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孙萍 编

图书标签:

• 集成电路
• 制造工艺
• 半导体
• 工艺流程
• 芯片制造
• 微电子
• 器件物理
• 材料科学
• 电子工程
• 工艺集成

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121228995

版次：1

商品编码：11534702

包装：平装

丛书名： 全国高等职业教育规划教材?精品与示范系列

开本：16开

出版时间：2014-09-01

用纸：胶版纸

页数：288

正文语种：中文

内容简介

本书按照教育部新的职业教育教学改革精神，根据电子行业岗位技能需求，结合示范专业建设与课程改革成果进行编写。全书从集成电路的制造工艺流程出发，系统介绍集成电路制造工艺的原理、工艺技术和操作方法等。全书共分4个模块11章，第1个模块为基础模块，介绍集成电路工艺发展的状况及典型电路的工艺流程；第2个模块为核心模块，重点介绍薄膜制备、光刻、刻蚀、掺杂及平坦化5个单项工艺的原理、技术、设备、操作及参数测试；第3个模块为拓展模块，根据产业链状况介绍材料制备、封装测试、洁净技术；第4个模块为提升模块，通过CMOS反相器的制造流程对单项工艺进行集成应用。
全书根据产业链结构和企业岗位设置构建课程内容，注重与新工艺、新技术的结合，与生产实践的结合，以及与职业技能标准的结合。
本书配有免费的电子教学课件、习题参考答案、教学视频和精品课网站，详见前言。

作者简介

孙萍 女，副教授，硕士学位，毕业于东南大学电子与通信工程专业毕业，现任江苏信息职业技术学院电信系主任、微电子技术专业带头人、微电子技术专业教学团队负责人，为江苏省青蓝工程青年骨干教师，兼任《半导体技术》杂志理事、《微纳电子技术》理事等职，多年从事电子技术专业核心课程的教学与研究工作，主持和参与多项教学及科学研究项目。

目录

基础模块
第1章 集成电路制造工艺的发展与工艺流程 （1）
本章要点 （1）
1．1 集成电路制造工艺的发展历史 （2）
1．1．1 分立器件的发展 （2）
1．1．2 集成电路的发展 （4）
1．2 分立器件和集成电路制造工艺流程 （7）
1．2．1 硅外延平面晶体管的工艺流程 （7）
1．2．2 双极型集成电路的工艺流程 （10）
1．2．3 集成电路中NMOS晶体管的工艺流程 （12）
1．3 本课程的内容框架 （14）
本章小结 （15）
思考与习题1 （15）
核心模块
第2章 薄膜制备 （16）
本章要点 （16）
2．1 半导体生产中常用的薄膜 （17）
2．1．1 半导体生产中常用的绝缘介质膜 （17）
2．1．2 半导体生产中常用的半导体膜 （23）
2．1．3 半导体生产中常用的导电膜 （24）
2．2 薄膜生长――SiO2的热氧化 （29）
2．2．1 二氧化硅的热氧化机理 （30）
2．2．2 基本的热氧化方法和操作规程 （34）
2．2．3 常规热氧化设备 （38）
2．2．4 其他的热氧化生长 （39）
2．2．5 硅-二氧化硅系统电荷 （42）
2．2．6 二氧化硅质量检测 （44）
2．3 化学气相淀积（CVD）薄膜制备 （46）
2．3．1 化学气相淀积的基本概念 （46）
2．3．2 几种主要薄膜的化学气相淀积 （50）
2．3．3 外延技术 （57）
2．4 物理气相淀积（PVD）薄膜制备 （67）
2．4．1 蒸发 （67）
2．4．2 溅射 （69）
本章小结 （74）
思考与习题2 （74）
第3章 光刻 （76）
本章要点 （76）
3．1 光刻工艺的基本原理 （77）
3．2 光刻胶 （77）
3．2．1 负性光刻胶 （78）
3．2．2 正性光刻胶 （79）
3．2．3 正胶和负胶的性能比较 （79）
3．2．4 光刻胶的主要性能指标及测定方法 （80）
3．3 光刻工艺 （81）
3．3．1 预处理（脱水烘烤、HMDS） （81）
3．3．2 旋转涂胶 （82）
3．3．3 软烘 （85）
3．3．4 对准和曝光 （86）
3．3．5 曝光后的烘焙 （91）
3．3．6 显影 （91）
3．3．7 坚膜烘焙 （91）
3．3．8 显影检查及故障排除 （92）
3．4 先进光刻工艺介绍 （93）
3．4．1 极紫外线（EUV）光刻技术 （93）
3．4．2 电子束光刻 （94）
3．4．3 X射线光刻 （97）
3．4．4 分辨率增强技术 （98）
3．4．5 浸入式光刻技术 （101）
3．4．6 纳米压印技术 （101）
本章小结 （102）
思考与习题3 （102）
第4章 刻蚀 （104）
本章要点 （104）
4．1 刻蚀的基本概念 （105）
4．1．1 刻蚀的目的 （105）
4．1．2 刻蚀的主要参数 （105）
4．1．3 刻蚀的质量要求 （107）

