本书为集成电路新兴领域“十四五”高等教育教材。本书以构成集成电路的核心半导体器件为对象，以集成电路设计为出发点，聚焦集成器件电子学理论知识，深入阐述集成电路中集成半导体器件的载流子运动规律与器件工作物理原理，系统介绍在现代集成电路中主要使用的半导体器件，重点阐述PN结，双极晶体管BJT、MOSFET器件，对比介绍异质PN结、金属-半导体接触、异质结双极晶体管HBT，以及结型场效应晶体管和金属-半导体场效应晶体管基础知识；同时系统深入介绍了集成电路设计中相应器件结构与版图、仿真与模型核心知识。

本书可作为高等学校集成电路设计与集成系统、微电子科学与工程等专业本科生核心课程教材，以及集成电路科学与工程、电子科学与技术等专业研究生的课程教材。本书也可以作为从事集成电路与半导体器件设计、工程和研发的工程师及科研人员的参考资料。

前辅文
第1章 绪论：半导体器件与集成电路
  1.1 从半导体器件到集成电路
   1.1.1 半导体器件
   1.1.2 集成电路
  1.2 半导体基础结构与器件
   1.2.1 基础结构
   1.2.2 代表性的半导体器件
  1.3 集成电路工艺与器件版图
   1.3.1 集成电路工艺
   1.3.2 集成电路器件版图
  1.4 电路仿真与器件模型
   1.4.1 SPICE电路仿真与器件建模
   1.4.2 半导体器件模型及模型参数
  习题
第2章 PN结
  2.1 平衡PN结
   2.1.1 PN结的形成和杂质分布
   2.1.2 平衡PN结物理过程分析
   2.1.3 平衡PN结特点的表征
   2.1.4 内建电势Vbi定量分析
   2.1.5 突变PN结势垒区电场、电位分布定量分析
   2.1.6 空间电荷区宽度W的定量分析
  2.2 理想PN结直流伏安特性
   2.2.1 PN结单向导电性物理过程分析
   2.2.2 理想PN结直流伏安特性定量分析
   2.2.3 理想PN结直流伏安特性的进一步讨论
  2.3 非理想效应对PN结直流伏安特性的影响
   2.3.1 实际Si二极管直流伏安特性与理想模型的偏离
   2.3.2 势垒区产生电流对PN结反向电流的影响
   2.3.3 势垒区复合电流对正向小电流特性的影响
   2.3.4 大注入对PN结正向大电流特性的影响
   2.3.5 串联电阻RS对PN结正向大电流的影响
  2.4 PN结击穿特性
   2.4.1 PN击穿
   2.4.2 雪崩击穿（avalanche breakdown）
   2.4.3 PN结隧道击穿（tunnel breakdown）
   2.4.4 热电击穿
   2.4.5 提高击穿电压的技术措施
  2.5 PN结交流小信号特性
   2.5.1 理想PN结小信号特性的理论分析
   2.5.2 交流小信号电导的简化分析
   2.5.3 扩散电容
   2.5.4 势垒电容
   2.5.5 势垒电容与扩散电容的比较
  2.6 PN结瞬态特性
   2.6.1 PN结开关的特点
   2.6.2 PN结从导通转换为断开的瞬态响应
   2.6.3 影响断开时间的主要因素
  2.7 PN结噪声特性
   2.7.1 器件噪声与噪声系数
   2.7.2 噪声类型
   2.7.3 降低器件噪声的途径
  2.8 金属-半导体接触
   2.8.1 金属-半导体接触能带特点
   2.8.2 肖特基整流接触
   2.8.3 欧姆接触
  2.9 异质PN结
   2.9.1 异质结的结构与能带
   2.9.2 平衡N-Si/P-SiGe异质结耗尽层分析
   2.9.3 N-Si/P-SiGe异质结能带特点
   2.9.4 N-Si/P-SiGe异质PN结I-V特性
  习题
第3章 双极晶体管（BJT）
  3.1 BJT载流子输运过程与电流放大系数
   3.1.1 BJT结构
   3.1.2 BJT中的电流传输过程
   3.1.3 BJT的直流电流放大系数
  3.2 理想BJT直流电流放大特性
   3.2.1 理想BJT直流电流放大系数定量分析
   3.2.2 缓变基区BJT的电流放大系数
   3.2.3 BJT直流放大特性讨论
  3.3 影响BJT直流β0的非理想因素
   3.3.1 实际BJT的β0与工作点（IC、VCE）的关系
   3.3.2 基区宽变效应与厄利电压：β0与VCE关系的分析
   3.3.3 BE势垒区复合与小电流下β0的下降
