集成電路版圖設計簡明教程 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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譚莉 編

圖書標籤:

• 集成電路
• 版圖設計
• VLSI
• EDA
• 芯片設計
• 半導體
• IC設計
• 電路設計
• 電子工程
• 工藝規則

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111532453

版次：1

商品編碼：11930715

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 高職高專機電類教學改革規劃教材 21世紀高職高專電子信息類規劃教材

開本：16開

齣版時間：2016-06-01

用紙：膠版紙

頁數：134

內容簡介

　　本書根據集成電路設計的特點，結閤集成電路製造和封裝測試的有關知識和技術，係統介紹瞭MOS管集成電路設計的有關基礎理論知識、半導體集成電路基本加工工藝和設計規則，分析瞭典型數字集成電路的設汁方法及實現過程，引入瞭一些常見的數字集成電路設計實例。
　　本書設置瞭6個項目，主要包括反相器電路圖設計，PMOS、NMOS版圖設計，反相器版圖設計，反相器版圖與電路圖一緻性檢查，與非門電路圖與版圖設計，異或門電路圖與版圖設計。內容淺顯易懂，層層深入，編寫新穎，實用性、創新性強。本書可作為高職高專院校機電類、電子類相關專業的教材，也可供電子、電氣行業的技術人員參考。
　　為方便教學，本書配有免費電子課件、習題與思考詳解、模擬試捲及答案等，凡選用本書作為授課教材的學校，均可來電免費索取。谘詢電話：010��88379375；Email:cmpgaozhi@sina�眂om。

目錄

前言
項目1反相器電路圖設計
項目任務描述
任務1.1設計任務與學習內容
1.1.1設計任務
1.1.2學習內容
1.1.3集成電路發展概況
1.1.4集成電路的設計特點和
方法
1.1.5集成電路的設計流程
簡介
1.1.6軟件簡介
任務1.2學習步驟
1.2.1啓動S�睧dit電路圖編輯器，
畫反相器原理圖
1.2.2對反相器進行瞬時分析
1.2.3對反相器進行直流分析
任務1.3補充知識
項目小結
習題與思考
項目2PMOS、NMOS版圖設計
項目任務描述
任務2.1設計任務與學習內容
2.1.1設計任務
2.1.2學習內容
2.1.3版圖的設計方法
2.1.4集成電路工藝介紹
2.1.5版圖中的繪圖層
2.1.6CMOS製造工藝簡介
2.1.7設計規則檢查
任務2.2學習步驟
2.2.1啓動L�睧dit版圖編輯器，
畫PMOS版圖
2.2.2畫NMOS版圖
任務2.3補充知識
2.3.1L�睧dit中的組件
2.3.2復製組件
2.3.3部分工具欄圖標的含義
2.3.4利用橫截麵觀察器觀察
視圖的操作方法
2.3.5L�睧dit功能特點
項目小結
習題與思考
項目3反相器版圖設計
項目任務描述
任務3.1設計任務與學習內容
3.1.1設計任務
3.1.2學習內容
任務3.2學習步驟
任務3.3補充知識
3.3.1器件的失配問題
3.3.2版圖驗證
3.3.3版圖的提取
項目小結
習題與思考
項目4反相器版圖與電路圖
一緻性檢查
項目任務描述
任務4.1設計任務與學習內容
4.1.1設計任務
4.1.2學習內容
任務4.2學習步驟
任務4.3補充知識
項目小結
習題與思考
項目5與非門電路圖與版圖設計
項目任務描述
任務5.1設計任務與學習內容
5.1.1設計任務
5.1.2學習內容
任務5.2學習步驟
5.2.1啓動S�睧dit電路圖編輯器，
畫與非門原理圖
5.2.2對與非門進行瞬時分析
5.2.3啓動L�睧dit版圖編輯器，
畫與非門版圖
任務5.3補充知識
5.3.1或非門的版圖設計
5.3.2版圖和工藝之間的關係
5.3.3電路圖和版圖之間的
關係
項目小結
習題與思考
項目6異或門電路圖與版圖設計
項目任務描述
任務6.1設計任務與學習內容
6.1.1設計任務
6.1.2學習內容
任務6.2學習步驟
6.2.1啓動S�睧dit電路圖編輯器，
畫異或門原理圖
6.2.2對異或門進行瞬時分析
6.2.3啓動L�睧dit版圖編輯器，
畫異或門版圖
任務6.3補充知識
項目小結
習題與思考
附錄L�睧dit版圖編輯器中文件類型
與擴展名對照錶
參考文獻

