正版弘半导体器件新工艺9787030212535梁瑞林 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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梁瑞林 著

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• 工业技术
• 电子技术

店铺： 玄岩璞图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030212535

商品编码：29524370680

包装：平装

出版时间：2008-04-01

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基本信息

书名：半导体器件新工艺

定价：23.00元

作者：梁瑞林

出版社：科学出版社

出版日期：2008-04-01

ISBN：9787030212535

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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“表面组装与贴片式元器件技术”丛书采用图文并茂的图解方式，其目的就是要让读者在没有条件一一目睹和体验各类表面组装实物以及各种贴片式电子元器件的情况下，通过图（有些是照片）文对照的方式，更好地理解与应用本丛书传递的知识与信息。 本书主要介绍了单晶硅圆片的加工技术，大规模集成电路的设计制版、芯片加工与封装检验技术，多种类型的半导体材料与器件的应用，及其未来的展望等内容。

内容提要

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本书为“表面组装与贴片式元器件技术”丛书之一。本书主要介绍了单晶硅圆片的加工技术，大规模集成电路的设计制版、芯片加工与封装检验技术，多种类型的半导体材料与器件的应用，及其未来的展望等内容。本书在内容上，力图尽可能地向读者传递国际上先进的半导体制造技术方面的前沿知识，避免冗长的理论探讨，体现了本书的实用性。
　　本书可以作为电子电路、微电子、半导体材料与器件、电子科学与技术等领域的工程技术人员以及科研单位研究人员的参考资料，也可以作为工科院校相关专业师生的参考用书。

