国外电子与通信教材系列 半导体制造技术 半导体制造基础技术书籍 半导体器件技术 集成电路制造工艺 计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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韩郑生 译

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121260834

商品编码：29336648675

丛书名： 半导体制造技术国外电子与通信教材系列

出版时间：2015-06-01

商品基本信息,请以下列介绍为准
商品名称：	半导体制造技术
作者：	(美)夸克，(美)瑟达 著，韩郑生 等译
市场价：	79
ISBN号：	9787121260834
出版社：	电子工业出版社
商品类型：	图书

其他参考信息（以实物为准）
装帧：平装	开本：16开	语种：中文
出版时间：2015-06	版次：1	页数：
印刷时间：2015-06-01	印次：1	字数：

目录

第1章 半导体产业介绍 目标 1.1 引言 1.2 产业的发展 1.3 电路集成 1.4 集成电路制造 1.5 半导体趋势 1.6 电子时代 1.7 在半导体制造业中的职业 1.8 小结   第2章 半导体材料特性 目标 2.1 引言 2.2 原子结构 2.3 周期表 2.4 材料分类 2.5 硅 2.6 可选择的半导体材料 2.7 小结 第3章 器件技术 目标 3.1 引言 3.2 电路类型 3.3 无源元件结构 3.4 有源元件结构 3.5 CMOS器件的闩锁效应 3.6 集成电路产品 3.7 小结 第4章 硅和硅片制备 目标 4.1 引言 4.2 半导体级硅 4.3 晶体结构 4.4 晶向 4.5 单晶硅生长 4.6 硅中的晶体缺陷 4.7 硅片制备 4.8 质量测量 4.9 外延层 4.10 小结 第5章 半导体制造中的化学品 目标 5.1 引言 5.2 物质形态 5.3 材料的属性 5.4 工艺用化学品 5.5 小结 第6章 硅片制造中的沾污控制 目标 6.1 引言 6.2 沾污的类型 6.3 沾污的源与控制 6.4 硅片湿法清洗 6.5 小结 第7章 测量学和缺陷检查 目标 7.1 引言 7.2 集成电路测量学 7.3 质量测量 7.4 分析设备 7.5 小结 第8章 工艺腔内的气体控制 目标 8.1 引言 8.2 真空 8.3 真空泵 8.4 工艺腔内的气流 8.5 残气分析器 8.6 等离子体 8.7 工艺腔的沾污 8.8 小结 第9章 集成电路制造工艺概况 目标 9.1 引言 9.2 CMOS工艺流程 9.3 CMOS制作步骤 9.4 小结 第10章 氧化 目标 10.1 引言 10.2 氧化膜 10.3 热氧化生长 10.4 高温炉设备 10.5 卧式与立式炉 10.6 氧化工艺 10.7 质量测量 10.8 氧化检查及故障排除 10.9 小结 第11章 淀积 目标 11.1 引言 11.2 膜淀积 11.3 化学气相淀积 11.4 CVD淀积系统 11.5 介质及其性能 11.6 旋涂绝缘介质 11.7 外延 11.8 CVD质量测量 11.9 CVD检查及故障排除 11.10 小结 第12章 金属化 目标 12.1 引言 12.2 金属类型 12.3 金属淀积系统 12.4 金属化方案 12.5 金属化质量测量 12.6 金属化检查及故障排除 12.7 小结 第13章 光刻：气相成底膜到软烘 目标 13.1 引言 13.2 光刻工艺 13.3 光刻工艺的8个基本步骤 13.4 气相成底膜处理 13.5 旋转涂胶 13.6 软烘 13.7 光刻胶质量测量 13.8 光刻胶检查及故障排除 13.9 小结 第14章 光刻：对准和曝光 目标 14.1 引言 14.2 光学光刻 14.3 光刻设备 14.4 混合和匹配 14.5 对准和曝光质量测量 14.6 对准和曝光检查及故障排除 14.7 小结 第15章 光刻：光刻胶显影和先进的光刻技术 目标 15.1 引言 15.2 曝光后烘焙 15.3 显影 15.4 坚膜 15.5 显影检查 15.6 先进的光刻技术 15.7 显影质量测量 15.8 显影检查及故障排除 15.9 小结 第16章 刻蚀 目标 16.1 引言 16.2 刻蚀参数 16.3 干法刻蚀 16.4 等离子体刻蚀反应器 16.5 干法刻蚀的应用 16.6 湿法腐蚀 16.7 刻蚀技术的发展历程 16.8 去除光刻胶 16.9 刻蚀检查 16.10 刻蚀质量测量 16.11 干法刻蚀检查及故障排除 16.12 小结 第17章 离子注入 目标 17.1 引言 17.2 扩散 17.3 离子注入 17.4 离子注入机 17.5 离子注入在工艺集成中的发展趋势 17.6 离子注入质量测量 17.7 离子注入检查及故障排除 17.8 小结 第18章 化学机械平坦化 目标 18.1 引言 18.2 传统的平坦化技术 18.3 化学机械平坦化 18.4 CMP应用 18.5 CMP质量测量 18.6 CMP检查及故障排除 18.7 小结 第19章 硅片测试 目标 19.1 引言 19.2 硅片测试 19.3 测试质量测量 19.4 测试检查及故障排除 19.5 小结 第20章 装配与封装 目标 20.1 引言 20.2 传统装配 20.3 传统封装 20.4 先进的装配与封装 20.5 封装与装配质量测量 20.6 集成电路封装检查及故障排除 20.7 小结 附录A 化学品及安全性 附录B 净化间的沾污控制 附录C 单位 附录D 作为氧化层厚度函数的颜色 附录E 光刻胶化学的概要 附录F 刻蚀化学