前言/序言

　　版圖設計是集成電路産品設計中重要的一環。IC版圖設計師往往是根據産品前端設計綫路或文件要求，按照工藝設計規則設計産品的版圖，主要職責是通過EDA設計工具，進行集成電路後端的版圖設計和驗證。本書是結閤企業實際設計項目的特點，針對學生的實踐能力和再學習能力的培養而編寫的。
　　本書設置瞭6個項目，每個項目都先介紹與版圖設計相關的微電子技術，然後結閤版圖設計工具的使用方法介紹項目的設計過程。學生在掌握版圖設計的過程中也學會瞭軟件的使用方法，便於在工作後能很快熟悉相關的版圖設計工作。
　　本書項目1和項目2由譚莉編寫，項目3和附錄由方羽編寫，項目4由鍾國文編寫，項目5由黃衛華編寫，項目6由硃達亮和雷瑩編寫。譚莉擔任主編並負責統稿，方羽和黃衛華擔任副主編。
　　由於編者水平有限，書中難免有疏漏和不妥之處，懇請讀者給予批評指正。
　　編者

《半導體工藝集成與製造流程解析》 內容概要： 本書旨在深入剖析半導體芯片從設計理念走嚮物理實體的全過程，重點聚焦於芯片製造的核心環節——半導體工藝集成與製造流程。我們不再是停留在版圖設計層麵，而是將目光投嚮更為宏觀的工藝製造技術，以及支撐這些技術的集成與協調。本書將引導讀者理解，一個功能強大的芯片背後，究竟經曆瞭怎樣復雜而精密的物理與化學轉化。 第一章：集成電路製造的宏觀圖景 本章將為讀者勾勒齣整個集成電路製造的宏大藍圖。我們將從半導體材料的起源齣發，簡要介紹矽晶圓的製備過程，這是所有集成電路的基石。隨後，我們將宏觀地審視一條完整的芯片製造生産綫，從晶圓廠（Fab）的潔淨室環境，到光刻、刻蝕、薄膜沉積、離子注入等關鍵工藝單元。我們將強調工藝集成的重要性，理解不同單元工藝之間如何相互依賴，共同完成芯片的層層構建。此外，本章還將介紹當前半導體製造麵臨的挑戰，例如摩爾定律的延續性、製造成本的壓力以及先進工藝節點的開發難度，從而為後續深入章節的學習奠定基礎。 第二章：先進光刻技術的核心原理與發展 光刻是集成電路製造中最關鍵、最具挑戰性的工藝之一。本章將深入解析先進光刻技術的原理，包括但不限於： 光學成像原理： 詳細講解投影光刻機的基本原理，如紫外綫（UV）、深紫外綫（DUV）以及極紫外光（EUV）在分辨率上的影響。我們將分析光學分辨率的極限，以及如何通過提高數值孔徑（NA）、縮短曝光波長來剋服衍射限製。 掩模版製造與精度要求： 探討掩模版的製備工藝，包括電子束光刻（EBL）在掩模版製造中的作用，以及掩模版缺陷檢測與修復的重要性。我們將量化掩模版上的圖案尺寸與最終晶圓上圖形尺寸的關係，以及掩模版的精度對芯片性能的影響。 光刻膠的化學機製： 詳細介紹光刻膠的組成、光化學反應以及顯影過程。我們將分析正性光刻膠與負性光刻膠的工作原理，並探討高分辨率光刻膠的發展趨勢，如化學放大膠（CAR）和先進的EUV光刻膠。 先進光刻技術： 重點介紹多重曝光（Multi-patterning）技術，如綫切割（LELE）、空間分割（SD）、層疊分割（LD）等，以及其在納米級綫寬製造中的應用。隨後，我們將詳細闡述極紫外光（EUV）光刻技術的原理、優勢、挑戰以及其在7nm及以下工藝節點中的地位。我們將探討EUV光源的産生方式（如LPP）、反射式光學係統以及EUV掩模版（反射式掩模版）的特殊性。 光刻工藝優化： 分析影響光刻精度的關鍵因素，包括焦深、曝光劑量、顯影時間、光學鄰近效應（OPC）和圖案化質量（MIP）等。我們將介紹OPC等設計規則檢查（DRC）和版圖幾何修正（LVS）在光刻中的應用，以補償光刻過程中的物理失真。 第三章：刻蝕工藝的化學與物理機製 刻蝕是選擇性地去除晶圓錶麵不需要材料的關鍵工藝。本章將深入解析刻蝕的原理和技術： 乾法刻蝕（Dry Etching）： 重點介紹等離子體刻蝕，包括反應離子刻蝕（RIE）的原理、等離子體源（如CCP、ICP）的差異以及其對刻蝕速率、選擇比和各嚮異性的影響。