9787030501578 集成电路制造工艺技术体系 科学出版社 严利人,周卫 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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严利人，周卫 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030501578

商品编码：29529094799

包装：圆脊精装

出版时间：2017-12-01

基本信息

书名：集成电路制造工艺技术体系

定价：98.00元

作者：严利人,周卫

出版社：科学出版社

出版日期：2017-12-01

ISBN：9787030501578

字数：

页码：

版次：31

装帧：圆脊精装

开本：128开

商品重量：0.4kg

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内容提要

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《半导体技术前沿：微纳制造的挑战与机遇》 引言 随着信息时代的飞速发展，半导体产业作为支撑现代科技的基石，其重要性日益凸显。从智能手机到高性能计算，从人工智能到物联网，几乎所有尖端科技的应用都离不开先进的集成电路。而集成电路的制造，则是一项集材料科学、物理学、化学、工程学等众多学科于一体的复杂且精密的工艺过程。本书旨在深入探讨半导体制造领域的前沿技术，剖析其面临的挑战，并展望其未来的发展机遇，为相关领域的科研人员、工程师以及对该领域感兴趣的读者提供一份详实的技术参考。 第一章：微电子制造工艺的演进与基石 本章将回顾半导体制造技术的发展历程，从最初的晶体管发明，到集成电路的诞生，再到如今的超大规模集成电路（VLSI）和极大规模集成电路（GSI）。我们将详细介绍构成现代半导体制造工艺的几个核心环节，包括： 硅提纯与晶圆制备： 讨论高纯度多晶硅的生产过程，以及通过直拉法（CZ法）或区熔法（FZ法）生长单晶硅棒，并将其切割、抛光成高质量的硅晶圆。强调晶圆的平整度、洁净度以及尺寸（如300mm、450mm）对后续工艺的影响。 光刻技术（Photolithography）： 这是集成电路制造中最关键的步骤之一，决定了电路的最小特征尺寸。我们将深入解析不同类型光刻技术，包括紫外光刻（UV）、深紫外光刻（DUV）以及目前最先进的极紫外光刻（EUV）技术。重点介绍掩模版（Mask/Reticle）的制造、光刻胶（Photoresist）的种类与选择、曝光系统（Stepper/Scanner）的工作原理以及光学邻近效应（OPC）和相位移掩模（PSM）等关键技术。 薄膜沉积技术（Thin Film Deposition）： 讨论用于构建集成电路器件的各种薄膜材料的制备方法。我们将详细介绍化学气相沉积（CVD）及其变种，如等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、低压化学气相沉积（LDCVD）等，以及物理气相沉积（PVD）技术，如溅射（Sputtering）和蒸发（Evaporation）。讨论不同沉积技术的优缺点，以及如何控制薄膜的厚度、均匀性、密度和化学成分。 刻蚀技术（Etching）： 介绍如何精确地去除不需要的薄膜材料，以形成器件的特定结构。我们将重点阐述干法刻蚀（Dry Etching），包括反应离子刻蚀（RIE）和电感耦合等离子体刻蚀（ICP-RIE），以及湿法刻蚀（Wet Etching）的应用场景。强调刻蚀过程中的选择性（Selectivity）、各向异性（Anisotropy）和均匀性控制。 离子注入（Ion Implantation）： 解释如何通过注入杂质原子来改变半导体材料的导电类型和导电率，这是形成PN结和晶体管沟道等关键结构的基础。介绍不同类型的注入器、能量和剂量的控制，以及注入后的退火（Annealing）过程。 化学机械抛光（CMP）： 探讨CMP技术在实现晶圆表面全局平坦化方面的作用，这对多层金属互连的形成至关重要。介绍CMP的原理、研磨液（Slurry）的组成以及CMP过程中可能出现的缺陷。 金属化与互连（Metallization and Interconnect）： 讨论如何通过沉积金属层（如铝、铜）并进行图案化，形成器件之间的电气连接。介绍多晶硅栅极的形成、通孔（Via）和金属导线（Line）的工艺，以及目前广泛应用的铜互连技术及其阻挡层/扩散阻挡层（Barrier/Adhesion Layer）的应用。 第二章：前沿制造技术与挑战 随着摩尔定律的持续推进，半导体器件的尺寸不断缩小，制造工艺也面临着前所未有的挑战。本章将聚焦当前和未来集成电路制造的前沿技术及其应对策略： 极紫外光刻（EUV Lithography）： EUV光刻是实现7nm及以下节点工艺的关键技术。我们将详细分析EUV光源（如激光等离子体光源LPP）的产生与控制、光学系统（如反射镜）的精密要求、EUV光刻胶的研发进展以及其在提高成像分辨率和降低缺陷方面的作用。同时，探讨EUV光刻面临的成本、吞吐量和良率挑战。 多重图案化技术（Multi-patterning）： 在EUV尚未完全普及或用于特定层时，多重图案化技术（如双重图案化、三重图案化）是实现更小特征尺寸的重要手段。本章将介绍线-空间分离（LD-Split）、芯层/层（Core/Shell）等不同的多重图案化策略，以及它们带来的工艺复杂度和成本增加。 