精彩内容

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内容简介

本书详细追述了半导体发展的历史并吸收了各种新技术资料，学术界和工业界对本书的评价都很高。全书共分20章，根据应用于半导体制造的主要技术分类来安排章节，包括与半导体制造相关的基础技术信息；总体流程图的工艺模型概况，用流程图将硅片制造的主要领域连接起来；具体讲解每一个主要工艺；集成电路装配和封装的后部工艺概况。此外，各章为读者提供了关于质量测量和故障排除的问题，这些都是会在硅片制造中遇到的实际问题。

作者简介

 

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探寻 silicon 的奥秘：从原子排列到万亿级芯片的诞生 在信息爆炸的时代，我们手中的智能手机、高性能电脑，乃至驱动整个现代社会的庞大数字基础设施，其核心都离不开一块小小的硅片。而这块看似平凡的硅片，却凝聚了人类最顶尖的智慧和最精密的工艺。它不是天然存在的，而是通过一系列极其复杂、对环境要求极为严苛的制造过程，从沙子中提取、提纯，再一步步构建起我们今天所见的集成电路。 本书将带领您深入探索这一迷人的领域，揭开半导体制造的神秘面纱。我们不再局限于单一的“制造技术”或“基础技术”，而是将视野放宽，从更宏观的视角审视整个半导体产业的基石。我们将关注的是，究竟是什么样的物理、化学原理，以及工程技术，共同孕育了我们赖以生存的电子世界。 第一章：晶体生长的艺术——从单晶硅到晶圆的诞生 一切的起点，是纯净的硅。然而，自然界中的硅矿石远不足以支撑现代半导体制造的需求。我们需要的是具有完美晶格结构的单晶硅。本章将详细阐述单晶硅的生长过程，从高纯度多晶硅的制备，到著名的柴可拉斯基法（Czochralski process）如何将熔融的硅拉伸成巨大的单晶棒。我们将深入了解温度控制、籽晶的引入、生长速率、坩埚材料以及杂质控制等关键因素，如何决定最终单晶硅的质量。更进一步，我们将探讨直拉法（Float Zone method）等其他生长技术，以及它们各自的优缺点。 随后，这些巨大的单晶棒会被切割、研磨、抛光，形成直径达数百毫米的圆形薄片——晶圆。晶圆的平整度、表面粗糙度以及表面化学状态，都对后续的工艺流程至关重要。我们将剖析晶圆切割、研磨、化学机械抛光（CMP）等一系列精细加工过程，以及它们所使用的研磨剂、抛光液以及相应的设备。此外，对晶圆缺陷的检测和控制，如位错、夹杂物等，也是本章不可或缺的内容，它们直接关系到最终芯片的良率。 第二章：微观世界的雕刻家——光刻技术的演进与挑战 一旦有了高质量的晶圆，接下来的核心任务便是如何在晶圆上“雕刻”出微小的电路图案。而光刻（Photolithography），正是这门微观雕刻艺术的核心技术。本章将详细介绍光刻技术的原理，从紫外光（UV）到深紫外光（DUV），再到目前主导高端制程的极紫外光（EUV）光刻。我们将解析光刻设备（步进机/扫描机）的复杂结构，包括光源、掩模版（Mask/Reticle）、光学系统（投影透镜）和光刻胶（Photoresist）的化学性质。 光刻胶的选择至关重要，它们必须对特定波长的光敏感，并且能在显影液中选择性地溶解。我们将深入探讨正性光刻胶和负性光刻胶的原理，以及它们的化学组成和反应机理。而提高光刻分辨率的关键，在于缩短曝光波长，增大数值孔径（NA），以及采用先进的光刻技术，如相位掩模版（Phase Shift Mask）、衍射光学元件（Diffraction Optics）和计算光刻（Optical Proximity Correction, OPC）。 EUV光刻技术的引入，标志着半导体制造进入了一个全新的时代。本章将专门探讨EUV光刻的独特之处，包括其光源（LPP, Laser-Produced Plasma）的产生、反射式光学系统（多层膜反射镜）的设计以及对真空环境的极端要求。我们还将讨论EUV光刻所面临的挑战，如掩模版缺陷、高昂的设备成本以及光刻胶的吸收问题。 第三章：物质的“搬运工”与“守门员”——薄膜沉积与刻蚀技术 在晶圆上构建电路，需要一层一层地“生长”或“移除”各种材料。薄膜沉积（Thin Film Deposition）和刻蚀（Etching）技术，正是实现这一过程的“搬运工”和“守门员”。 薄膜沉积技术是构建电路层叠结构的基础。本章将深入介绍各种主要的薄膜沉积方法。物理气相沉积（PVD），如溅射（Sputtering）和蒸发（Evaporation），通过物理手段将材料原子或分子转移到晶圆表面。化学气相沉积（CVD）则利用化学反应在晶圆表面生成所需的薄膜。我们将重点讨论等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、低压化学气相沉积（LPCVD）以及原子层沉积（ALD）等主流CVD技术，分析它们的反应机理、工艺参数（温度、压力、气体流量）以及对薄膜均匀性、致密性和化学计量比的影响。此外，还将探讨原子层淀粉（ALD）的独特优势，它能够实现原子级的精确厚度控制，对于制造日益精密的器件至关重要。 刻蚀技术则是按照光刻图案，精确地去除不需要的材料。本章将详细讲解干法刻蚀（Dry Etching）和湿法刻蚀（Wet Etching）。干法刻蚀，特别是反应离子刻蚀（RIE）和其衍生技术，是现代半导体制造的主流。我们将深入分析等离子体的产生、离子轰击、化学反应以及它们如何协同作用，实现对特定材料的高选择性、高深宽比（High Aspect Ratio）刻蚀。刻蚀的选择性（Selectivity）——即刻蚀目标材料的速度与刻蚀掩膜材料或下方材料速度之比——是衡量刻蚀工艺优劣的关键指标。 