硅通孔3D集成技术 (美)JOHN H.Lau pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美JOHN H.Lau 著

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• 3D集成
• 硅通孔
• TSV
• 集成电路
• 封装技术
• 微电子
• 半导体
• 电子工程
• 材料科学
• 器件物理

店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030393302

商品编码：29330455979

包装：平装

出版时间：2014-01-01

基本信息

书名：硅通孔3D集成技术

定价：150.00元

作者：(美)JOHN H.Lau

出版社：科学出版社

出版日期：2014-01-01

ISBN：9787030393302

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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《硅通孔3D集成技术=Through Silicon Vias for 3D Integration:导读版：英文》适合从事电子、光电子、MEMS等器件三维集成研究工作的工程师、技术研发人员、技术管理人员和科研人员阅读，也可以作为相关专业大学高年级本科生和研究生的教材。

内容提要

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《信息科学技术学术著作丛书：硅通孔3D集成技术》系统讨论用于电子、光电子和MEMS器件的三维集成硅通孔（TSV）技术的*进展和未来可能的演变趋势，同时详尽讨论三维集成关键技术中存在的主要工艺问题和可能的解决方案。通过介绍半导体工业中的纳米技术和三维集成技术的起源和演变历史，结合当前三维集成关键技术的发展重点讨论TSV制程技术、晶圆减薄与薄晶圆在封装组装过程中的拿持技术、三维堆叠的微凸点制作与组装技术、芯片／芯片键合技术、芯片／晶圆键合技术、晶圆／晶圆键合技术、三维器件集成的热管理技术以及三维集成中的可靠性等关键技术问题，后讨论可实现产业化规模量产的三维封装技术以及TSV技术的未来发展趋势。
　　《信息科学技术学术著作丛书：硅通孔3D集成技术》适合从事电子、光电子、MEMS等器件三维集成研究工作的工程师、技术研发人员、技术管理人员和科研人员阅读，也可以作为相关专业大学高年级本科生和研究生的教材。

目录

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作者介绍

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曹立强，1974年9月出生。工学博士，现为中国科学院微电子研究所研究员，博士生导师，中国科学院“百人计划”学者。1997年毕业于中国科学技术大学，2003年在瑞典Chalmers大学微电子及纳米技术研究中心获得博士学位。曾在瑞典国家工业产品研究所、北欧微系统集成技术中心、美国Intel技术开发有限公司从事系统级封装技术的研发和管理工作。主要从事先进封装的研究工作，承担了国家科技重大专项、国家自然科学基金重点项目、国家创新团队国际合作计划等项目，在电子封装材料、品圆级系统封装、三维硅通孔互连技术等方面取得多项成果，授权发明10余项，SCI/EI收录论文50余篇。