三维（3D）结构制造： 为了克服平面器件尺寸缩小的物理极限，三维集成电路（3D IC）和垂直器件结构（如FinFET、GAAFET）应运而生。我们将详细介绍FinFET（鳍式场效应晶体管）和Gate-All-Around FET（全环绕栅极晶体管）的结构特点、制造工艺挑战（如高深宽比刻蚀、垂直集成）以及它们在提高器件性能和降低功耗方面的优势。 新材料的应用： 传统硅基材料在某些性能上已接近极限，因此新材料的引入成为突破瓶颈的关键。本章将探讨高介电常数（high-k）栅介质材料、金属栅极（Metal Gate）、应变工程（Strain Engineering）技术（如SiGe应变硅）以及先进的互连材料（如钴Co、钌Ru）在提升器件性能中的作用。 先进封装技术： 随着制造工艺的复杂化和成本的升高，先进封装技术（如2.5D封装、3D封装、晶圆级封装WLP）在集成不同功能芯片、提高系统性能和减小尺寸方面发挥着越来越重要的作用。我们将介绍这些先进封装的工艺特点和集成方式。 原子层沉积（ALD）： ALD作为一种超薄、超均匀薄膜的沉积技术，在EUV光刻胶、高k栅介质、金属栅极等关键领域有着广泛的应用。本章将深入探讨ALD的自限性生长机理、不同ALD工艺流程以及其在实现原子级精度控制方面的独特优势。 纳米压印光刻（NIL）： 作为一种非光刻的图案化技术，NIL具有成本效益高、可实现高分辨率的潜力。本章将介绍NIL的原理、模版（Stamp）制造、压印材料以及其在特定应用领域的潜力与挑战。 第三章：质量控制、良率提升与未来展望 集成电路的制造过程极其复杂，任何一个环节的微小偏差都可能导致最终产品的失效。因此，质量控制和良率提升是半导体制造的核心议题。 工艺过程控制（SPC）： 探讨统计过程控制在监测和分析制造过程中各种参数（如温度、压力、流量、刻蚀速率）中的应用，以及如何通过SPC来识别和纠正潜在的工艺偏差。 缺陷检测与分析： 介绍集成电路制造中常见的缺陷类型（如颗粒、图案缺陷、薄膜缺陷）以及各种先进的缺陷检测设备（如光学扫描、电子束检测）和分析方法。强调缺陷的根源分析和预防措施。 工艺集成与协同优化： 随着器件结构的日益复杂，各个工艺步骤之间的相互影响变得尤为重要。本章将讨论工艺集成（Process Integration）的概念，以及如何通过仿真模拟和实验验证来优化整体工艺流程，以达到最优的器件性能和良率。 未来发展趋势： 展望半导体制造的未来方向，包括但不限于： 超越CMOS的器件技术： 探索新的器件物理原理和材料，如量子点、碳纳米管、二维材料等，以应对经典CMOS技术的物理极限。 人工智能在半导体制造中的应用： 探讨AI在工艺优化、缺陷预测、设备维护、良率分析等方面的潜力。 绿色制造与可持续发展： 关注半导体制造过程中对环境的影响，探索更环保的工艺材料和更节能的设备。 通用计算与专用计算的融合： 随着AI和大数据的发展，对计算的需求呈现多样化，这将驱动更广泛的芯片设计和制造创新。 结论 集成电路制造技术是一个不断演进的动态领域，充满了科学的挑战与工程的智慧。本书通过对核心制造工艺的深入剖析，以及对前沿技术和未来趋势的探讨，希望能为读者勾勒出一幅完整的半导体制造技术图景，激励更多的创新和突破，共同推动半导体产业迈向更加辉煌的未来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度，远超我之前阅读过的任何相关领域的基础教材。它没有停留在对基本概念的简单罗列和解释上，而是深入到了每一个工艺步骤背后的物理机制和化学反应的本质。我特别欣赏作者团队对“体系”二字的诠释，他们不是孤立地介绍光刻、刻蚀或者薄膜沉积，而是将这些技术点串联起来，构建了一个完整的、相互制约相互影响的制造链条。书中对不同工艺参数对最终器件性能影响的定量分析部分，简直是教科书级别的展示，充满了严密的逻辑推导和数据支持。对于我们这些一线工程师来说，这种深入骨髓的解析，比那些停留在表层的操作指南要宝贵得多，它教会我们的是“为什么”会这样，而不是仅仅“怎么做”。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的阅读门槛确实不低，初次接触这个领域的读者可能会感到有些吃力，因为它默认读者已经具备了扎实的半导体物理基础。但对于有一定经验的工程师或研究生而言，它就像打开了一扇通往更深层次理解的大门。我发现自己经常需要对照着以前的实验数据和模拟结果来反思书中的论述，每次重读，都会有新的领悟。比如，关于先进封装技术那几个章节，作者对异构集成中的热管理和应力控制的论述，结合了最新的行业动态，看得出作者团队在信息收集和提炼上做了大量的辛苦工作，确保了内容的与时俱进。这种挑战性，恰恰是我最欣赏的一点，因为它迫使我持续学习和更新自己的知识库。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，在于它提供了一个极为清晰且结构化的知识地图。在信息碎片化严重的今天，能够拥有一本将如此庞大复杂的制造流程梳理得井井有条的参考书，是极大的幸运。我经常在遇到项目瓶颈时，翻到书中的对应章节，通过作者构建的逻辑框架，迅速定位问题的关键环节所在。它不是一本用来消遣阅读的书，而是一把用于解决实际问题的利器。无论是进行工艺流程的优化设计，还是撰写技术报告，这本书中的专业术语和规范化的描述，都成了我信手拈来的权威依据。它真正体现了“集大成”的意义，值得所有相关领域的专业人士珍藏并时常翻阅。