   3.3.4 大注入效应与大电流下β0下降
   3.3.5 发射区过重掺杂对β0的影响
  3.4 BJT频率特性
   3.4.1 BJT频率特性参数
   3.4.2 交流小信号传输过程
   3.4.3 共基极α频率特性（fα）的定量分析
   3.4.4 特征频率fT
  3.5 BJT功率特性
   3.5.1 基区串联电阻RB
   3.5.2 功率BJT的版图设计
   3.5.3 BJT的击穿电压与外延层参数的确定
   3.5.4 BJT安全工作区
  3.6 晶体管的开关特性
   3.6.1 晶体管开关作用与开关电路
   3.6.2 晶体管开关过程
   3.6.3 晶体管的开关参数
  3.7 异质结双极晶体管
   3.7.1 SiGe基区HBT的基区结构参数特点
   3.7.2 SiGe基区HBT器件性能特点
  习题
第4章 场效应晶体管（FET）基础
  4.1 FET的结构和种类
   4.1.1 场效应晶体管概述
   4.1.2 结型场效应晶体管（JFET）
   4.1.3 金属-半导体场效应晶体管（MESFET）
  4.2 MOSFET的基础
   4.2.1 理想MOS结构的特性
   4.2.2 平带电压
   4.2.3 MOS结构的电容电压特性
  4.3 MOSFET结构及基本工作原理
   4.3.1 MOSFET基本结构
   4.3.2 MOSFET基本工作原理
   4.3.3 MOSFET基本类型
  4.4 MOSFET阈值电压
   4.4.1 栅源电压的控制作用
   4.4.2 阈值电压的表达式
   4.4.3 阈值电压的影响因素
   4.4.4 衬底偏置对阈值电压的影响
   4.4.5 阈值电压的离子注入调整技术
  4.5 MOSFET直流特性
   4.5.1 非饱和区的电流-电压特性
   4.5.2 饱和区的电流电压特性
   4.5.3 迁移率和阈值电压的提取
   4.5.4 P沟道MOSFET的电流电压关系
  4.6 MOSFET交流特性
   4.6.1 NMOSFET放大电路
   4.6.2 交流小信号参数
   4.6.3 交流小信号等效电路
   4.6.4 频率限制特性
  4.7 MOSFET开关特性
   4.7.1 NMOSFET开关电路
   4.7.2 开关过程
   4.7.3 开关时间
   4.7.4 CMOS电路
   4.7.5 传输管
  习题
第5章 MOSFET进阶
  5.1 MOSFET亚阈特性
   5.1.1 亚阈值电流
   5.1.2 亚阈摆幅
  5.2 MOSFET击穿特性
   5.2.1 栅击穿
   5.2.2 漏衬雪崩击穿
   5.2.3 沟道雪崩击穿
  5.3 MOSFET温度特性
   5.3.1 载流子迁移率随温度的变化
   5.3.2 阈值电压随温度的变化
   5.3.3 电参数随温度的变化
  5.4 MOSFET噪声特性
   5.4.1 热噪声
   5.4.2 闪烁噪声
  5.5 按比例缩小理论
   5.5.1 恒定电压按比例缩小
   5.5.2 恒定电场按比例缩小
  5.6 阈值电压的修正
   5.6.1 阈值电压的短沟效应
   5.6.2 阈值电压的窄沟效应
  5.7 漏致势垒降低效应与寄生晶体管效应
   5.7.1 漏致势垒降低效应
   5.7.2 寄生晶体管效应
  5.8 电场对迁移率的影响
   5.8.1 表面迁移率现象
   5.8.2 速度饱和效应
  5.9 其他非理想效应
   5.9.1 热载流子效应（hot carrier injection，HCI）
   5.9.2 温度偏置不稳定性（bias temperature instability，BTI）
   5.9.3 栅介质的经时击穿
   5.9.4 辐射效应
  5.10 DMOSFET（double diffused MOSFET）
   5.10.1 LDMOSFET的器件结构
   5.10.2 LDMOSFET的基本工作原理
  习题
第6章 IC器件结构与工艺实现
  6.1 分立半导体器件结构-版图-工艺流程
   6.1.1 “版图”与器件核心工艺“选择性掺杂”
   6.1.2 分立BJT结构-版图-工艺流程
   6.1.3 分立MOSFET结构-版图-工艺流程
   6.1.4 版图设计规则
  6.2 双极IC晶体管结构-版图-工艺流程
   6.2.1 双极IC晶体管结构特点