第四章：电子的“指挥官”——离子注入与扩散工艺 要使半导体材料具备导电特性，并且能够精确地控制电流的流动，就需要对其进行掺杂。离子注入（Ion Implantation）和扩散（Diffusion）是实现这一目标的两种主要方式。 离子注入是一种通过高能离子束将掺杂元素精确注入半导体材料内部的技术。本章将详述离子注入的原理，包括离子源的设计、加速器的原理、扫描系统以及能量和剂量控制。我们将分析不同掺杂元素（如硼、磷、砷）的注入特性，以及它们在硅中的散射和损伤机制。离子注入的优点在于其精确的掺杂浓度控制和空间分布，但也会引入晶格损伤，需要后续的退火处理来修复。 扩散工艺则是利用热能驱动掺杂原子在半导体材料中迁移，从而改变其导电类型和浓度。本章将探讨扩散的物理过程，包括掺杂源的形成（固态源、气态源）、扩散系数以及Fick定律的应用。我们将分析不同温度和时间对扩散深度的影响，以及多步扩散工艺的设计。与离子注入相比，扩散的精度较低，但工艺成本相对较低，并且对晶格损伤较小。 第五章：连接万物——金属互连与封装技术 集成电路中的各个晶体管和元件需要通过导线连接起来，形成完整的电路。金属互连（Metallization）技术便是实现这一功能的关键。本章将介绍用于构建互连线的各种金属材料，如铝（Al）、铜（Cu）和钨（W），以及它们的制备工艺，如PVD和电化学沉积（ECD）。 随着电路密度的不断增加，多层金属互连成为必然。本章将详细阐述多层金属互连结构的形成过程，包括介质层的沉积、通孔（Via）的形成以及金属填充。我们将重点关注铜互连技术，包括其低电阻率的优势以及在制造过程中遇到的挑战，如铜的扩散和界面问题。阻挡层（Barrier layer）和籽层（Seed layer）的作用，以及化学机械抛光（CMP）在平坦化过程中的应用，都将得到深入探讨。 最后，晶圆上的电路需要被切割、封装，才能成为我们能够使用的独立芯片。本章将介绍晶圆切割（Wafer Dicing）技术，如激光切割和金刚石锯片切割。随后，我们将探讨各种封装技术（Packaging），从传统的引线框架（Leadframe）封装，到现代的球栅阵列（BGA）、芯片级封装（CSP）以及先进的3D封装技术（如堆叠芯片，PoP）。封装不仅是为了保护芯片，更是为了提供电气连接、散热以及机械支撑。 结语： 半导体制造是一门集物理、化学、材料科学、精密工程和计算机科学于一体的交叉学科。本书旨在勾勒出这一宏大工程的整体图景，从基础的晶体生长，到精密的图案转移，再到最终的功能实现，让我们能够更深刻地理解我们所处的数字时代是如何被一块块精巧的硅片所驱动的。从最初的原子排列到最终集成了数亿甚至数万亿个晶体管的复杂芯片，每一步都充满了智慧与挑战。希望本书能够激发读者对这一领域的兴趣，并为进一步深入学习提供坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我尝试用这本书来辅导我的一批本科高年级学生进行毕业设计，结果反馈非常好，他们普遍反映这本书的讲解方式很“友好”。尤其是在介绍集成电路设计与制造接口（Design-For-Manufacturability, DFM）时，这本书的叙述角度非常独特。它不再将设计和制造视为两个孤立的环节，而是清晰地展示了设计规则检查（DRC）是如何受限于当时的制造能力，比如金属线的最小宽度和间距是如何一步步被工艺极限所定义的。书中还穿插了一些历史性的对比，比如从分立器件时代到大规模集成电路时代，制造复杂度的爆炸性增长是如何倒逼芯片设计师改变思维模式的。这种历史的纵深感和跨学科的整合能力，使得学生们不仅学会了“怎么做”，更明白了“为什么这么做”，极大地激发了他们对半导体工程学的整体兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计实在是让人眼前一亮，封面那种磨砂的质感，握在手里沉甸甸的，立刻就给人一种专业和严谨的感觉。内页的纸张选择也非常考究，字迹清晰，排版疏密得当，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。我特别欣赏作者在章节结构上的安排，逻辑性极强，从宏观的半导体产业背景切入，逐步深入到具体的技术细节，这种层层递进的方式，让一个初学者也能比较顺畅地跟上思路。例如，在介绍光刻技术时，它不仅仅罗列了各种参数，还配有大量的示意图，图文并茂地解释了曝光、对准等复杂过程的物理原理，这一点对于理解核心工艺至关重要。而且，书中的案例分析非常贴近工业界的实际应用，很多在实验室里难以接触到的量产级难题，都能在书中找到理论上的解释和可能的解决方案，这无疑大大提升了这本书的实用价值。总的来说，从纸质到内容组织，这本教材无疑是行业内的高水准之作，看得出编者在打磨这本书上花费了巨大的心血。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在晶圆代工厂工作的工程师，我最看重的是技术手册的实操指导性和前瞻性。这本书在这两方面都表现出色。实操性上，书中对良率提升（Yield Enhancement）的章节进行了非常深入的剖析，它没有回避半导体制造中最令人头疼的缺陷控制问题，而是系统地梳理了从前道到后道的关键缺陷源，并给出了统计学上的控制图（Control Charts）应用范例。这对我日常监控生产线SPC数据非常有启发。更值得称道的是，它对EUV光刻技术的介绍，虽然篇幅相对精简，但切中了要害，清晰地阐述了掩模的相位层和吸收层的设计挑战，以及瑞利判据在超深紫外波段下的应用限制。这种对前沿技术的精准把握，使得这本书的参考价值能够跨越当前的成熟工艺，触及未来几年的技术发展方向，非常适合需要保持技术敏感度的业界人士。