4．1．4 刻蚀的种类 （107）
4．2 湿法刻蚀 （107）
4．2．1 湿法刻蚀的基本概念 （107）
4．2．2 几种薄膜的湿法刻蚀原理及操作 （108）
4．3 干法刻蚀 （109）
4．3．1 干法刻蚀的基本概念 （109）
4．3．2 几种薄膜的干法刻蚀原理及操作 （111）
4．3．3 干法刻蚀的终点检测 （113）
4．4 去胶 （115）
4．4．1 溶剂去胶 （115）
4．4．2 氧化剂去胶 （115）
4．4．3 等离子体去胶 （116）
本章小结 （117）
思考与习题4 （117）
第5章 掺杂 （118）
本章要点 （118）
5．1 热扩散的基本原理 （119）
5．1．1 扩散机构 （119）
5．1．2 扩散规律 （119）
5．1．3 影响杂质扩散的其他因素 （122）
5．2 热扩散的方法 （126）
5．2．1 液态源扩散 （126）
5．2．2 固态源扩散 （127）
5．2．3 掺杂氧化物固-固扩散 （128）
5．2．4 掺杂乳胶源扩散 （128）
5．2．5 金扩散 （129）
5．3 扩散层的质量参数与检测 （129）
5．3．1 结深 （129）
5．3．2 薄层电阻 （132）
5．4 离子注入的基本原理 （134）
5．4．1 离子注入的定义及特点 （134）
5．4．2 离子注入的LSS理论 （135）
5．5 离子注入机的组成及工作原理 （138）
5．5．1 离子源和吸极 （138）
5．5．2 磁分析器 （139）
5．5．3 加速管 （140）
5．5．4 中性束流陷阱 （140）
5．5．5 扫描系统 （141）
5．5．6 靶室 （144）
5．6 离子注入的损伤与退火 （145）
5．6．1 注入损伤 （145）
5．6．2 退火的方法 （145）
本章小结 （147）
思考与习题5 （147）
第6章 平坦化 （149）
本章要点 （149）
6．1 平坦化的基本原理 （150）
6．2 传统的平坦化方法 （152）
6．2．1 反刻 （152）
6．2．2 高温回流 （154）
6．2．3 旋涂玻璃法 （154）
6．3 先进的平坦化技术CMP （155）
6．3．1 CMP的原理 （156）
6．3．2 CMP的特点 （156）
6．3．3 CMP主要工艺参数 （157）
6．3．4 CMP设备 （159）
6．3．5 CMP质量的影响因素 （164）
6．4 CMP平坦化的应用 （166）
6．4．1 氧化硅CMP （166）
6．4．2 多晶硅CMP （168）
6．4．3 金属CMP （169）
6．4．4 CMP技术的发展 （171）
本章小结 （171）
思考与习题6 （171）
拓展模块
第7章 硅衬底制备 （172）
本章要点 （172）
7．1 硅单晶的制备 （173）
7．1．1 半导体材料的性质与种类 （173）
7．1．2 多晶硅的制备 （174）
7．1．3 单晶硅的制备 （174）
7．2 单晶硅的质量检验 （178）
7．2．1 物理性能的检验 （178）
7．2．2 电学参数的检验 （178）
7．2．3 晶体缺陷的观察和检测 （180）
7．3 硅圆片的制备 （182）
7．3．1 整形处理 （182）
7．3．2 基准面研磨 （182）
7．3．3 定向 （183）
7．3．4 切片 （183）
7．3．5 磨片 （184）
7．3．6 倒角 （184）
7．3．7 刻蚀 （185）
7．3．8 抛光 （185）
本章小结 （186）
思考与习题7 （186）
第8章 组装工艺 （187）
本章要点 （187）
8．1 芯片组装工艺流程 （188）
8．1．1 组装工艺流程 （188）
8．1．2 背面减薄 （188）
8．1．3 划片 （189）
8．1．4 贴片 （189）
8．1．5 键合 （191）
8．1．6 塑封 （192）
8．1．7 去飞边毛刺 （193）
8．1．8 电镀 （193）
8．1．9 切筋成型 （193）
8．1．10 打码 （194）
8．1．11 测试和包装 （194）
8．2 引线键合技术 （194）
8．2．1 引线键合的要求 （194）
8．2．2 引线键合的分类 （195）
8．2．3 引线键合工具 （197）
8．2．4 引线键合的基本形式 （198）
8．2．5 引线键合设备及工艺过程 （200）
8．2．6 引线键合的工艺参数 （201）
8．2．7 引线键合质量分析 （202）
8．2．8 引线键合的可靠性 （204）
8．3 封装技术 （206）
8．3．1 封装的要求 （206）
8．3．2 封装的分类 （206）
8．3．3 常见的封装形式 （207）
8．3．4 封装技术的发展 （214）
本章小结 （215）
思考与习题8 （216）
第9章 洁净技术 （217）
本章要点 （217）
9．1 洁净技术等级 （218）
9．1．1 什么是洁净技术 （218）
9．1．2 洁净技术等级标准 （218）
9．2 净化设备 （219）
9．2．1 过滤器 （219）
9．2．2 洁净工作室 （220）
9．2．3 洁净室内的除尘设备 （221）
9．2．4 洁净工作台 （221）
9．3 清洗技术 （222）
9．3．1 硅片表面杂质沾污 （222）
9．3．2 硅片表面清洗的要求 （223）
9．3．3 典型的清洗顺序 （224）
9．3．4 湿法清洗 （224）
9．3．5 干法清洗 （229）
9．3．6 束流清洗技术 （230）
9．3．7 硅片清洗案例 （230）
9．4 清洗技术的改进 （231）
9．4．1 SC-1液的改进 （231）
9．4．2 DHF的改进 （231）
9．4．3 ACD清洗 （232）
9．4．4 酸系统溶液 （232）
9．4．5 单片式处理 （232）
9．4．6 局部清洗 （233）
9．5 纯水制备 （233）
9．5．1 离子交换原技术 （234）
9．5．2 反渗透技术 （234）
9．5．3 电渗析技术 （235）
9．5．4 电去离子技术 （235）
9．5．5 去离子水制备流程 （236）
9．5．6 制备去离子水的注意事项 （237）
本章小结 （237）
思考与习题9 （238）

