来权衡这些矛盾的指标。例如，在讲解低压偏置电路时，它清晰地对比了负反馈偏置和电流镜偏置在温度稳定性、工艺容差上的差异，并给出了明确的设计指导方针。阅读这本书的过程，更像是在磨练我的设计直觉。此外，对于噪声分析这块，它不仅涵盖了基本的电阻热噪声和沟道热噪声，还深入探讨了闪烁噪声（1/f噪声）的来源和抑制方法，这对射频前端和高精度传感器接口的设计至关重要。总而言之，它为我构建了一个坚实且实用的模拟IC设计思维框架。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的评价是：它极具“工具性”和“参考价值”，但阅读体验上，它的风格更偏向于一本严谨的工程手册，而非轻松愉快的科普读物。全书的语言组织非常精炼，几乎没有冗余的表达，每一个句子都承载着具体的信息量。如果你期望从中学到如何用Python或Matlab脚本来仿真设计流程，这本书可能不会提供太多这方面的内容，它的核心始终围绕在晶体管级别的物理行为和电路拓扑结构。对于初次接触的读者，可能需要配合一些EDA工具的使用教程才能更好地消化其中的设计流程部分。我特别欣赏它对版图与电路性能相互影响的讨论，例如交叉耦合、匹配技术等，这些细节是仿真软件很难直接教会读者的“工程智慧”。这本书成功地架设了从半导体物理到实际电路设计的桥梁，但要真正跨越过去，读者自身也需要投入大量的精力去实践和验证书中的每一个结论。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最大感受是“体系的完整性”。它没有将CMOS电路设计视为孤立的模块集合，而是将其置于一个完整的半导体器件和系统背景下来考察。从最底层的载流子输运模型讲起，逐步过渡到标准单元库的构建逻辑，再到更高层次的系统级功耗管理策略，一条清晰的脉络贯穿始终，让人能够宏观地把握整个IC设计的生态。这种全景式的视角，对于那些未来想从事系统架构设计而非纯粹晶体管设计的人来说，尤其宝贵。它教会我理解为什么某些架构上的选择会直接导致工艺节点的兼容性问题，或者为什么在迁移到新工艺时，必须重新审视时序裕度。从这个角度看，这本书的价值已经超越了一本单纯的技术书籍，它更像是一部关于现代集成电路工程学的“方法论”指南。它的内容厚重且扎实，绝对值得所有相关领域的从业者和学生反复研读。

评分☆☆☆☆☆

我以一个在设计院工作了几年，但最近需要重新拾起基础知识的工程师的视角来看待这本书，坦白说，它的深度和广度远超出了我的预期。我原本以为这只是一本翻来覆去炒冷饭的教材，没想到它在某些关键章节的处理上，展现出了令人耳目一新的专业洞察力。尤其是在CMOS工艺的详细介绍部分，作者对各种寄生效应（如栅极串联电阻、扩散电容等）的物理成因和对电路性能的影响进行了极为细致的剖析。这对我解决实际电路中的一些“疑难杂症”提供了极大的帮助，比如为什么在特定工艺节点下，高阻抗节点的驱动能力会显著下降。书中的案例分析部分也颇具匠心，它没有采用那种教科书式的理想化例子，而是选取了几个在实际芯片设计中经常遇到的瓶颈问题，然后引导读者一步步利用书中学到的原理去优化设计。那种感觉就像是参与了一次高水平的内部技术研讨会，受益匪浅。虽然全书的篇幅不薄，但行文流畅，逻辑性极强，即使是隔了很久再回头看某些章节，也能迅速找到思路，这体现了作者对内容组织能力的高超掌控。

评分☆☆☆☆☆

这本关于CMOS集成电路原理与应用的教材，简直是为我们这些刚刚接触这个领域的工科生量身打造的！我记得我拿到这本书的时候，首先被它那清晰的结构和详实的图示吸引住了。理论部分讲解得极其透彻，从最基本的PN结、MOSFET的工作原理开始，层层递进，毫不含糊。特别是关于亚阈值区和饱和区的分析，作者居然能用如此直观的方式把那些复杂的微分方程阐释清楚，读起来完全没有那种枯燥乏味的感觉。书中的公式推导每一步都清晰可见，不像有些参考书，恨不得把一长串公式啪地一下甩在你面前，让你自己去猜中间的跳跃。更让我惊喜的是，它并没有止步于理论，而是非常务实地将理论与实际应用紧密结合。比如在讲解运放设计时，不仅分析了各种非理想因素的影响，还给出了具体的版图设计考量，这对于我们未来想在IC设计领域有所建树的同学来说，简直是无价之宝。我感觉，这本书不仅仅是知识的传递，更像是一位经验丰富的导师，手把手地教你如何像一个真正的电路工程师那样去思考和设计。唯一的小遗憾可能就是，对于更前沿的FinFET技术着墨稍浅，但考虑到它作为入门级教材的定位，已经非常出色了。