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本书是微电子与集成电路设计相关技术的专业英语教材，紧扣基本概念、基本理论和分析方法。全书共27讲，分为4部分：半导体物理基础，主要内容包括半导体概述、晶体结构、能带模型、平衡半导体、载流子输运、半导体中的非平衡过剩载流子；半导体器件，主要内容包括pn结、金属-半导体接触、异质结、双极晶体管、现代双极晶体管结构、MOSFET基础、MOSFET的非理想效应、先进的MOSFET器件；集成电路设计，主要内容包括集成电路简介、模拟集成电路设计、数字集成电路设计、半导体存储器、射频集成电路设计、仿真与验证；半导体技术与工艺，主要内容包括：半导体技术简介、双极技术和砷化镓数字逻辑工艺、CMOS工艺、可靠性等。本书提供两个附录半导体微波与功率器件和超越摩尔定律，可扫描书中二维码拓展阅读；配套电子课件、习题参考答案、部分课文录音、英文阅读材料译文等，请登录华信教育资源网注册下载。本书既可作为高等学校微电子、集成电路、电子及相关专业高年级本科生和研究生相关课程的教材，也可作为职业本科和高职高专相关课程的教材，还可供集成电路领域相关科研工作者和工程技术人员学习参考。

目　　录
 
Session 1　Introduction to Semiconductor	1
1.1　What Is Semiconductor	1
1.2　Classification of Semiconductor	3
Reading Materials	3
Session 2　Crystal Structure	9
2.1　Primitive Cell and Crystal Plane	9
2.2　Atomic Bonding	11
Reading Materials	12
Session 3　Band Model	17
3.1　Introduction to Quantum Mechanics	17
3.1.1　The Principle of Energy Quanta	17
3.1.2　Schrodinger’s Wave Equation	18
3.2　Band	18
3.3　Effective Mass Theory	19
Reading Materials	20
Session 4　The Semiconductor in 
Equilibrium	23
4.1　Charge Carriers in Semiconductor	23
4.2　Intrinsic Semiconductor	25
4.3　Extrinsic Semiconductor	26
Reading Materials	28
Session 5　Carrier Transport	32
5.1　Overview of Carrier Transport	32
5.2　Low Field Transport	33
5.2.1　Mobility	33
5.2.2　Microscopic Scattering Processes	34
5.3　High Field Transport	35
5.4　Diffusion Current	36
Reading Materials	38
Session 6　Nonequilibrium Excess Carriers 
in Semiconductor	42
6.1　Recombination	42
6.1.1　Band to Band Recombination	42
6.1.2　Free-Exciton Recombination	43
6.1.3　Auger Recombination	43
6.1.4　Band-Impurity Recombination	43
6.1.5　Surface Recombination	44
6.2　Minority Carrier Lifetime	44
6.3　Ambipolar Transport	45
Reading Materials	46
Session 7　The pn Junction (Ⅰ)	49
7.1　Introduction	49
7.2　Basic Structure of the pn Junction	49
7.3　Energy Band Diagram for a pn 
Junction	50
7.4　Ideal Current-Voltage Relationship	51
7.5　Characteristics of a Practical Diode	51
Reading Materials	52
Session 8　The pn Junction(Ⅱ)	57
8.1　Breakdown in pn Junction	57
8.2　Small-Signal Diffusion Resistance 
of the pn Junction	57
8.3　Junction Capacitance	58
8.4　Diffusion or Storage Capacitance	59
8.5　Diode Transients	60
8.6　Circuit Models for Junction Diodes	60
Reading Materials	61
Session 9　Metal-Semiconductor 
Contacts	65
9.1　Schottky Contacts	65
9.1.1　Schottky Contacts in Equilibrium	66
9.1.2　Schottky Contacts under Applied 
Bias	68
9.2　Ohmic Contacts	70
Reading Materials	72