目录

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章　概述
　1.1　半导体器件的发展史
　1.2　半导体的基础知识
　　1.2.1　本征半导体的电阻率较高
　　1.2.2　利用掺杂的方法降低半导体的电阻率
　　1.2.3　半导体的电阻率随着温度升高而迅速下降
　　1.2.4　半导体的电阻率随着光照度的增加而下降
　　1.2.5　半导体材料的光生伏特效应
　　1.2.6　半导体材料具有场致发光效应
　　1.2.7　不同类型半导体材料之间的帕尔帖效应
　　1.2.8　半导体材料其他可供利用的效应
　　1.2.9　半导体材料可以制作成集成电路
　1.3　大规模集成电路技术的发展现状
第2章　单晶硅圆片
　2.1　高纯度硅材料的制备
　2.2　单晶硅锭的加工
　　2.2.1　单晶硅圆片的工艺流程及制作方法
　　2.2.2　用提拉法制作单晶硅锭的过程
　2.3　单晶硅圆片的加工
　　2.3.1　单晶硅的切片工艺
　　2.3.2　单晶硅片的倒角加工
　　2.3.3　单晶硅片的机械研磨
　　2.3.4　单晶硅片的化学研磨
　　2.3.5　单晶硅片的退火
　　2.3.6　单晶硅片的镜面研磨
　　2.3.7　单晶硅片的清洗
　　2.3.8　单晶硅片的检查与包装
　　2.3.9　单晶硅片的外延生长
　　2.3.10　绝缘层上的单晶硅圆片SOI
第3章　大规模集成电路的设计与制版
　3.1　大规模集成电路的一般知识
　　3.1.1　集成电路的发明
　　3.1.2　集成电路的集成度分类法
　　3.1.3　大规模集成电路的功能分类法
　　3.1.4　大规模集成电路的工作原理分类法
　　3.1.5　大规模集成电路的主要制造工艺
　3.2　大规模集成电路的设计
　　3.2.1　大规模集成电路的设计综述
　　3.2.2　电子电路设计
　　3.2.3　图版设计与原图工艺
　3.3　大规模集成电路的制版工艺
　　3.3.1　制版工艺综述
　　3.3.2　玻璃基板的选择与加工处理
　　3.3.3　镀膜
　　3.3.4　涂布感光胶
　　3.3.5　描图曝光
　　3.3.6　坚膜
　　3.3.7　显影
　　3.3.8　腐蚀
　　3.3.9　图版检查、修正与覆盖保护膜
　　3.3.10　相位移光掩模与光学仿真矫正光掩模
第4章　大规模集成电路的芯片加工
　4.1　芯片加工工艺流程
　　4.1.1　芯片加工工艺综述
　　4.1.2　芯片加工的主要工艺
　　4.1.3　大规模集成电路的芯片加工工艺流程
　　4.1.4　超净工作室
　4.2　不同性质的加工工艺
　　4.2.1　清洗
　　4.2.2　氧化
　　4.2.3　化学气相沉积
　　4.2.4　光刻
　　4.2.5　干式腐蚀
　　4.2.6　离子注入
　　4.2.7　退火
　　4.2.8　溅射
　　4.2.9　化学机械研磨
　　4.2.10　阶段性工艺检查
　4.3　不同加工对象的加工工艺
　　4.3.1　不同加工对象的加工工艺概述
　　4.3.2　形成隔离区
　　4.3.3　形成阱
　　4.3.4　形成晶体管
　　4.3.5　形成位线
　　4.3.6　形成电容器
　　4.3.7　形成互连线
第5章　大规模集成电路的封装与检验
　5.1　集成电路封装概述
　　5.1.1　集成电路封装形式的发展
　　5.1.2　双列直插封装DIP　
　　5.1.3　方形扁平封装QFP
　　5.1.4　球栅阵列封GA
　　5.1.5　芯片尺寸封装CsP
　　5.1.6　多芯片封装模块MCM
　5.2　大规模集成电路的封装工艺
　　5.2.1　大规模集成电路封装工艺的流程
　　5.2.2　单晶硅圆片背面研磨
　　5.2.3　划片
　　5.2.4　将芯片固定在基座上
　　5.2.5　焊接引线
　　5.2.6　塑料封装
　　5.2.7　引脚表面镀层处理
　　5.2.8　引脚切断、成型、打印标志
　5.3　大规模集成电路封装的检验
　　5.3.1　电子元器件的失效曲线
　　5.3.2　老化
　　5.3.3　条件循环试验
第6章　多种类型的半导体材料
　6.1　元素半导体
　6.2　化合物半导体
　　6.2.1　化合物半导体的分类
　　6.2.2　砷化镓
　　6.2.3　其他Ⅲ-V族化合物半导体
　　6.2.4　Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体
　　6.2.5　Ⅳ-Ⅳ族与Ⅳ-Ⅵ族化合物半导体
　6.3　非晶半导体
　　6.3.1　非晶半导体是原子排列不规则的半导体
　　6.3.2　发展初期的非晶半导体
　　6.3.3　非晶半导体研究中的难题
　　6.3.4　新的学科门类——固体化学
　　6.3.5　非晶半导体的种类
　　6.3.6　非晶半导体的特点
　　6.3.7　非晶半导体的应用
　6.4　固溶体半导体
　　6.4.1　含砷镓的固溶体半导体
　　6.4.2　含碲的固溶体半导体
　　6.4.3　含碲铋的固溶体半导体
　　6.4.4　多元化固溶体半导体的研发方向
