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第1章 绪论1

1.1 功率集成电路概念1

1.2 功率集成电路发展历程2

1.3 功率集成电路技术特点4

1.4 功率集成电路开发流程5

1.5 功率集成电路存在的挑战和机遇7

参考文献7

第2章 基本功率器件10

2.1 功率器件发展概况10

2.2 可兼容功率器件14

2.2.1 LDMOS器件14

2.2.2 VDMOS器件25

2.2.3 IGBT器件35

2.3 几种功率器件比较43

2.4 功率器件技术的发展44

2.4.1 沟槽（Trench）技术44

2.4.2 超结（Superjunction）理论48

参考文献51

第3章 功率集成电路工艺54

3.1 基本功率集成电路兼容工艺概况54

3.1.1 NMOS-DMOS兼容工艺54

3.1.2 CMOS-DMOS兼容工艺55

3.1.3 Bipolar-CMOS-DMOS兼容工艺57

3.2 功率集成电路的隔离技术59

3.2.1 自隔离59

3.2.2 PN结隔离60

3.2.3 介质隔离61

3.2.4 隔离技术比较62

3.3 功率集成电路中功率器件的终端技术63

3.3.1 弱化表面场技术63

3.3.2 场限环技术65

3.3.3 表面变掺杂技术65

3.3.4 轻掺杂技术65

3.3.5 场板技术66

3.3.6 场板技术在高压VDMOS终端结构中的应用实例66

3.4 功率集成电路主流工艺——BCD工艺70

3.4.1 BCD工艺概念70

3.4.2 BCD工艺的种类和发展现状70

3.4.3 BCD工艺的最新研究进展75

3.5 更先进的功率集成电路工艺技术——SOI技术76

3.5.1 SO1材料的制备77

3.5.2 SOI-BCD工艺特点80

3.6 智能功率集成电路（SPIC）工艺实例82

3.6.1 SPIC工艺特点82

3.6.2 SPIC工艺流程及步骤82

3.6.3 SPIC可实现器件87

3.7 高压功率集成电路（HVIC）工艺实例87

3.7.1 HVIC工艺特点87

3.7.2 HVIC工艺实例1——单晶硅BCD工艺87

3.7.3 HVIC工艺实例2——SOI工艺92

参考文献96

第4章 功率集成电路工艺和器件仿真98

4.1 工艺与器件仿真（TCAD）概念及发展概况98

4.2 TCAD仿真软件简介100

4.2.1 TSUPREM-4/MEDICI/DAVINCI软件100

4.2.2 ISE-TCAD软件101

4.2.3 ATHENA/ATLAS软件102

4.3 工艺仿真102

4.3.1 TSUPREM-4的工艺模型102

4.3.2 TSUPREM-4的使用和举例106

4.4 器件仿真114

4.4.1 MEDICI的计算方程和物理模型115

4.4.2 MEDICI的使用和举例117

4.5 器件建模143

4.5.1 功率器件模型简介143

4.5.2 IC-CAP软件简介143

4.5.3 建模流程144

参考文献147

第5章 基本功率集成电路模块149

5.1 功率集成电路组成149

5.1.1 智能功率集成电路（SPIC）154

5.1.2 高压功率集成电路（HVIC）156

5.1.3 功率集成电路（PIC）与普通集成电路（IC）的区别160

5.2 电平位移模块161

5.2.1 典型电平位移电路161

5.2.2 薄栅氧器件电平位移电路161

5.2.3 全厚栅氧器件电平位移电路163

5.3 栅驱动模块164

5.4 保护电路——过流、过热和过／欠压保护电路165

5.4.1 过流保护电路165

5.4.2 过热保护电路168

5.4.3 过／欠压保护电路170

参考文献171

第6章 功率集成电路版图设计173

6.1 功率集成电路版图特点173

6.1.1 温度梯度173

6.1.2 噪声174

6.1.3 闩锁效应175

6.1.4 寄生参数176

6.1.5 终端结构176

6.1.6 隔离间距176

6.2 隔离版图设计考虑177

6.2.1 PN结隔离版图设计177

6.2.2 自隔离版图设计178

6.2.3 SOI隔离版图设计179

6.3 整体版图布局179

参考文献179

第7章 智能功率集成电路（SPIC）的设计181

7.1 智能功率集成电路设计要点181

7.1.1 功率器件集成181

7.1.2 功率器件结构181

7.1.3 器件隔离182

7.1.4 工艺流程选择183

7.1.5 关键工艺参数183

7.2 PWM开关电源智能功率集成电路的设计实例183

7.2.1 开关电源原理及开关电源IC184

7.2.2 开关电源IC的电路模块187

7.2.3 开关电源IC的BCD工艺流程194

7.2.4 PWM开关电源IC的版图设计198

7.3 荧光灯驱动智能功率集成电路的设计实例199

7.3.1 高频照明原理及电子镇流器IC199

7.3.2 荧光灯驱动IC的电路模块204

7.3.3 荧光灯驱动IC的BCD工艺流程219

7.3.4 荧光灯驱动IC的版图设计223

参考文献223

第8章 高压集成电路（HVIC）的设计225

8.1 高压集成电路的设计考虑225

8.1.1 工艺流程选择225

8.1.2 功率器件关键参数确定227

8.1.3 关键工艺参数的折衷227

8.2 等离子显示（PDP）驱动高压集成电路的设计实例228

8.2.1 PDP显示系统及其扫描驱动IC228

8.2.2 PDP扫描驱动IC的电路模块230

8.2.3 PDP扫描驱动IC的BCD工艺流程239

8.2.4 PDP扫描驱动IC的版图248

8.3 液晶显示（LCD）驱动高压集成电路的设计实例250

8.3.1 LCD显示系统及其数据驱动IC251

8.3.2 LCD数据驱动IC的电路模块254

8.3.3 LCD数据驱动IC的工艺流程265

8.3.4 LCD数据驱动IC的版图设计265

参考文献266

附录1 SPIC BCD工艺IC设计相关文件269

附录2 HVIC BCD工艺IC设计相关文件280