提升模块
第10章 CMOS集成电路制造工艺 （239）
本章要点 （239）
10．1 CMOS反相器的工作原理及结构 （240）
10．1．1 CMOS反相器的工作原理 （240）
10．1．2 CMOS反相器的结构 （240）
10．2 CMOS集成电路的工艺流程及制造工艺 （241）
10．2．1 CMOS集成电路的工艺流程 （241）
10．2．2 CMOS集成电路的制造工艺 （247）
10．3 CMOS先进工艺 （249）
10．3．1 浅沟槽隔离（STI） （249）
10．3．2 外延双阱工艺 （250）
10．3．3 逆向掺杂和环绕掺杂 （251）
10．3．4 轻掺杂漏技术（LDD） （252）
10．3．5 绝缘衬底硅（SOI） （253）
10．3．6 Bi-CMOS技术 （254）
本章小结 （255）
思考与习题10 （255）
第11章 集成电路测试与可靠性分析 （257）
本章要点 （257）
11．1 集成电路测试 （258）
11．1．1 集成电路测试及分类 （258）
11．1．2 晶圆测试 （260）
11．1．3 成品测试 （265）
11．2 集成电路可靠性分析 （267）
11．2．1 可靠性的基本概念 （267）
11．2．2 集成电路可靠性试验 （269）
11．2．3 集成电路的失效分析 （272）
本章小结 （278）
思考与习题11 （279）
参考文献 （280）