Session 10　Heterojunctions	75
10.1　Strain and Stress at Heterointerfaces	75
10.2　Heterojunction Materials	76
10.3　Energy-Band Diagram	78
Reading Materials	79
Session 11　The Bipolar Junction 
Transistor (Ⅰ)	82
11.1　The Bipolar Junction Transistor Construction	82
11.2　Transistor Action	82
11.3　Nonideal Effects	83
11.4　Base Resistance	85
Reading Materials	86
Session 12　The Bipolar Junction 
Transistor (Ⅱ)	90
12.1　Breakdown Voltage	90
12.2　Frequency Limits of BJT	91
12.3　The Schottky-Clamped Transistor	92
12.4　Small-Signal Transistor Model	93
Reading Materials	94
Session 13  Modern BJT Structures	97
13.1  Introduction	97
13.2  Deep-Trench Isolation	97
13.3  Polysilicon Emitter	98
13.4  Self-Aligned Polysilicon Base 
Contact	98
13.5  Pedestal Collector	98
13.6  SiGe-Base	99
Reading Materials	99
Session 14　Basics of MOSFETs	104
14.1　Introduction	104
14.2　General Characteristics of a 
MOSFET	104
14.3　MOS System	105
14.4　Work Function Differences	106
14.5　Flat-Band Voltage	106
14.6　Threshold Voltage	107
Reading Materials	107

