一个集成电路只有在高倍显微镜下才显现它真实的外观。错综复杂的微细金属线覆盖在它的表面, 下面是同样复杂的掺杂硅的图案,所有这些都按照称之为版图的一套设计图做出。尽管有了一些尝试,模拟和混合信号集成电路版图设计方法的自动化仍然是一个巨大的挑战。设计版图中每一个多边形的形状和布局,都需要对器件的物理特性、半导体制造的工序和电路的原理有透彻的理解。尽管历经了三十年的研究,很多东西仍然具有不确定性。这些信息被隐藏在晦涩的期刊文章和未出版的手稿中。本教科书将这些信息汇编成册,原打算用于版图设计者实习之用,然而实践证明这本书对于那些希望更好地理解电路和版图关系的电路设计者也是很有价值的。
本书是为那些具有有限的高等数学和固体物理基础知识的读者所写的。书中的数学推导内容不多,主要关注所有变量的定义和大多数常见单位的使用。读者只要熟悉基本代数和初步的电子学即可。多数习题以读者有机会接触版图编辑软件为前提,但没有这些资源的读者也可以用铅笔和纸完成大多数习题。
本书由14章正文和5个附录组成。前面两章概述器件物理特性和半导体制造,其中避开了数学推导,偏重于简单的语言描述和可视模型。第3章讲述3种原型器件工艺: 标准双极型、硅栅CMOS和模拟BiCMOS。讲述内容重点是剖面的演变和这些剖面与常规样品器件版图视图间的关系。第4章讨论共同的失效机制,强调版图在决定可靠性中的作用。第5,6章给出了电阻和电容的版图。第7章以电阻和电容为例子给出了匹配准则。第8~10章讨论双极型器件版图, 第11,12章讨论场效应晶体管的版图和匹配。第13,14章包括一系列高级的题目,如器件合并、保护环、静电保护结构和布局。附录包括缩写表、密勒指数讨论、供习题用的简单的版图规则和书中所引用的公式。
Alan Hastings