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| 編輯推薦： |
作者具有渊博的集成电路版图设计知识和丰富的实践经验；
模拟电路版图设计方面少有的经典之作。
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| 內容簡介： |
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本书以实用和权威性的观点全面论述了模拟集成电路版图设计中所涉及的各种问题及目前的研究成果。书中介绍了半导体器件物理与工艺、失效机理等内容；基于模拟集成电路设计所采用的三种基本工艺：标准双极工艺、多晶硅栅CMOS工艺和模拟BiCMOS工艺；重点探讨了无源器件的设计与匹配性问题，二极管设计，双极型晶体管和场效应晶体管的设计与应用，以及某些专门领域的内容，包括器件合并、保护环、焊盘制作、单层连接、ESD结构等。*后介绍了有关芯片版图的布局布线知识。
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| 關於作者： |
Alan Hastings， 美国TI（德州仪器）教授级工程师，具有渊博的集成电路版图设计知识和丰富的实践经验。
张为，博士，天津大学微电子学院教授，博士生导师。研究方向包括数字信号处理VLSI与通信系统，射频集成电路设计，图像分析与模式识别。
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| 目錄：
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目录
第1章器件物理1
1.1半导体1
1.1.1产生与复合3
1.1.2非本征（杂质）半导体5
1.1.3扩散和漂移7
1.2PN结9
1.2.1耗尽区9
1.2.2PN结二极管11
1.2.3肖特基二极管13
1.2.4齐纳二极管14
1.2.5欧姆接触15
1.3双极型晶体管16
1.3.1Beta18
1.3.2I-V特性19
1.4MOS晶体管20
1.4.1阈值电压22
1.4.2I-V特性23
1.5JFET晶体管25
1.6小结27
1.7习题28
第2章半导体制造30
2.1硅制造30
2.1.1晶体生长30
2.1.2晶圆制造31
2.1.3硅的晶体结构32
2.2光刻技术33
2.2.1光刻胶33
2.2.2光掩模和掩模版34
2.2.3光刻35
2.3氧化物生长和去除35
2.3.1氧化物生长和淀积35
2.3.2氧化物去除37
2.3.3氧化物生长和去除的其他
效应38
2.3.4硅的局部氧化（LOCOS）40
2.4扩散和离子注入41
2.4.1扩散42
2.4.2扩散的其他效应43
2.4.3离子注入45
2.5硅淀积和刻蚀46
2.5.1外延47
2.5.2多晶硅淀积48
2.5.3介质隔离49
2.6金属化51
2.6.1铝淀积及去除52
2.6.2难熔阻挡金属53
2.6.3硅化55
2.6.4夹层氧化物、夹层氮化物和
保护层56
2.6.5铜金属化58
2.7组装60
2.7.1安装与键合61
2.7.2封装63
2.8小结64
2.9习题64
第3章典型工艺66
3.1标准双极工艺66
3.1.1本征特性66
3.1.2制造顺序67
3.1.3可用器件71
3.1.4工艺扩展77
3.2多晶硅栅CMOS工艺80
3.2.1本质特征81
3.2.2制造顺序81
3.2.3可用器件87
3.2.4工艺扩展92
3.3模拟BiCMOS96
3.3.1本质特征96
3.3.2制造顺序97
3.3.3可用器件102
3.3.4工艺扩展106
3.4小结110
3.5习题110
第4章失效机制113
4.1电过应力113
4.1.1静电漏放（ESD）113
4.1.2电迁徙115
4.1.3介质击穿117
4.1.4天线效应119
4.2玷污121
4.2.1干法腐蚀122
4.2.2可动离子玷污123
4.3表面效应125
4.3.1热载流子注入125
4.3.2齐纳蠕变128
4.3.3雪崩诱发衰减130
4.3.4负偏置温度不稳定性131
4.3.5寄生沟道和电荷分散132
4.4寄生效应139
4.4.1衬底去偏置140
4.4.2少子注入143
4.4.3衬底效应153
4.5小结154
4.6习题155
第5章电阻157