Session 15　Nonideal Effects of 
MOSFETs	111
15.1　Introduction	111
15.2　Effective Mobility	111
15.3　Velocity Saturation	111
15.4　Channel-Length Modulation	112
15.5　DIBL	112
15.6　Hot-Carrier Effect	113
15.7　GIDL	114
Reading Materials	114
Session 16　Advanced MOSFET 
Devices	118
16.1　Introduction	118
16.2　Channel Doping Profile	118
16.3　Gate Stack	118
16.4　Source/Drain Design	119
16.5　Schottky-Barrier Source/Drain	120
16.6　Raised Source/Drain	120
16.7　SOI	121
16.8　Three Dimensional Structure	121
Reading Materials	122
Session 17　Introduction to Integrated 
Circuits	127
17.1　Introduction	127
17.2　Size and Complexity of Integrated Circuits	128
17.3　Semiconductor Device for Integrated Circuits	129
17.4　IC Design Process	131
Reading Materials	132
Session 18　Analog Integrated Circuits 
Design	138
18.1　Introduction	138
18.2　Analog Signal Processing	140
18.3　CMOS Technology	141
18.4　Amplifiers	141
18.5　Differential Amplifiers	142
18.6　Operational Amplifiers	143
18.7　Characterization of Op Amps	144
Reading Materials	145
Session 19　Digital Integrated Circuits 
Design	149
19.1　Introduction	149
19.2　The Static CMOS Inverter	149
19.2.1　Switching Threshold	150
19.2.2　Noise Margins	150
19.2.3　Performance of CMOS Inverter: 
The Dynamic Behavior	151
19.3　Designing Combinational Logic 
Gates in CMOS	153
19.3.1　Static CMOS Design	153
19.3.2　Dynamic CMOS Design	156
Reading Materials	157
Session 20  Semiconductor Memories	162
20.1  Introduction	162
20.2  SRAM	163
20.3  DRAM	164
20.4  Flash Memories	165
Reading Materials	167
Session 21　Radio Frequency Integrated  Circuits Design	172
21.1　Introduction	172
21.2　RF System Performance Metrics	173
21.3　RF Transceiver Architectures	174
21.4　RF Passive Component	174
21.5　Low-Noise Amplifier	175
21.6　Frequency Synthesizer	176
21.7　Transmitter	177
21.7.1　Up conversion versus Downconversion	177
21.7.2　Mixer	178
21.7.3　RF PA (Power Amplifier)	178
Reading Materials	179
Session 22　Simulation and Verification	186
22.1　Introduction	186
22.2　SPICE Circuit Simulator	186
22.2.1　SPICE Models	186
22.2.2　Circuit Simulation	188
22.3　Circuit Design Automation with 
Verilog	189
22.3.1　Digital Design Flow	189
22.3.2　Verilog HDL	190
22.4　Verification	191
Reading Materials	192
Session 23　Introduction to the Semiconductor
Technology (Ⅰ)	196
23.1　The Development of Semiconductor Technology	196
23.2　Wafer Fabrication	197
23.2.1　Wafer Preparation	197
23.2.2　Oxidation	198
23.2.3　Diffusion	199
23.2.4　Ion Implantation	199
23.2.5　Chemical-Vapor Deposition	199
23.2.6　Metallization	200
23.2.7　Photolithography	200
23.2.8　Etching	201
Reading Materials	202
Session 24　Introduction to the Semiconductor Technology (Ⅱ)	205
24.1　Assembly	205
24.2　Metrology	207
Reading Materials	209
Session 25　Bipolar Technology and GaAs Digital Logic Process	212
25.1　Bipolar Technology	212
25.1.1　pn Junction Isolated Bipolar IC Technology	212
25.1.2　Dielectrically Isolated Bipolar Technologies	216
25.2　GaAs Digital Logic Process	217
Reading Materials	219
Session 26　CMOS Technology	224
26.1　CMOS Fabrication Sequence	224
26.2　Twin Well and Retrograde Well	226
26.3　Isolation	227
26.4　Structures that Reduce the 
Drain Field	227
26.5　Gate Engineering	228
Reading Materials	229
Session 27　Reliability	235
27.1　Introduction	235
27.2　Failure Modes	237
Reading Materials	241
参 考 译 文
第1讲　半导体概述	245
1.1　什么是半导体	245
1.2　半导体的分类	246
第2讲　晶体结构	247
2.1　原胞和晶面	247
2.2　原子价键	249
第3讲　能带模型	250
3.1　量子力学简介	250
3.2　能带	251
3.3　有效质量理论	251
第4讲　平衡半导体	252
4.1　半导体中的带电载流子	252
4.2　本征半导体	254
4.3　非本征半导体	255
第5讲　载流子输运	256
5.1　载流子输运概要	256
5.2　低场输运	258
5.3　强场输运	260
5.4　扩散电流	260
第6讲　半导体中的非平衡过剩载流子	261
6.1　复合	262
6.2　少数载流子寿命	264
6.3　双极输运	264
第7讲　pn结（Ⅰ）	265
7.1　概述	265
7.2　pn结的基本结构	265
7.3　pn结的能带图	266
7.4　理想电流-电压关系	267
7.5　实际二极管特性	267
第8讲　pn结（Ⅱ）	268
8.1　pn结击穿	268
8.2　pn结的小信号扩散电阻	269
8.3　结电容	269
8.4　扩散电容（存储电容）	270
8.5　二极管瞬态特性	271
8.6　pn结二极管的电路模型	271
第9讲　金属-半导体接触	272
9.1　肖特基接触	272
9.2　欧姆接触	276
第10讲　异质结	277
10.1　异质界面的应变与应力	277
10.2　异质结材料	278
10.3　能带图	280
第11讲　双极晶体管（Ⅰ）	281
11.1　双极晶体管结构	281
11.2　晶体管作用	281
11.3　非理想效应	282
11.4　基区电阻	284
第12讲　双极晶体管（Ⅱ）	285
12.1　击穿电压	285
12.2　双极晶体管的频率特性	286
12.3　肖特基钳位晶体管	286
12.4　晶体管的小信号模型	287
第13讲  现代双极晶体管结构	288
13.1  引言	288
13.2  深槽隔离	288
13.3  多晶硅发射极	289
13.4  自对准多晶硅基极接触	289
13.5  台状掺杂集电区	289
13.6  SiGe基区	290
第14讲　MOSFET基础	290
14.1　引言	290
14.2　MOSFET的一般特征	291
14.3　MOS系统	291
14.4　功函数差	292
14.5　平带电压	292
14.6　阈值电压	293
第15讲　MOSFET的非理想效应	293
15.1　引言	293
15.2　有效迁移率	293
15.3　速度饱和	294
15.4　沟道调制效应	294
15.5　漏致势垒降低	295
15.6　热电子效应	295
15.7　栅致漏极泄漏电流	296

第16讲　先进的MOSFET器件	296
16.1　引言	296
16.2　沟道掺杂分布	296
16.3　栅叠层	297
16.4　源/漏设计	297
16.5　肖特基源/漏	298
16.6　提升的源/漏	298
16.7　SOI（绝缘层上的硅）	299
16.8　三维结构	299
第17讲　集成电路简介	300
17.1　概述	300
17.2　集成电路的面积和复杂度	301
17.3　集成电路中的半导体器件	302
17.4　集成电路设计过程	303
第18讲　模拟集成电路设计	304
18.1　概述	304
18.2　模拟信号处理	306
18.3　CMOS工艺	307
18.4　放大器	307
18.5　差分放大器	308
18.6　运算放大器	309
18.7　运放的特点	309
第19讲　数字集成电路设计	310
19.1　介绍	310
19.2　静态CMOS反相器	310
19.3　CMOS组合逻辑门的设计	313
第20讲  半导体存储器	317
20.1  简介	317
20.2  静态随机存取存储器
（SRAM）	318
20.3  动态随机存取存储器
（DRAM）	319
20.4  闪存	320
第21讲　射频集成电路设计	322
21.1　概述	322