　6.5　半导体陶瓷
　　6.5.1　半导体陶瓷的共性
　　6.5.2　高温还原气氛造成的陶瓷半导体化
　　6.5.3　不同化合价的元素置换造成陶瓷半导体化
　　6.5.4　正温度系数热敏电阻陶瓷
　　6.5.5　负温度系数热敏电阻陶瓷
　　6.5.6　临界值热敏电阻陶瓷
　　6.5.7　压敏电阻陶瓷
　　6.5.8　气敏电阻陶瓷
　　6.5.9　湿敏电阻陶瓷
　　6.5.10　多功能半导体陶瓷
　6.6　有机半导体
　　6.6.1　有机半导体的现状与分类
　　6.6.2　共轭双键有机化合物半导体
　　6.6.3　电荷转移络合物
　　6.6.4　高分子有机化合物
　6.7　超晶格半导体
第7章　半导体材料与器件的未来展望
　7.1　摩尔定律
　　7.1.1　硅集成电路发展过程中所遵循的摩尔定律
　　7.1.2　摩尔定律将会失灵
　　7.1.3　掺杂均匀性对摩尔定律的限制
　　7.1.4　集成电路的功耗密度对摩尔定律的限制
　　7.1.5　光刻技术对摩尔定律的限制
　　7.1.6　互连线对摩尔定律的限制
　7.2　半导体器件的深入发展
　　7.2.1　发展砷化镓和磷化铟单晶材料
　　7.2.2　开发宽带隙半导体材料
　　7.2.3　开发低维半导体材料
　　7.2.4　未来展望
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《半导体器件设计与制造的前沿技术》 内容简介 本书旨在深入探讨半导体器件领域当前最前沿的设计理念、制造工艺以及面向未来的技术发展趋势。在信息技术飞速发展的浪潮下，半导体器件作为支撑这一切的基石，其性能的提升和成本的降低直接驱动着整个科技产业的进步。从智能手机、高性能计算到物联网、人工智能，无一不依赖于不断革新的半导体技术。本书将系统性地梳理和分析这些关键技术，为相关领域的研究人员、工程师、学生以及对半导体产业充满兴趣的读者提供一份详实且富有洞察力的参考。 第一部分：新型半导体材料与器件结构 在材料层面，我们首先将聚焦于超越传统硅基材料的探索。虽然硅在过去几十年中一直是半导体产业的王者，但其物理极限正在逐渐显现。因此，本书将详细介绍 第三代半导体材料，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN），它们在耐高压、耐高温、高频性能等方面展现出巨大优势，为新能源汽车、电力电子、5G通信等领域带来了革命性的机遇。我们将深入剖析这些材料的晶体结构、能带特性、电学及热学性质，并重点讨论其在功率器件（如MOSFET、IGBT）、射频器件（如HEMT）等领域的应用进展。 除了第三代半导体，二维材料（如石墨烯、二硫化钼MoS2、六方氮化硼h-BN等）作为一类新型的超薄材料，因其独特的电学、光学和力学性质，正在为下一代高性能、低功耗半导体器件的设计打开新的可能。本书将探讨这些二维材料的制备方法、表面物理特性，以及它们在场效应晶体管（FET）、传感器、光电子器件等方面的应用潜力，同时也会提及一些将二维材料与传统半导体材料集成以实现异质结器件的创新思路。 在器件结构方面，本书将重点关注 超越传统平面结构的先进器件设计。例如， FinFET（鳍式场效应晶体管） 已经成为当前主流高性能CPU和GPU的核心器件，其三维栅极结构有效改善了漏电流和短沟道效应。我们将详细解析FinFET的工作原理、制造挑战以及其在工艺节点不断缩小的背景下的演进。 随着器件尺寸的进一步缩小， GAA（Gate-All-Around）晶体管（如Nanosheet、Nanowire FET）被认为是FinFET的下一代主流技术。GAA结构提供了一个全方位的栅极控制，极大地提升了器件的性能和功耗效率。本书将深入探讨GAA器件的结构特点、其在3D集成方面的优势，以及相关的制造工艺难点和解决方案。 此外，我们还将介绍 新型存储器件 的发展，包括 相变存储器（PCM）、电阻式随机存取存储器（ReRAM）、铁电随机存取存储器（FeRAM） 等。这些新型存储器以其高密度、低功耗、高速读写等特点，有望在未来内存技术中扮演重要角色，甚至与逻辑器件融合，形成新型的存储计算一体化架构。 第二部分：先进半导体制造工艺与技术 半导体器件的制造是实现其性能的关键，而先进的制造工艺是推动技术进步的核心动力。本部分将聚焦于当前以及未来一段时间内半导体制造的主流技术和挑战。 光刻技术 作为半导体制造中最核心、最复杂的工艺之一，其分辨率的提升直接决定了芯片的最小特征尺寸。本书将详细介绍 深紫外（DUV）光刻 的最新进展，特别是 多重曝光（Multi-Patterning） 技术，它通过多次曝光和刻蚀步骤来实现更小的线宽。 更重要的是，我们将深入探讨 极紫外（EUV）光刻 技术。EUV光刻利用13.5nm的短波长光源，能够实现比DUV光刻更高的分辨率，是实现7nm及以下工艺节点的关键。