文摘

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序言

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硅通孔3D集成技术 （美）JOHN H. Lau 著 内容简介 本书深入探讨了硅通孔（TSV）3D集成技术的各个方面，旨在为读者提供一个全面、系统且极具实践价值的技术指南。从基础理论到前沿应用，本书详细阐述了TSV技术在当前和未来电子器件设计与制造中的核心作用。 第一章：导论与发展历程 本章将带领读者回顾半导体技术的发展脉络，重点关注摩尔定律的挑战以及3D集成技术作为应对策略的崛起。我们将追溯TSV技术的萌芽与发展，解析其为何能成为实现更高集成度、更优性能和更低功耗的关键技术。通过梳理TSV技术在不同发展阶段的里程碑事件和关键技术突破，读者将对这项技术的演进有一个宏观的认识。此外，本章还将初步介绍TSV技术在不同应用领域（如高性能计算、移动通信、图像传感器、存储器等）的潜力，为后续章节的学习奠定基础。 第二章：硅通孔（TSV）的基础原理与结构 本章将详细解析TSV技术的核心——硅通孔的形成原理。我们将深入讲解TSV的几何结构，包括通孔的直径、纵横比、深度以及排列方式等关键参数对其性能的影响。同时，本章还将详细介绍TSV的两种主要制造工艺：前道TSV（Front-end TSV）和后道TSV（Back-end TSV）。对于前道TSV，我们将重点阐述在晶圆制造早期刻蚀和填充TSV的过程，包括相关的掩模、刻蚀技术（如干法刻蚀、湿法刻蚀）、绝缘层形成（如氧化、氮化）以及金属填充（如铜、钨）等关键步骤，并分析其对器件性能和良率的潜在影响。对于后道TSV，我们将重点解析在晶圆切割和封装过程中形成TSV的方法，包括晶圆减薄、TSV的制作与填充，以及与封装工艺的集成。 第三章：TSV的材料科学与化学 TSV技术的实现离不开先进的材料科学和精密的化学工艺。本章将深入探讨TSV制造中使用的关键材料。首先，我们将分析用于填充TSV的金属材料，如铜，并讨论其电迁移、界面附着力等特性。同时，我们将探讨用于绝缘TSV的介电材料，如二氧化硅（SiO2）和氮化硅（Si3N4），以及其介电常数、击穿电压和机械强度等关键指标。此外，本章还将详细介绍TSV制造过程中涉及的各类化学工艺，例如用于硅基底刻蚀的等离子体化学、用于金属填充的电化学沉积（ECD）或化学气相沉积（CVD）、以及用于介电层形成的化学氧化或化学气相沉积等。针对不同工艺步骤，我们将分析其反应机理、工艺参数对TSV形貌和性能的影响，以及相关的表面处理技术。 第四章：TSV的制造工艺流程与挑战 本章将系统地梳理TSV技术的完整制造流程，并深入剖析其中面临的各项挑战。我们将从TSV的刻蚀环节开始，详细介绍各种刻蚀技术的优缺点，以及如何通过精确控制刻蚀深度、侧壁形貌和均匀性来优化TSV的性能。接着，我们将重点讲解TSV的绝缘层形成工艺，包括薄膜沉积技术、绝缘层质量控制以及如何避免漏电和短路等问题。随后，我们将深入探讨TSV的金属填充过程，分析不同的填充方法（如电化学沉积、化学气相沉积、原子层沉积等），以及如何实现无空洞、低电阻的填充，并讨论填充过程中可能遇到的空洞、应力集中等问题。最后，本章将重点关注TSV的制造挑战，包括高纵横比TSV的刻蚀和填充难题、TSV与器件层之间的界面完整性、TSV的应力管理、大面积晶圆的均匀性控制以及成本控制等。 第五章：TSV的互连设计与信号完整性 TSV作为3D集成中的垂直互连，其设计对于整体性能至关重要。本章将深入探讨TSV的互连设计原则。我们将分析TSV的电阻、电容和电感参数，以及这些参数如何影响信号传输的延迟、串扰和反射。本章还将介绍TSV的布局设计策略，包括TSV的密度、间距、对齐等，以及如何通过合理的布局来优化信号完整性，降低功耗。此外，我们将重点讨论TSV带来的信号完整性挑战，如电迁移、寄生效应、信号衰减和串扰等，并介绍相应的仿真和优化方法，例如使用先进的电磁场仿真工具来分析TSV网络的信号传输特性。 第六章：TSV的功耗管理与热管理 TSV的引入会显著改变器件的功耗分布和散热特性。本章将聚焦TSV的功耗管理和热管理问题。我们将分析TSV本身及其周围结构的功耗来源，包括寄生电阻和电容导致的漏电和动态功耗。本章还将探讨TSV对器件整体功耗的影响，以及如何通过优化的TSV设计和驱动电路来降低功耗。