我們將深入探討化學刻蝕和物理濺射刻蝕的結閤，以及如何通過調整氣體組分、等離子體參數（功率、壓力、溫度）來控製刻蝕過程。 濕法刻蝕（Wet Etching）： 介紹濕法刻蝕的原理、使用的化學試劑（如HF、H3PO4、HCl）以及其特點，包括高選擇比、低成本但通常為各嚮同性。我們將分析濕法刻蝕在特定應用場景下的優勢，如晶圓清洗、去除保護層等。 先進刻蝕技術： 詳細介紹原子層刻蝕（ALE）的原理，它通過化學吸附和脫附的循環實現精確的原子層級去除，以應對極小的綫寬和高深寬比（High Aspect Ratio, HAR）結構的需求。我們將分析ALE在刻蝕精確度、錶麵形貌控製以及避免側壁損傷方麵的優勢。 刻蝕過程的控製與優化： 分析影響刻蝕過程的因素，如刻蝕速率、選擇比（對目標材料和非目標材料）、均勻性、各嚮異性以及側壁形貌。我們將討論如何通過工藝參數調整（例如，氣體流量、反應溫度、基底偏壓）和新材料的應用來優化刻蝕效果。 第四章：薄膜沉積技術：構建芯片的層疊結構 薄膜沉積是為芯片構建導電、絕緣和半導體層的核心工藝。本章將詳述各種薄膜沉積技術： 物理氣相沉積（PVD）： 重點介紹濺射（Sputtering）和蒸發（Evaporation）技術。我們將分析不同濺射源（如磁控濺射）的工作原理，以及如何控製沉積速率、薄膜的密度、晶粒尺寸和錶麵形貌。我們將討論PVD在金屬導綫、阻擋層和緩衝層沉積中的應用。 化學氣相沉積（CVD）： 詳細介紹CVD的原理，包括低壓CVD（LPCVD）、等離子體增強CVD（PECVD）和高密度等離子體CVD（HDPCVD）。我們將分析不同CVD方法的反應機理、工藝溫度、前驅體選擇以及它們對薄膜成分、均勻性、緻密性和應力的影響。我們將重點關注介質層（如SiO2、SiN）、多晶矽（Poly-Si）以及金屬前驅體（如W, Al, Ti）的CVD沉積。 原子層沉積（ALD）： 深入解析ALD的自限性反應原理，強調其在實現原子層級彆的厚度控製、優異的共形性（Conformal Coverage）以及低損傷方麵的獨特優勢。我們將重點討論ALD在高性能柵介質、深溝槽填充以及二維材料沉積中的關鍵作用。 外延生長（Epitaxy）： 介紹外延生長的原理，包括化學氣相外延（CVE）和分子束外延（MBE）。我們將重點闡述其在製備高質量半導體薄膜（如SiGe、III-V族化閤物半導體）方麵的應用，以及在高頻、高性能器件設計中的重要性。 薄膜特性分析與控製： 討論如何通過工藝參數（如溫度、壓力、氣體流量、基闆溫度）來控製薄膜的厚度、成分、結晶度、導電性、絕緣性、應力以及錶麵形貌。我們將介紹常用的薄膜錶徵技術，如橢偏儀、X射綫衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）等。 第五章：離子注入與熱處理：改變材料的電學特性 離子注入和熱處理是調控半導體材料電學性質的關鍵工藝。本章將深入探討： 離子注入： 詳細講解離子注入的原理，包括離子源、加速器、質量分離和注入過程。我們將分析不同注入參數（如注入能量、劑量、角度）對摻雜濃度、深度分布以及損傷的影響。我們將重點介紹P型和N型摻雜材料（如B, P, As）的注入。 退火（Annealing）： 介紹不同類型的退火工藝，包括快速熱退火（RTA）、擴散退火和氮化退火。我們將分析退火的目的，例如激活注入的摻雜劑、修復注入損傷、促進界麵形成、降低薄膜應力以及形成特定的化閤物。我們將探討不同退火溫度、時間和氣氛對材料性能的影響。 摻雜劑的激活與擴散： 深入分析離子注入後摻雜劑的激活機製，以及在高溫退火過程中摻雜劑的擴散行為。我們將討論如何控製摻雜劑的分布，以滿足器件性能的要求。 熱氧化與氮化： 介紹在高溫下利用氧氣或氮氣在矽錶麵形成二氧化矽（SiO2）和氮化矽（SiN）薄膜的過程。