前言/序言

《时光的织锦：科技的演进与社会的变迁》 内容简介： 《时光的织锦》并非聚焦于某一具体的技术门类，而是以宏大的历史视角，描绘科技发展如何如同无数根闪烁的丝线，交织缠绕，最终编织成我们今日所见的社会图景。本书旨在探索科技进步的内在驱动力，以及它如何以一种深刻且常常是意想不到的方式，重塑人类的生活方式、思维模式、社会结构乃至全球格局。 第一章：文明的火种——早期技术的萌芽与奠基 在遥远的史前时代，火的发现、工具的制造，以及早期农业的兴起，便是人类文明进程中最初的火种。本章将追溯这些看似原始的技术，如何为人类摆脱自然束缚、获得生存优势奠定基础。我们不会深入到某个具体工具的制造细节，而是关注这些早期技术背后蕴含的“解决问题”的智慧，以及它们如何改变了人类的社会组织形态，从分散的狩猎采集族群，逐渐演化为更具协作性的农业聚落。本书会提及简单的石器加工、陶器的出现，但重点不在于工艺本身，而是这些工艺如何影响了食物的获取、储存，以及人类对环境的改造能力。例如，制陶技术的出现，使得食物的烹饪和储存变得更加高效，间接促进了人口的增长和定居生活。同时，我们也会触及早期社会对自然现象的理解，以及由此产生的朴素的“技术”应用，例如古代的历法、简单的灌溉系统等，这些都是人类试图理解和控制世界的早期尝试。 第二章：机械的低语——工业革命的浪潮与人力的解放 工业革命是人类技术发展史上的一个里程碑，它标志着生产力发生了质的飞跃。本章将聚焦于工业革命的核心动力——机械化。我们不会详细拆解蒸汽机的运作原理，而是探讨瓦特、哈格里夫斯等人的发明，如何从根本上改变了手工劳动与机械生产的关系。蒸汽机的广泛应用，不仅解放了人力，还将生产力从地理限制中解脱出来，使得大规模工厂的建立成为可能。本书将侧重于分析这些技术革新对社会结构的冲击：城市化进程的加速、传统手工业的衰落、新兴产业的崛起，以及工人阶级作为一个新社会群体的出现。我们将考察棉纺织业、煤炭开采、钢铁冶炼等领域的技术进步，但其重点在于这些进步如何改变了生产的规模、速度，进而影响了社会的分工、财富的分配，以及人们的日常生活节奏。例如，纺织机的出现，使得服装的生产效率大幅提升，服装的普及程度随之增加，这不仅是生活上的便利，也折射出社会经济的活力。 第三章：电光的脉搏——第二次工业革命与信息时代的黎明 电的发现和应用，开启了第二次工业革命，也为信息时代的到来埋下了伏笔。本章将讲述电力的普及如何彻底改变了夜晚和空间的限制，以及电报、电话等早期通信技术的出现，如何开始缩短人与人之间的距离。我们不会深入到发电机或电话线路的具体铺设过程，而是关注电力作为一种全新的能源形式，如何驱动了更高效的生产工具，例如电动机、电灯，以及它如何重塑了城市的面貌，改变了人们的工作和生活方式。本书会提及法拉第、爱迪生、贝尔等人物的贡献，但更侧重于他们所代表的技术突破，如何引发了冶金、化工、电力等领域的连锁反应。我们还将探讨电报和电话如何开始打破地域的隔阂，为后来的信息革命奠定基础，虽然此时的信息传播速度远不及今日，但它已经开始改变了商业往来、新闻传播乃至个人交流的模式。 