在热管理方面，我们将详细阐述TSV在高密度集成下可能引发的热量堆积问题，分析热在3D结构中的传导路径和瓶颈。本章还将介绍有效的散热技术，包括导热材料的应用、散热结构的优化以及主动散热方案等，以确保器件的可靠运行。 第七章：TSV的可靠性与失效分析 TSV技术的可靠性是其大规模应用的关键。本章将深入探讨TSV的可靠性问题。我们将分析TSV在制造和工作过程中可能出现的各种失效模式，包括机械应力导致的裂纹、电迁移导致的断路或短路、界面脱层、漏电以及焊料的失效等。本章还将介绍TSV的可靠性测试方法，如加速寿命测试、热循环测试、高低温储存测试等，以及如何通过这些测试来评估TSV的长期可靠性。同时，我们将探讨失效分析技术，包括显微观察、电学测量和成分分析等，以找出失效的根本原因，并提出相应的改进措施。 第八章：TSV的封装技术与集成方案 TSV技术与封装工艺紧密结合，是实现3D集成器件的关键环节。本章将详细介绍TSV的封装技术。我们将讨论不同的TSV封装架构，如2.5D封装（Fan-out Wafer Level Package, FOWLP；Interposer-based 2.5D Package）和3D封装（Wafer-to-Wafer Bonding, W2W；Die-to-Wafer Bonding, D2W；Die-to-Die Bonding, D2D）。我们将详细解析W2W键合和D2W键合等关键工艺，包括其原理、设备、工艺参数和挑战，以及如何实现高精度、高密度的键合。本章还将探讨TSV封装中的关键技术，如再布线层（RDL）的构建、凸点（Bumps）的形成与对准、晶圆级封装（WLP）以及倒装芯片（Flip-chip）等。同时，我们将分析不同封装方案在成本、性能、散热和可靠性方面的权衡。 第九章：TSV在不同应用领域的探索 TSV技术已经展现出在众多领域应用的巨大潜力。本章将重点介绍TSV在不同应用领域的具体实现和发展前景。我们将深入探讨TSV在高性能计算（HPC）领域的应用，例如通过多芯片堆叠实现更大的内存带宽和更高的处理能力。我们将分析TSV在移动通信领域的应用，包括其在射频前端模块（RF front-end modules）和基带处理器中的作用。我们将进一步探讨TSV在图像传感器中的应用，如何实现更高的像素密度、更快的图像采集速度和更低的功耗。此外，本章还将介绍TSV在存储器（如DRAM、NAND Flash）领域的发展，如何通过3D堆叠实现更高密度的存储容量。最后，我们将展望TSV在新兴领域（如人工智能、自动驾驶、生物医疗电子）的应用前景，以及未来技术发展趋势。 第十章：TSV的未来展望与发展趋势 本章将对TSV技术进行前瞻性的展望，并探讨未来的发展趋势。我们将分析当前TSV技术面临的挑战，例如成本、良率、工艺复杂度等，并探讨行业如何应对这些挑战。本章还将探讨下一代TSV技术的发展方向，包括更高纵横比TSV、更小的TSV尺寸、更低的TSV电阻和电容、以及新型TSV材料和制造工艺。我们将关注TSV与其他先进封装技术（如扇出封装、异质集成）的融合发展。此外，本章还将探讨TSV在实现Chiplet（芯粒）互连方面的关键作用，以及如何构建开放的Chiplet生态系统。最终，本章将描绘TSV技术在未来电子器件设计和制造中所扮演的重要角色，以及其对整个半导体产业的深远影响。 本书的目标读者包括但不限于半导体工艺工程师、器件设计工程师、封装工程师、材料科学家、研究机构的研究人员以及对先进半导体技术感兴趣的行业从业者和学生。通过阅读本书，读者将能够深入理解TSV3D集成技术的原理、工艺、设计、应用及未来发展，为相关领域的研究和开发工作提供坚实的理论基础和实践指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计和排版质量，体现了出版方对知识的尊重。纸张的选用厚实而又不反光，长时间阅读下来，眼睛的疲劳感明显减轻。字体的大小和行间距经过了精心的考量，即使是密集的公式和代码块，也显得井井有条，查找信息非常高效。更值得称赞的是，书中的索引部分做得极其详尽和科学，几乎可以瞬间定位到任何一个关键术语或概念的出现位置，这对于需要频繁查阅特定内容的专业读者来说，无疑是极大的便利。可以说，从拿到书的那一刻起，无论是物理接触的触感，还是信息获取的效率，这本书都将“专业”二字贯彻到了极致。它不仅仅是一本知识的载体，更是一件值得珍藏的、高品质的工具书和学习伙伴，足以在我的书架上占据一个非常重要的位置，并被反复翻阅很多年。