5.1电阻率和方块电阻（薄层
电阻）157
5.2电阻版图159
5.3电阻变化162
5.3.1工艺变化162
5.3.2温度变化163
5.3.3非线性164
5.3.4接触电阻166
5.4电阻的寄生效应167
5.5不同电阻类型的比较170
5.5.1基区电阻170
5.5.2发射区电阻171
5.5.3基区埋层电阻172
5.5.4高值薄层电阻172
5.5.5外延埋层电阻175
5.5.6金属电阻176
5.5.7多晶硅电阻177
5.5.8NSD和PSD电阻179
5.5.9N阱电阻180
5.5.10薄膜电阻181
5.6调整电阻阻值182
5.6.1调节电阻（Tweaking Resistor）182
5.6.2微调电阻184
5.7小结191
5.8习题191
第6章电容和电感193
6.1电容193
6.1.1电容的变化198
6.1.2电容的寄生效应201
6.1.3电容比较202
6.2电感210
6.2.1电感寄生效应212
6.2.2电感的制作214
6.3小结215
6.4习题216
第7章电阻和电容的匹配218
7.1失配的测量218
7.2失配的原因220
7.2.1随机变化220
7.2.2工艺偏差223
7.2.3互连寄生224
7.2.4版图移位225
7.2.5刻蚀速率的变化227
7.2.6光刻效应229
7.2.7扩散相互作用230
7.2.8氢化231
7.2.9机械应力和封装漂移232
7.2.10应力梯度234
7.2.11温度梯度和热电效应242
7.2.12静电影响246
7.3器件匹配规则253
7.3.1电阻匹配规则253
7.3.2电容匹配规则256
7.4小结259
7.5习题259
第8章双极型晶体管262
8.1双极型晶体管的工作原理262
8.1.1值下降263
8.1.2雪崩击穿264
8.1.3热击穿和二次击穿265
8.1.4NPN晶体管的饱和状态267
8.1.5寄生PNP管的饱和态270
8.1.6双极晶体管的寄生效应272
8.2 标准双极型小信号晶体管274
8.2.1标准双极型NPN晶体管274
8.2.2标准双极工艺衬底PNP
晶体管279
8.2.3标准双极型横向PNP
晶体管282
8.2.4高电压双极型晶体管289
8.2.5超（Super-Beta）NPN
晶体管291
8.3CMOS和BiCMOS工艺小信号
双极型晶体管292
8.3.1CMOS工艺PNP晶体管292
8.3.2浅阱（Shallow-Well）
晶体管295
8.3.3模拟BiCMOS双极型
晶体管297
8.3.4高速双极型晶体管299
8.3.5多晶硅发射极晶体管301
8.3.6氧化隔离（Oxide-Isolated）
晶体管302
8.3.7锗硅晶体管305
8.4小结306
8.5习题307
第9章双极型晶体管的应用309
9.1功率双极型晶体管309
9.1.1NPN功率晶体管的失效
机理310
9.1.2功率NPN晶体管的版图316
9.1.3PNP功率晶体管323
9.1.4饱和检测与限制324
9.2双极型晶体管匹配327
9.2.1随机变化328
9.2.2发射区简并330
9.2.3NBL阴影331
9.2.4热梯度332
9.2.5应力梯度336
9.2.6填充物诱生应力327
9.2.7系统失配的其他因素339
9.3双极型晶体管匹配设计规则340
9.3.1纵向晶体管匹配规则340
9.3.2横向晶体管匹配规则343
9.4小结345
9.5习题345
第10章二极管349
10.1标准双极工艺二极管349
10.1.1二极管连接形式的
晶体管349
10.1.2齐纳二极管351
10.1.3肖特基二极管357
10.1.4功率二极管361
10.2CMOS和BiCMOS工艺
二极管363
10.2.1CMOS结型二极管363
10.2.2CMOS和BiCMOS肖特基
二极管364
10.3匹配二极管365
10.3.1匹配PN结二极管365
10.3.2匹配齐纳二极管367
10.3.3匹配肖特基二极管368
10.4小结368
10.5习题368
第11章场效应晶体管370
11.1MOS晶体管的工作原理371
11.1.1MOS晶体管建模371
11.1.2晶体管的寄生参数376
11.2构造CMOS晶体管384
11.2.1绘制MOS晶体管版图384
11.2.2N阱和P阱工艺386
11.2.3沟道终止注入389