本书将详细解析EUV光源的产生原理、反射式光学系统、掩模版技术（Mask Technology）、光刻胶（Photoresist）的研发以及EUV光刻在实际生产中的挑战与解决方案，包括了其在大马士革（Damascene）工艺、栅极、金属互连等关键步骤的应用。 除了光刻，刻蚀（Etching） 技术对于精确地移除材料、形成器件结构至关重要。我们将讨论 干法刻蚀（Dry Etching） 中的 等离子体刻蚀（Plasma Etching） 原理，包括反应离子刻蚀（RIE）、深反应离子刻蚀（DRIE）等技术。重点关注如何通过精确控制刻蚀速率、选择性、各向异性以及表面形貌，来实现对复杂三维结构的精细加工。 薄膜沉积（Thin Film Deposition） 技术也是构建半导体器件不可或缺的一环。本书将介绍 化学气相沉积（CVD） 的各种形式，如低压化学气相沉积（LPCVD）、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、原子层沉积（ALD）等。特别会强调ALD技术在实现超薄、高均匀性、高致密性薄膜方面的优势，以及其在栅介质、高k电介质、金属栅极等关键层制备中的重要作用。 沟道材料的集成 是实现高性能器件的关键。本书将讨论 硅锗（SiGe） 作为应变工程（Strain Engineering）材料在提高CMOS器件性能方面的应用，以及 III-V族化合物半导体（如GaAs, InGaAs）与硅衬底的集成技术，这对于发展高性能的射频器件和光电器件至关重要。 互连技术（Interconnect Technology） 也是影响芯片性能的重要因素。随着集成度的提高，芯片内部的互连线电阻和电容成为制约信号传输速度的瓶颈。本书将讨论 铜（Cu）互连 的应用，以及 低k介电材料（Low-k Dielectrics） 的发展，旨在降低互连线的电容。同时，也会探讨 自对准互连（Self-aligned Interconnects）、3D互连（如TSV，Through-Silicon Via）以及未来可能采用的 碳纳米管（CNT） 或 石墨烯 等新型导电材料在互连领域的探索。 第三部分：先进封装技术与系统集成 随着摩尔定律的挑战日益严峻，先进封装技术（Advanced Packaging） 已成为延续芯片性能提升和功能扩展的重要途径。它不再仅仅是器件的“外部保护层”，而是成为集成电路设计和制造的延伸。 本书将详细介绍 2.5D封装 和 3D封装 技术。2.5D封装利用高密度互连（HDI）硅中介层（Silicon Interposer）将多个裸芯片（Die）在同一平面上进行高密度互连，如GPU与HBM（High Bandwidth Memory）的集成。 3D封装 则将多个芯片垂直堆叠，通过TSV等技术实现芯片间的垂直互连，极大地缩小了芯片的占用面积，缩短了信号传输路径，提高了通信带宽和能效。我们将深入探讨 Chiplet（芯粒） 的概念及其在3D封装中的应用，以及 堆叠存储器（Stacked Memory） 的技术进展。 扇出型晶圆级封装（Fan-Out Wafer Level Packaging, FOWLP） 作为一种高密度、高性能的封装技术，已在移动设备等领域得到广泛应用。本书将分析其结构、制造工艺以及优势。 此外，我们还将讨论 异构集成（Heterogeneous Integration） 的理念，即将不同类型、不同工艺制程的芯片（如逻辑芯片、存储芯片、RF芯片、传感器芯片等）集成到同一个封装中，以实现更强大的功能和更优化的成本。这需要精密的系统级设计、先进的互连技术以及可靠的测试验证。 第四部分：面向未来的技术趋势与挑战 展望未来，半导体器件的发展将更加多元化，并与新兴技术深度融合。 人工智能（AI）芯片 是当前和未来半导体领域最热门的方向之一。本书将探讨专门为AI计算设计的 专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA） 以及 AI加速器 的架构和设计理念。我们将分析 神经形态计算（Neuromorphic Computing） 的发展，以及如何通过模仿人脑的结构和工作方式来设计更高效的AI硬件。 量子计算 作为一项颠覆性技术，虽然仍处于早期阶段，但其对半导体产业的潜在影响不容忽视。本书将简要介绍 超导量子比特、离子阱量子比特 等主流实现方式，以及与之相关的半导体控制和读出技术。 生物电子学（Bioelectronics） 和 传感器技术 也是半导体器件的新兴应用领域。将半导体技术与生物系统相结合，可以开发出用于医疗诊断、健康监测、人机接口等创新的设备。 此外，可持续性 和 绿色制造 正在成为半导体行业日益重要的议题。本书将探讨如何通过优化工艺、减少能耗、回收利用等方式，降低半导体制造对环境的影响。 最后，我们将总结半导体器件设计与制造领域面临的 技术挑战，包括 物理极限的挑战、制造成本的压力、设计复杂度的提升、可靠性与可靠性的保障 以及 人才培养 等问题。本书力求通过全面、深入的分析，为读者勾勒出半导体器件领域波澜壮阔的发展蓝图，并激发对未来科技创新的思考。