评分☆☆☆☆☆

我最近在系统学习先进封装技术，正好翻阅了这本关于半导体制造的书籍。坦白说，我对其中关于材料科学与薄膜沉积的部分印象尤为深刻。书中对原子层沉积（ALD）的描述，细致到了化学反应机理和不同前驱体的选择对薄膜质量的影响，简直就像是请了一位资深材料科学家在耳边娓娓道来。它没有停留在教科书式的概念介绍，而是深入探讨了如何通过精确控制温度、压力和气体流量来调控薄膜的厚度和均匀性，这对于设计高性能器件至关重要。我对比了手头几本更偏向器件物理的参考书，发现这本书在工艺流程的可操作性描述上更胜一筹。例如，对于刻蚀的等向性与选择性问题的讨论，书中不仅解释了离子轰击的物理模型，还结合了等离子体源的设计来佐证，使得原本抽象的工艺窗口概念变得具象化，极大地拓宽了我的工艺理解边界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度足以满足研究生阶段的学习需求，但它的语言风格却出奇地平实，没有常见的学术著作那种晦涩难懂的弊病。特别是在处理半导体过程控制的数学模型时，作者似乎有一套独特的翻译技巧，能够将复杂的偏微分方程和随机过程理论，巧妙地转化为可以直观理解的物理图像。例如，在讨论离子注入的剂量分布时，它没有直接抛出布拉格-波特模型的复杂积分，而是通过一个生动的类比，将注入离子的能量损失比作子弹穿透不同密度靶材的减速过程，一下子就抓住了关键的物理思想。这种将高深理论“去魅化”的处理方式，让我在复习高阶半导体物理时感到轻松不少，真正做到了理论与实践的完美融合，是一本非常值得收藏和反复研读的工具书。