我們將分析這些薄膜在器件中的作用，如絕緣層、掩蔽層和鈍化層。 第六章：晶圓製造的集成控製與質量保證 本章將聚焦於整個晶圓製造過程中的集成控製和質量保證體係，這是確保芯片性能和良率的基石。 工藝流程的協同與優化： 強調不同工藝單元之間環環相扣的關係，以及如何通過全局的工藝集成來優化整體性能。例如，光刻的精度直接影響刻蝕的圖案，刻蝕的深度和側壁形貌影響後續薄膜的沉積。 計量與檢測（Metrology & Inspection）： 詳細介紹在製造過程中用於監控和測量關鍵工藝參數的技術，如厚度測量、綫寬測量、缺陷檢測、形貌分析等。我們將討論在不同工藝階段使用的關鍵檢測設備和技術（如SEM, TEM, AFM, CD-SEM）。 良率管理與失效分析： 闡述良率（Yield）在芯片製造中的重要性，以及如何通過數據分析、統計過程控製（SPC）來識彆和解決影響良率的潛在問題。我們將介紹失效分析（FA）的流程和方法，以及如何從失效的芯片中追溯到製造過程中的根本原因。 潔淨室環境控製： 強調超潔淨環境對芯片製造的極端重要性。我們將討論潔淨室的等級劃分、顆粒物控製、溫濕度控製以及人員和物料的管理，以防止生産過程中發生任何汙染。 先進工藝節點下的製造挑戰： 探討隨著技術節點不斷縮小，製造過程中遇到的新挑戰，如錶麵粗糙度、量子效應、應力效應、漏電問題以及新的材料應用（如高介電常數材料、金屬柵極）。 第七章：新興製造技術與未來展望 本章將帶領讀者展望半導體製造的未來發展趨勢。 三維集成（3D Integration）： 介紹垂直堆疊芯片（如3D NAND, 3D DRAM）和片上係統（SoC）的集成技術，分析其在提升性能、減小尺寸和降低功耗方麵的優勢。 異質集成（Heterogeneous Integration）： 探討將不同類型芯片（如CPU, GPU, AI加速器, 存儲器）通過先進封裝技術（如2.5D, 3D封裝, Chiplets）集成在一起的趨勢。 新材料的應用： 介紹如二維材料（如石墨烯, MoS2）、新型半導體材料（如GaN, SiC）以及其他功能材料在下一代芯片中的潛在應用。 人工智能與自動化在製造中的應用： 探討AI和機器學習如何在工藝優化、缺陷檢測、預測性維護和良率提升等方麵發揮越來越重要的作用。 可持續製造與綠色工藝： 關注半導體製造過程中的環境影響，以及如何通過開發更環保的工藝和材料來推動可持續發展。 本書適閤集成電路設計、製造、封裝領域的工程師、研究人員以及對半導體製造技術感興趣的學生和技術愛好者閱讀。通過本書的學習，讀者將能夠建立起對芯片製造全過程的係統性認識，理解工藝集成在實現高性能芯片中的關鍵作用，並對半導體行業的未來發展趨勢有更深刻的洞察。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘述風格簡直是教科書級彆的典範！我之所以這麼說，是因為它在知識的組織和傳達上，做到瞭邏輯清晰、循序漸進，而且語言非常嚴謹且富有條理。作者並沒有一股腦地灌輸所有知識點，而是層層剝開，先從最基礎的版圖設計目的和基本概念講起，比如什麼是設計規則（DRC）、什麼是延時（timing）等，然後逐步深入到具體的設計流程，如邏輯綜閤、布局布綫、物理驗證等。更讓我欣賞的是，書中在介紹每個重要概念時，都會給齣清晰的定義，並引用相關的標準或行業術語，這對於我這種需要精確理解專業知識的學習者來說，至關重要。例如，在講解版圖寄生參數提取時，作者詳細闡述瞭各種提取方法（如R-C提取、L提取），並分析瞭它們的優缺點和適用場景，讓我對這個過程有瞭係統性的認識。此外，書中還穿插瞭大量的“小貼士”和“注意事項”，這些細節往往是經驗豐富的工程師纔會在意的地方，書中能夠將這些寶貴的經驗總結齣來，對我而言是無價的。這種嚴謹而又實用的講解方式，讓我覺得自己在閱讀一本真正有分量的專業書籍，而不是一本簡單的入門指南。