11.2.4阈值调整注入390
11.2.5按比例缩小晶体管392
11.2.6不同的结构395
11.2.7背栅接触399
11.3浮栅晶体管402
11.3.1浮栅晶体管的工作原理403
11.3.2单层多晶硅EEPROM
存储器406
11.4JFET晶体管408
11.4.1JFET建模408
11.4.2JFET的版图409
11.5小结412
11.6习题412
第12章MOS晶体管的应用415
12.1扩展电压晶体管415
12.1.1LDD和DDD晶体管416
12.1.2扩展漏区晶体管419
12.1.3多层栅氧化（multiple
gate oxide）421
12.2功率MOS晶体管423
12.2.1MOS安全工作区424
12.2.2常规MOS功率晶体管428
12.2.3DMOS晶体管435
12.3MOS晶体管的匹配440
12.3.1几何效应441
12.3.2扩散和刻蚀效应444
12.3.3氢化作用447
12.3.4热效应和应力效应449
12.3.5MOS晶体管的共质心
布局450
12.4MOS晶体管的匹配规则454
12.5小结457
12.6习题457
第13章一些专题460
13.1合并器件460
13.1.1有缺陷的器件合并461
13.1.2成功的器件合并464
13.1.3低风险合并466
13.1.4中度风险合并器件467
13.1.5设计新型合并器件468
13.1.6模拟BiCMOS中合并器件
的作用469
13.2保护环469
13.2.1标准双极电子保护环470
13.2.2标准双极空穴保护环471
13.2.3CMOS和BiCMOS设计中
的保护环472
13.3单层互连474
13.3.1预布版和棒图474
13.3.2交叉布线技术476
13.3.3隧道的类型477
13.4构建焊盘环479
13.4.1划片线与对准标记479
13.4.2焊盘、微调焊盘和测试
焊盘480
13.5ESD结构483
13.5.1齐纳箝位484
13.5.2两级齐纳箝位485
13.5.3缓冲齐纳箝位487
13.5.4VCES箝位488
13.5.5VECS箝位489
13.5.6反向并联二极管箝位490
13.5.7栅接地NMOS箝位490
13.5.8CDM箝位492
13.5.9横向SCR箝位493
13.5.10选择ESD结构494
13.6习题496
第14章组装管芯500
14.1规划管芯500
14.1.1单元面积估算500
14.1.2管芯面积估算503
14.1.3总利润率505
14.2布局506
14.3顶层互连511
14.3.1通道布线原理511
14.3.2特殊布线技术513
14.3.3电迁徙517
14.3.4减小应力效应519
14.4小结520
14.5习题520
附录A缩写词汇表523
附录B立方晶体的米勒指数527
附录C版图规则实例529
附录D数学推导536
附录E版图编辑软件的出处541
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| 內容試閱：
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译 者 序
集成电路已进入深亚微米和SoC时代。作为设计与制造的纽带，版图的地位至关重要。在各类集成电路中，模拟集成电路由于对器件特性的依赖性更强，所以其性能更大程度地受到版图因素的影响。正如作者所述，模拟版图设计更像是从事艺术创作而不仅是研究一门科学。
本书是模拟集成电路版图设计领域的一部力作，自第一版正式出版以来一直受到广大读者的普遍欢迎，这也是促成第二版和中译本出现的主要原因。作者Alan Hastings是业界权威，在版图设计领域享有崇高的声望。本书结构合理、内容丰富、特色鲜明，读者无须掌握过多的器件物理和半导体工艺知识即可对模拟集成电路版图设计的理论和方法有完整而深刻的认识。书中大量的实例和习题有助于动手和实践能力的培养。
进入21世纪以后，中国集成电路产业如雨后春笋般迅猛发展，集成电路各个环节的人才炙手可热。引进这样一部权威著作，无疑会对国内培养更多高水平模拟集成电路版图设计人才起到促进作用。原书作者也对第二版中译本的出现表示出极大关注。