评分☆☆☆☆☆

从实际应用的层面上看，这本书的实用价值简直是无价之宝。它提供的不仅仅是理论框架，更有大量的案例分析和工程实践中的“避坑指南”。我个人在使用其中提到的某个特定结构设计时，发现按照书中的建议进行微调后，性能提升效果立竿见影，这直接为我们团队节省了大量宝贵的试错时间。作者对于工艺窗口（Process Window）的讨论尤为深刻，他没有停留在理想化的状态，而是非常坦诚地分析了不同制造环节中可能出现的公差累积效应，并给出了切实可行的缓解策略。这种站在工程师第一线、直面量产挑战的写作态度，是很多理论书籍所缺乏的。它就像一本经验丰富的“老法师”的笔记，里面记录了无数次失败后的总结和提炼，是指导我们从“会做”到“做好”的关键桥梁。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是一场视觉的盛宴，色彩搭配既大胆又沉稳，恰到好处地传达了主题的专业性与前沿感。拿到手里沉甸甸的质感，让人立刻感受到这是一部有分量的学术著作。我尤其欣赏作者在章节布局上的匠心独运，从基础概念的引入到复杂技术的深入剖析，逻辑链条清晰得如同精密仪器内部的齿轮咬合，每一步的过渡都流畅自然。它不仅仅是知识的堆砌，更像是一份精心绘制的蓝图，引领着读者逐步穿越技术的迷雾。阅读过程中，那些复杂的理论和公式仿佛被赋予了生命，在作者精妙的文字编织下，晦涩的专业术语变得易于理解和消化。特别是那些图表和示意图，简直是神来之笔，将抽象的概念具象化，让初学者也能迅速抓住核心要害。这本书的阅读体验，简直是一种享受，它让我对整个领域产生了前所未有的探索欲，仿佛推开了一扇通往未来电子封装技术殿堂的大门。那种被知识的洪流温柔而坚定地裹挟向前的感觉，是其他技术书籍难以比拟的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度令人惊叹，它毫不保留地展现了作者在相关领域数十年的积累与沉淀。我发现，即便是一些业内资深人士可能都感到棘手的技术细节，作者也能用一种近乎禅意的简洁方式阐述清楚。它不是那种浅尝辄止的入门读物，而是真正深入到材料科学、电磁兼容性以及制造工艺的每一个细微末节。我特别关注了其中关于可靠性分析的那几章，作者引入的统计模型和失效预测方法，让我耳目一新，提供了远超教科书层面的实战指导。每一次翻阅，都像是与一位站在行业巅峰的导师进行了一次私密的对话，那种直接、犀利且充满洞察力的观点碰撞，极大地拓宽了我的技术视野。我可以感觉到，作者在力求准确性的同时，也保持着一种难得的批判性思维，敢于指出当前技术路线中的潜在瓶颈和未来可能的发展方向，这种前瞻性实在是太宝贵了。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书的语言风格非常独特，它既有严谨的学术范儿，又不失一种娓娓道来的叙事魅力。它不是那种冷冰冰的术语罗列，而是充满了作者对技术的热情和一种近乎艺术家的追求。在描述那些精密的制造流程时，作者的笔触细腻得仿佛在描绘一幅微观世界的油画，每一个步骤的控制精度、每一个参数的微小变化，都被描绘得栩栩如生。这种文字的力量在于，它能瞬间拉近读者与高精尖技术的距离，让原本遥不可及的“尖端科技”变得触手可及。我发现自己经常会读到一些句子，不得不停下来反复品味，思考其中的深层含义。这哪里是一本技术手册，分明是一部关于现代微电子封装艺术的颂歌，它将冰冷的工程学提升到了一个更具人文关怀的层面，让人在学习技术的同时，也感受到了创造的乐趣和工程美学。