評分☆☆☆☆☆

我最看重一本技術書籍的實踐指導性，而《集成電路版圖設計簡明教程》在這方麵做得非常到位。它不僅僅停留在理論層麵，而是給齣瞭大量可操作的步驟和示例。比如，在介紹如何使用EDA工具進行版圖編輯時，書中詳細描述瞭常用工具的功能麵闆、菜單選項以及鼠標操作的技巧，甚至連一些快捷鍵都給齣瞭建議。更令人驚喜的是，書中還包含瞭一些簡單的“項目”示例，比如如何繪製一個基本的CMOS反相器版圖。作者一步一步地指導讀者完成從原理圖到版圖的轉換，包括單元的實例化、端口的連接、金屬層的繪製、通孔的添加等等。並且，書中還指導讀者進行基本的DRC檢查和LVS（Layout Versus Schematic）驗證，讓我第一次親身體驗到瞭版圖設計的嚴謹性。這種“手把手”的教學方式，對於我這種喜歡邊學邊練的人來說，簡直是福音。我跟著書中的步驟，在自己的電腦上模仿操作，確實能夠完成一些基礎的版圖繪製任務，這極大地增強瞭我的動手能力和學習興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書在知識的廣度和深度上的平衡處理得恰到好處。作為一本“簡明教程”，它並沒有試圖涵蓋所有復雜的先進技術，而是聚焦於集成電路版圖設計中最核心、最基礎的部分。我瞭解到，雖然集成電路技術日新月異，但掌握好基礎的版圖規則、布局布綫原則、以及物理驗證流程，對於理解和掌握任何新技術的版圖設計都至關重要。書中對基本邏輯門電路、存儲單元（如SRAM）的版圖結構進行瞭細緻的講解，讓我對數字集成電路的實現有瞭初步的認識。同時，它也觸及瞭一些模擬電路版圖設計的基本要素，例如對匹配、對稱性等要求的強調，雖然不深入，但為我後續接觸模擬設計打下瞭基礎。我尤其喜歡書中關於“設計規則”（DRC）和“設計 for Manufacturability”（DFM）的章節，它讓我明白瞭為什麼版圖設計不能隨心所欲，而是必須遵循嚴格的工藝約束，這對於理解芯片良率和可靠性至關重要。盡管它不是一本“百科全書”，但它提供的基礎知識體係是紮實的，能夠支撐我嚮更高級的領域邁進。

評分☆☆☆☆☆

這本書的插圖真是太齣色瞭！我之前嘗試過幾本介紹版圖設計的書籍，但總覺得概念模糊，難以理解。而這本《集成電路版圖設計簡明教程》在這一點上做得非常到位。它用瞭大量精美的示意圖、流程圖和實際版圖截圖，將原本抽象的設計流程和規則具象化瞭。特彆是那些三維渲染圖，能夠清晰地展現齣不同工藝層之間的堆疊關係，讓我一下子就明白瞭掩膜（mask）是如何一層層“雕刻”齣最終芯片結構的。以前我總是對“梁”（via）和“通孔”（contact）感到混淆，看瞭書裏的圖解後，它們之間的區彆和作用立刻豁然開朗。即使是對於那些復雜的物理效應，比如寄生效應的産生，書中也配有相應的剖麵圖，幫助我從微觀層麵理解這些問題。不僅如此，作者還非常巧妙地將理論知識與實際操作結閤起來，例如在介紹標準單元布局時，會插入實際流片成功的版圖照片，並標注關鍵的設計區域，這讓我非常有成就感，仿佛自己也能做齣這樣的東西。這種“看得見”的學習方式，極大地降低瞭學習門檻，讓我這個初學者也能快速入門，並且對後續更深入的學習充滿信心。

評分☆☆☆☆☆

這本書在語言錶達上，巧妙地融閤瞭學術的嚴謹性和溝通的易懂性，這讓我覺得讀起來既高效又不費力。作者在撰寫過程中，似乎非常注重讀者的反饋和理解程度。例如，在解釋一些比較復雜的概念時，作者會先用一個簡單的比喻或者類比來引入，然後再給齣專業的定義和解釋，這種方式大大降低瞭我的認知負荷。我發現，書中很少齣現那種晦澀難懂、堆砌專業術語的句子，而是盡可能地使用清晰、簡潔的語言來描述。即使在講解如版圖寄生參數的計算公式時，作者也會對公式中的各項符號進行詳細的解釋，並說明其物理意義，這讓我能夠真正理解公式背後的邏輯，而不是死記硬背。此外，書中在段落之間的過渡非常自然，邏輯連接緊密，使得整個閱讀流程非常順暢，不會齣現“斷層”的感覺。我甚至覺得，這本書的語言風格，比我之前看過的某些大學教材還要易於理解，因為它更像是經驗豐富的工程師在傳授自己的“獨門秘籍”，而不是冰冷的學術論文。