第四章：无形的桥梁——信息革命的浪潮与全球互联 信息革命是人类历史上又一次深刻的技术变革，它以计算机和互联网为核心，以前所未有的速度和规模改变着世界。本章将描绘从早期大型计算机到个人电脑的演变，以及互联网如何从一个学术网络发展成为连接全球的通信基础设施。我们不会深入探讨编程语言或芯片的制造工艺，而是聚焦于信息技术如何渗透到社会的方方面面：商业模式的颠覆、知识获取的便捷性、文化的传播方式，以及全球化进程的加速。本书将讨论计算机的发明、集成电路的诞生（此处仅作背景提及，不展开制造工艺），以及互联网协议的标准化等关键节点，但重点在于这些技术如何催生了电子商务、社交媒体、搜索引擎等新业态，以及它们如何深刻影响了人们获取信息、沟通交流、学习工作的习惯。我们会考察互联网如何打破信息壁垒，促进知识的传播和共享，同时也探讨信息过载、数字鸿沟等伴随而来的挑战。 第五章：智能的涌动——人工智能与未来的未知领域 人工智能（AI）是当前科技发展中最具颠覆性的力量之一。本章将探索人工智能的起源、发展历程，以及它在各个领域展现出的巨大潜力。我们不会深入到具体的算法模型或神经网络的构建，而是着眼于人工智能如何通过学习、推理和决策，模拟甚至超越人类的某些智能行为。本书将追溯早期的人工智能研究，以及近年来深度学习、大数据等技术的突破，如何使得AI在图像识别、自然语言处理、自动驾驶等领域取得了显著进展。我们将讨论AI对就业市场、伦理道德、社会治理等方面可能带来的深远影响，并展望未来AI与其他技术的融合，例如与生物技术、材料科学的结合，可能带来的全新可能性。本书会提及机器学习、神经网络等概念，但重点在于它们如何驱动了机器的“思考”能力，以及这种能力的提升将如何改变我们对“智能”的定义，并对人类社会产生何种结构性变化。 第六章：交织的未来——科技、人文与社会的共生 《时光的织锦》的最后一章，将回归到科技与人类社会的整体关系。我们不再孤立地看待某一项技术，而是将其置于更广阔的社会、文化、伦理和哲学语境中进行审视。本章将探讨科技发展如何与人文精神相互影响，以及在日新月异的技术变革中，如何保持对人类价值的坚守。我们将反思科技进步可能带来的挑战，例如环境问题、隐私安全、社会公平等，并探讨如何通过理性的规划和负责任的创新，引导科技朝着更有利于人类福祉的方向发展。本书将强调，科技并非孤立的存在，而是人类社会有机组成的一部分，它的发展既需要技术上的突破，也需要人文上的关怀和社会上的智慧。最终，《时光的织锦》旨在激发读者对科技与人类未来的思考，理解科技的力量，更理解人类在创造和运用科技过程中的责任与担当。 本书将通过大量的历史案例、社会现象分析和趋势解读，向读者展示科技如何如同织锦的丝线，将人类文明的过去、现在和未来紧密地编织在一起。它是一部关于科技演进的史诗，更是一曲关于人类智慧与勇气的赞歌，鼓励我们以更加深刻的理解和更加负责任的态度，去拥抱和塑造科技驱动下的未来。