评分☆☆☆☆☆

这本书，初拿到手的时候，我就被它扎实的封面设计和清晰的字体吸引了。虽然我不是半导体领域的专家，但作为一名对科技发展充满好奇心的爱好者，我对这类专业书籍总是抱有一种敬畏又向往的心情。我记得当时翻开扉页，看到那密密麻麻的专业术语和复杂的流程图，心里不免有些打鼓。然而，作者的叙述方式却出乎意料地平易近人。他似乎懂得如何搭建一座桥梁，将深奥的理论知识，用一种循序渐进的方式呈现给读者。那些原本在我脑海中如同迷雾一般的概念，在经过一番细致的解读后，开始逐渐清晰起来。尤其是关于材料科学与器件性能之间相互作用的那几章，简直是精妙绝伦，让我对这个行业背后的“魔术”有了更深层次的理解。我甚至能想象出，在实验室里，工程师们是如何小心翼翼地操作着那些精密仪器，将理论转化为现实的场景。这本书无疑为我打开了一扇观察前沿科技的窗户，虽然我无法完全掌握其中的每一个细节，但它成功地激发了我对集成电路设计与制造的浓厚兴趣。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我最初购买这本书是带着一些功利性的目的，希望能从中找到解决工作中的某个技术瓶颈的方法。然而，在深入阅读后，我发现它带来的收获远超我的预期。这本书的价值并不完全在于提供现成的“答案”，而在于它构建了一种解决问题的思维模式。作者在描述那些前沿的制造难题时，总会穿插一些历史性的背景介绍，让我们明白当前的技术是如何一步步演变而来的。这种历史的纵深感，让当前的每一个技术进步都显得弥足珍贵。我特别喜欢书中对一些创新性工艺流程的深入剖析，那些看似微小的改变，背后往往蕴含着巨大的工程智慧和无数次的实验失败。读完这些章节，我不再仅仅将注意力集中在最终的产品性能上，而是开始更加敬畏和欣赏整个制造链条中每一个环节的精妙设计。这本书提供的知识是活的，它促使我跳出固有的框架，去思考如何用更具创意的角度应对未来的挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的印刷质量和装帧设计也值得一提。在如今电子阅读大行其道的时代，拥有一本纸质的、内容如此密集的专业书籍，本身就是一种享受。纸张的选择恰到好处，既能承载复杂的图表而不显得局促，又在长时间阅读时不会过于刺眼。书中的插图和示意图，颜色区分得非常清晰，即便是那些涉及到多层结构和复杂交联的图像，也能一眼看出其空间关系。我有时会把这本书带到咖啡馆里，在放松的环境下进行阅读，这种将严肃的学术内容与休闲的阅读体验结合起来的感觉非常棒。它不像那种教科书一样，只是冷冰冰地罗列公式和数据，而是通过精心的排版，将知识点“包装”得既专业又不失美感。每一次翻阅，都像是在欣赏一件精密的工艺品，这极大地提高了我的阅读热情和坚持下去的动力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排得极其合理，读起来有一种酣畅淋漓的感觉，仿佛在跟随一位经验丰富的向导进行一次探险。作者在每个章节的开篇都会设定一个明确的目标，然后层层深入，既不让人感到迷失方向，也不会因为过于简单而产生乏味。我尤其欣赏作者在讨论不同工艺技术对比时所采取的客观态度。他没有简单地推崇某一种“万能”的解决方案，而是非常细致地分析了每种技术在特定应用场景下的优缺点，这种严谨的学术精神，是很多通俗读物中所不具备的。阅读过程中，我常常需要停下来，对照着自己查阅的一些基础资料，来确保对某些关键步骤的理解无误。这本工具书的价值就在于，它提供了一个坚实的基础框架，让后续的学习和研究可以稳固地建立在这个基石之上。对于那些希望从零开始系统学习半导体制造流程的初学者来说，这本书无疑是不可多得的良师益友，它教会的不仅仅是“是什么”，更是“为什么会这样”。

评分☆☆☆☆☆

这本书对我最大的触动，在于它所体现出的那种对精确性和可靠性的极致追求。在半导体这个领域，哪怕是纳米尺度的偏差都可能导致整个批次的报废，这种对“零缺陷”的执着，贯穿于全书的字里行间。我读到关于良率提升和缺陷控制的那几部分时，深感震撼。作者不仅详细描述了如何实现高精度的制造，更重要的是，他解释了背后所需的严格的质量管理体系和数据分析方法。这让我联想到生活中的许多事情，一个卓越的产品背后，必然是无数次对细节的反复打磨和对流程的近乎苛刻的控制。这本书提供给我的，不仅仅是技术知识，更是一种植根于严谨科学的职业精神。它教会我，真正的创新往往是建立在对现有技术的深刻理解和对每一个微小环节的极致把控之上的，而非仅仅是天马行空的想象。