本书由张为组织翻译，其中闫珍珍负责第1章和第2章的翻译工作；郝瑜霞负责第3章和第4章的翻译工作；吕波负责第5章的翻译工作；菅端端负责第6章的翻译工作；杨宇负责第7章的翻译工作；周永奇负责第8章和第9章的翻译工作；卜尔龙负责第10章和附录的翻译工作；冯煜晶负责第11章和第12章的翻译工作；李建恒负责第13章的翻译工作；任彤负责第14章的翻译工作。张为对全书内容进行了审校。此外，本书的翻译得到了天津大学电子信息工程学院领导、教师以及电子工业出版社外版教材事业部的大力支持与帮助。在此，对所有为这本书的出版提供了帮助的人们表示诚挚的感谢！
需要指出的是，有关集成电路版图和工艺的词汇及其译法尚无统一标准，特别是有关版图设计规则的内容，建议读者首先阅读附录C，利用图例帮助理解，然后再开始正文的学习。由于译审者水平有限，译文中难免有不妥乃至错误之处，敬请读者不吝指正。
第二版前言
我最初撰写《模拟电路版图的艺术》一书的文稿时是用于一系列讲座的。很多人鼓励我将其出版。刚开始我有点犹豫，因为我认为读者非常有限。出版之后证明了我的担心是多余的。令我惊讶的是，《模拟电路版图的艺术》居然被翻译成了中文！
过去的几年时间提醒我第一版存在的局限性，并且促成了这次全面的修订。本书的每一章都经过了检查和校正，并且还加入了很多新内容和约50个新的图例。第二版介绍的新内容包括：
? 先进金属化系统
? 介质隔离
? MOS晶体管的失效机制
? 集成电感
? MOS安全工作区
? 非易失性存储器
在准备本书第二版期间，我从德州仪器的同事身上汲取了大量的经验和智慧。同时我还不断参阅IEEE Xplore网站的可用资源，尤其是IEEE Journal of Electron Devices上的文献。我要向所有帮助我理解或纠正了我很多错误的人们表示感谢。如此长时间、大强度的工作虽然无法使每件事都做到完美，但是第二版确实比第一版有了很大的进步。
Alan Hastings
第一版前言
集成电路只有在高倍放大下才会展露其真实面目。无论是覆盖在表面的错综复杂的微细连线，还是其下方同样复杂的掺杂硅结构，所有这些都是依据一套称为版图的设计图制作而成的。模拟和混合信号集成电路版图设计难以自动实现。每个多边形的形状及位置都要求对器件物理原理、半导体制造和电路理论有深入的理解。尽管已有30年的研究，然而很多内容仍不确定。有些信息隐藏在晦涩的期刊文献以及未发表的手稿当中。本书以专题的形式将这些信息进行了汇总，主要目的是提供给从事版图设计的人员使用，对于希望更好地理解电路与版图关系的电路设计者也很有价值。
本书针对的是广泛的读者群，其中一些人对高等数学和固体物理仅有有限的了解。书中的数学内容很少，而将重点放在区分所有变量以及采用最容易理解的单位上。读者只需掌握基础代数和初步的电子学知识即可。书中许多习题以读者可以使用版图编辑软件为前提，但是不具备这些资源的读者仍然可以借助纸和笔完成大量的习题。
全书总共包括14章和5个附录。前两章概述了器件物理和半导体工艺。这两章中没有数学推导，而是将重点放在简单的口语化解释及可视模型上。第3章介绍了3种基本工艺：标准双极工艺、硅栅CMOS工艺以及模拟BiCMOS工艺。讲述的重点是剖面图以及剖面图与实例器件传统版图视图的对应关系。第4章涵盖的内容是常见失效机制，重点是版图在确定可靠性中的作用。第5章和第6章介绍了电阻和电容的版图。第7章以电阻和电容为例介绍了匹配原则。第8章至第10章介绍了双极型器件的版图，而第11章和第12章介绍的是场效应晶体管的版图和匹配。第13章和第14章阐述了多个前沿问题，包括器件合并、保护环、ESD保护结构以及布局规划。附录中包括缩写词汇表、有关米勒指数的讨论、用于完成习题的版图规则范例以及书中所用公式的推导等内容。
Alan Hastings
致 谢
本书包含的信息是通过许多学者、工程师及技术人员的辛苦工作搜集而得的，但其中肯定还会由于许多人士的工作内容尚未发表，所以未能向他们表示感谢。我尽其所能参考了大量的基本发现和原理，但是在很多情况下却无法确定它们的出处。
我要向提供大量建议的TI同事表示感谢。尤其要感谢Ken Bell，Walter Bucksch，Taylor Efland，Lou Hutter，Clif Jones，Alec Morton，Jeff Smith，Fred Trafton和Joe Trogolo，他们为本书提供了非常重要的信息。同时还要感谢Bob Borden，Nicolas Salamina和Ming Chiang对我的鼓励，否则本书根本无法完成。
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