评分☆☆☆☆☆

最近读了一本名叫《集成电路制造工艺》的书，虽然我不是技术出身，但这本书还是给我留下了深刻的印象。我一直以为电子产品就是组装起来的，但这本书让我认识到，真正让这些产品“聪明”起来的是那些看不见的芯片，而它们的诞生过程比我想象的要复杂得多。书中花了大量的篇幅介绍“光刻”技术，这是我之前从未听说过的。它就好比是在一张比头发丝还细的“纸”上，用“光”来雕刻出复杂的电路图案。想想看，这样的精度该有多么惊人？书里还提到了“刻蚀”，就像是把不需要的部分“腐蚀”掉，只留下需要的电路。我能想象到，在生产过程中，每一个环节都必须精确到微米甚至纳米级别，任何一点小的失误都可能导致整个芯片报废。这本书让我对科技的发展有了更深的敬畏感，也让我意识到，我们现在享受的便利生活，离不开这些在实验室里默默工作的科学家和工程师们。虽然我无法完全理解书中的所有技术细节，但它已经成功地激发了我对这个领域的兴趣，让我愿意去了解更多关于芯片的故事。

评分☆☆☆☆☆

这本书我早就听说过，名字叫《集成电路制造工艺》。我一直对电子产品背后的原理很好奇，尤其是那些小小的芯片是如何制作出来的，所以这本书自然而然地引起了我的兴趣。当我拿到这本书的时候，我被它厚实的封面和沉甸甸的质感所吸引，这让我感觉它一定蕴含着丰富的知识。我翻开第一页，就被其中严谨的排版和清晰的图示所打动。虽然我不是这个领域的专业人士，但书中的内容还是让我对集成电路的制造过程有了一个初步的了解。书中详细介绍了从硅晶圆的处理，到光刻、刻蚀、掺杂等一系列复杂的步骤。我印象最深刻的是关于“光刻”的部分，它就像是在微小的芯片上“印刷”图案，其精度之高令人惊叹。书中对每一个环节的讲解都非常细致，甚至连一些关键的化学反应和物理过程都进行了深入的剖析。尽管有些地方的专业术语让我有些陌生，但我可以通过书中的插图和图解来辅助理解。我甚至可以想象到，工程师们在洁净室里，穿着防护服，小心翼翼地操作着精密仪器，将一个个复杂的电路设计转化为现实的微小世界。这本书不仅仅是关于技术的描述，它还让我看到了人类智慧的结晶，以及无数科研人员的辛勤付出。

评分☆☆☆☆☆

拿到《集成电路制造工艺》这本书，我怀着一种好奇的心情翻开。我一直对高科技产品背后的原理充满疑问，尤其是那些手机、电脑里的小小芯片，它们究竟是怎么做出来的？这本书给我打开了一扇新的大门。它详细地描述了从最基础的硅片到最终成品的整个过程。我尤其被“薄膜沉积”和“离子注入”这两个概念所吸引。前者是在硅片表面一层一层地“堆砌”材料，就像给芯片穿上“衣服”；后者则是把一些“特种部队”般的离子“打”进硅片里，改变它的导电性。书中的图解非常生动，让我能够相对直观地理解这些抽象的技术。我甚至能想象到，在那些高度净化的车间里，工程师们就像魔术师一样，通过一系列的化学和物理变化，在微小的尺度上创造出令人惊叹的电子世界。虽然我不是这个行业的专业人士，但这本书让我对集成电路的制造有了一个宏观的认识，也让我对手中的电子产品有了更深的感激之情。

评分☆☆☆☆☆

我最近有幸读到一本名为《集成电路制造工艺》的书，这本书真的让我大开眼界。一直以来，我都对电子产品中的那些微小芯片感到好奇，它们到底是如何被制造出来的呢？这本书就用非常详细且生动的方式解答了我的疑问。书中对整个制造流程进行了深入的剖析，从最初的硅晶圆处理，到后来的光刻、刻蚀、薄膜沉积等一系列复杂而精密的操作，都进行了详细的介绍。我尤其被“光刻”这一环节所震撼，它就像是在一个极其微小的画布上，用光的力量来雕刻出精密的电路图。书中的插图和图表也非常有助于理解，即使对于非专业人士来说，也能对其制造的复杂性和精密度有一个大致的认识。读完这本书，我对现代科技的发展有了更深的理解和敬畏，也让我更加珍惜我们现在所享有的便利生活，这背后凝聚了无数科学家的智慧和汗水。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对科学技术充满好奇的读者，《集成电路制造工艺》这本书无疑是一份宝藏。我一直很好奇，那些我们日常生活中不可或缺的电子设备，它们的核心——芯片——是如何被制造出来的。这本书就详细地解答了我的疑惑。它并没有枯燥地堆砌专业术语，而是通过清晰的讲解和精美的插图，将复杂的制造流程一步步展现在读者面前。我尤其对“光刻”技术印象深刻，书里把它比喻成在微观世界里“印刷”图案，其精密度和复杂性令人叹为观止。同时，我也了解到了“刻蚀”和“掺杂”等关键工艺，它们是如何协同作用，最终在硅片上构建出庞大而精密的电路网络。阅读这本书，让我对“微电子学”这个领域产生了浓厚的兴趣，也让我看到了人类在改造物质、创造微观世界方面的惊人能力。这本书不仅是技术知识的传递，更是一次对科技进步的致敬。