   6.2.2 PN结隔离双极IC中晶体管结构-版图-工艺流程
   6.2.3 双极IC中的晶体管结构特点
  6.3 集成电路中MOS晶体管结构-版图-工艺流程
   6.3.1 集成电路中MOS晶体管结构特点
   6.3.2 硅栅NMOS晶体管结构-版图-工艺流程
  习题
第7章 双极IC器件结构与版图
  7.1 双极IC中典型NPN晶体管
   7.1.1 最小尺寸NPN晶体管
   7.1.2 双基极条NPN晶体管
   7.1.3 交叉梳状NPN晶体管
   7.1.4 肖特基NPN晶体管版图
  7.2 双极IC中其他典型器件
   7.2.1 典型PNP晶体管结构与版图
   7.2.2 双极集成电路中的器件整合
   7.2.3 双极集成电路中的二极管结构
  7.3 先进双极晶体管结构
   7.3.1 沟槽介质隔离
   7.3.2 自对准多晶硅发射极结构
   7.3.3 基区结构的三项改进
   7.3.4 深集电极掺杂与台状掺杂集电区
  习题
第8章 MOS IC器件结构与版图
  8.1 CMOS器件结构特点
   8.1.1 微米尺度CMOS器件结构和工艺特点
   8.1.2 亚微米尺度CMOS器件结构和工艺特点
   8.1.3 深亚微米尺度CMOS器件
   8.1.4 纳米尺度CMOS器件
  8.2 CMOS器件结构与版图关系
   8.2.1 微米尺度CMOS器件结构与版图之间的关系
   8.2.2 亚微米尺度CMOS器件结构与版图之间的关系
   8.2.3 版图套刻误差问题
   8.2.4 理想的CMOS结构的版图
  8.3 BiCMOS工艺器件结构
   8.3.1 BiCMOS工艺器件结构特点
   8.3.2 BiCMOS主要工艺流程
  8.4 BCD工艺器件结构
   8.4.1 BCD工艺器件结构特点
   8.4.2 BCD主要工艺流程
  习题
第9章 新型MOSFET器件结构
  9.1 SOI器件结构和原理
   9.1.1 SOI MOSFET器件的关键工艺
   9.1.2 SOI MOSFET器件的主要特性
  9.2 FinFET器件结构和原理
   9.2.1 FinFET器件的关键工艺步骤
   9.2.2 FinFET器件的主要特性
  习题
第10章 器件模型与模型参数
  10.1 器件模型与模型参数
   10.1.1 器件模型与模型参数的含义与作用
   10.1.2 模拟仿真软件中的模型类别
  10.2 器件模型描述与模型库管理
   10.2.1 器件模型描述
   10.2.2 SPICE模型库结构与管理
  10.3 模型参数优化提取
   10.3.1 模型参数优化提取基本原理
   10.3.2 模型参数优化提取方法
  10.4 PN结二极管大信号模型
   10.4.1 PN结二极管大信号等效电路
   10.4.2 ID模型
   10.4.3 势垒电容与扩散电容模型
   10.4.4 PN结二极管基本模型参数
  10.5 PN结二极管交流模型
  10.6 PN结二极管噪声模型与温度模型
   10.6.1 噪声模型
   10.6.2 温度模型
  习题
第11章 BJT模型与模型参数
  11.1 BJT直流模型
   11.1.1 理想BJT直流模型
   11.1.2 考虑非理想效应的BJT直流模型
   11.1.3 描述BJT直流模型的模型参数
  11.2 BJT大信号瞬态分析模型
   11.2.1 BJT大信号瞬态分析模型等效电路
   11.2.2 BJT的势垒电容
   11.2.3 BJT的扩散电容
  11.3 BJT交流小信号模型
  11.4 BJT的噪声模型、温度模型与面积因子
   11.4.1 BJT噪声模型
   11.4.2 温度模型
   11.4.3 面积因子
  习题
第12章 MOSFET模型
  12.1 MOSFET模型简介
   12.1.1 第一代MOSFET模型
   12.1.2 第二代MOSFET模型
   12.1.3 第三代MOSFET模型
   12.1.4 现代高级MOSFET模型
  12.2 SPICE中的基本MOSFET模型
   12.2.1 LEVEL 1模型
   12.2.2 LEVEL 2模型
   12.2.3 LEVEL 3模型
  12.3 高级MOSFET模型简介
   12.3.1 基于反型电荷的模型
   12.3.2 基于表面电势的模型
  习题
参考文献