前    言
本书是微电子与集成电路设计相关技术的专业英语教材，紧扣基本概念、基本理论和分析方法。本书第1版自2012年出版以来，受到广大读者的广泛好评，由西安电子科技大学国家集成电路人才培养基地、国家示范性微电子学院本课程教学团队，在多年的教学和科研的基础上，精选经典文献编写而成。
本书既可作为高等学校微电子、集成电路、电子及相关专业高年级本科生和研究生相关课程的教材，也可作为职业本科和高职高专相关课程的教材，还可供集成电路领域相关科研工作者和工程技术人员学习参考。本书对于目前从事集成电路设计与制造工作，而在大学本科阶段并非学习微电子或集成电路专业的工程技术人员，掌握基本行业技术名词和术语、阅读行业英文资料，也能发挥很好的参考作用。
全书共27讲，主要内容包括半导体物理基础、半导体器件、集成电路设计、半导体技术与工艺。本书课文选自国外微电子方面的经典教材，在安排上紧扣微电子专业中文主干教学课程，并适当有所扩展，重点突出、深入浅出、简明扼要，具有以下特点。
（1）半导体物理基础（第1～6讲）：与学生先期掌握的相关半导体物理基础知识紧密联系、一脉相承，介绍了半导体材料与物理的基本概念、基本理论和分析方法。
（2）半导体器件（第7～16讲）：介绍了pn结、肖特基接触、双极晶体管、MOSFET等，覆盖了半导体器件的范畴，与微电子专业的器件相关主干课程内容相呼应，也展望了半导体器件发展的前沿与未来。
（3）集成电路设计（第16～22讲）：介绍了模拟、数字及射频集成电路设计的基本理论和方法，并给出了验证方法。这些内容与集成电路设计的中文主干课程内容保持一致，对集成电路与系统的设计知识起到互补的作用。
（4）半导体技术与工艺（第23～27讲），介绍了典型的双极晶体管和MOSFET器件与电路的工艺，并给出了测试表征方法及可靠性基本概念。这与微电子学专业本科教学中的制造工艺课程内容也是不谋而合的。
本书除了在内容安排上比较科学、合理，在编写体例上也独具匠心。结合专业英语的学习，每讲单独配有生词、专业词汇（加黑斜体）；为了加深读者对语法的理解和应用，在每讲正文之后配有重、难点语句的注释（Notes）；为了拓展读者的专业阅读能力、提高翻译能力，每讲还提供了相关的英文阅读材料（Reading Material）；根据各讲内容，配有思考题，供读者练习。需要说明的是，为获得更好的翻译效果，本书在翻译过程中，并未完全对照英文原文直译，而是多次采用“转译”和“意译”等方法，以便更好地体现译文所隐含的相关专业知识。此外，本书给出了第1～27讲的参考译文。
另外，本书提供两篇拓展阅读材料，分别为附录A半导体微波与功率器件和附录B超越摩尔定律，可扫描下面的二维码，分别在第17讲和第29讲后学习参考。本书配套电子课件、习题参考答案、部分课文录音、英文阅读材料（Reading Material）译文等，请登录华信教育资源网免费注册下载。
本书由李聪、吕红亮编著，贾新章主审。其中，吕红亮教授负责第1～6讲、第9～10讲、第23～25讲的编写工作，李聪副教授负责第14～22讲的编写工作，贾新章教授负责第7、8、11、12、13、26、27讲的编写工作，并审阅全书。在本书的编写和试用过程中，西安电子科技大学国家集成电路人才培养基地、国家示范性微电子学院的张岩龙、白之东、陈楠、王禛、任小娇、翟羽佳、孙立锐、孙巍、杨雪、杨振、常安和宋东东等同学参与了部分内容的翻译工作，并对本书初稿提出了宝贵的意见和建议，在此一并表示深切的谢意。
由于作者水平有限，书中难免存在一些缺点和错漏，殷切希望广大读者批评指正。

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微电子专业英语——集成电路专业英语（第2版）