评分☆☆☆☆☆

如果非要说一点“不足”，那可能就是书中对某些新兴、还未完全成熟的颠覆性技术（比如全新的量子点材料应用或者类脑芯片的制造挑战）的讨论相对谨慎，更多地聚焦在当前主流CMOS工艺的优化和演进上。但这其实也是这本书稳健性的体现，它选择了将最可靠、最被广泛验证的知识体系进行系统化的梳理，而不是掺杂过多的前沿猜想。对于构建坚实的技术基石而言，这种“重稳固、轻浮躁”的取向是完全正确的。我更希望未来能看到作者们在续集中，能够用这种严谨的态度，专门开辟一卷来讨论这些未来技术的制造障碍和可能的解决方案，那将是另一部里程碑式的作品。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是一绝，封面采用了一种磨砂质感的硬壳，手感沉甸甸的，拿在手里就感觉分量十足，透着一股专业和严谨的气息。特别是那个书名和作者信息的排版，简约而不失大气，那种深沉的藏蓝色调配上银灰色的字体，让人一眼就能感受到它内容的深度。我喜欢这种低调但又不失格调的设计风格，完全符合我对自己书架上工具书的要求——实用、耐看、有质感。而且，翻开内页，纸张的厚度适中，墨迹清晰锐利，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳，这对于需要反复查阅技术细节的专业书籍来说，简直是太友好了。这种对细节的把控，看得出出版社在制作过程中确实下了不少功夫，让人在阅读内容之前，就已经对这本书的专业性有了初步的肯定和期待。