集成電路製造技術教程 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李惠軍著 著

圖書標籤:

• 集成電路
• 芯片製造
• 半導體
• 工藝流程
• 材料科學
• 設備工程
• 微電子學
• 製造技術
• 電子工程
• IC製造

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302370321

商品編碼：29692572164

包裝：平裝

齣版時間：2014-09-01

基本信息

書名：集成電路製造技術教程

定價：39.00元

作者：李惠軍著

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2014-09-01

ISBN：9787302370321

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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李惠軍編著的這本《集成電路製造技術教程》本 著深入淺齣、通俗易懂、內容全麵、操作性強等編寫 原則，簡化瞭不少理論性的推導及內容， 使得本書接近於一本較為實用的工具書特徵，既符閤 本科院校的係統化教學需要，又適用於高等高職高專 類院校的可操作性要求，也可用於半導體器件及集成 電路芯片晶圓製造企業的技術培訓。
本課程教學內容講授現代集成電路製造基礎工藝 ，重點闡述核心及關鍵製造工藝的基本原理。教學 內容共分為15章。前9章以常規平麵工藝為主要教學 內容，包括：集成製造技術基礎；矽材料及襯 備；外延生長工藝原理；氧化介質薄膜生長；半導體 的高溫摻雜；離子注入低溫摻雜；薄膜氣相澱積工 藝；圖形光刻工藝原理；掩膜製備工藝原理等章節。
後6章包括：超大規模集成工藝；集成結構測試圖 形；電路管芯鍵閤封裝；工藝過程理化分析；管芯失 效及可靠性；芯片産業質量管理等教學內容。
本書內容豐富、文字簡練、圖文並茂、結閤實際 ，較為詳盡地闡述瞭當代集成電路製造領域的核心知 識 點。本課程教學安排為三學分（48學時）為宜，任課 教師可根據本校的教學大綱設置適當取捨教學內容， 統 籌教學學時的安排。

目錄

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作者介紹

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李惠軍，山東日照人。1952年生於濟南。1975年畢業於南京郵電學院一係半導體器件專業。現為山東大學信息科學與工程學院教授、碩士研究生導師，兼任山東大學孟完微電子研發中心主任。中國電子學會《CIE）高級會員，信息産業部《微納電子技術》特邀編委。 主要教學與科研方嚮超大規模集成電路製造工藝技術的研究；超大規模專用集成電路（ASIC）的一體化設計研究：超大規模集成電路SOC（片上係統）芯片的下CAD一體化設計、仿真與優化研究深亞微米，超深亞微米及納米集成化器件ICCAD工藝級與器件物理級可製造性設計領域的碩究。 近年來，承擔並完成瞭三項省、部級科研與教學立項。曾獲山東省科學技術進步二等奬一項，山東省省教委科技進步一等奬一項，山東省省級教學成果一等奬一項。山東省省級教學成果二等奬一項{均為首位）。 近五年來，獨立編著、主編著作四部：1《計算機輔助設計在微電子技術領域中的應用》ISBN7—5636—1365—x（獨立編著），石油大學齣版社；2《集成電路製造技術》ISBN7—90033—29—x（主編），山東省齣版總社；3《集成電路工藝設計仿真與教學平颱》ISBN7—900313—99—O（主編），山東電子音像齣版社；4《現代集成電路製造技術一原理與實踐》多媒體．交互式、立體化教程ISBN47—89496—924—9（主編），電子工業齣版社。近十年，發錶學術論文七十餘篇。

文摘

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序言

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《集成電路製造工藝原理與實戰》 內容梗概： 本書是一本全麵深入探討集成電路（IC）製造工藝的書籍，旨在為讀者提供關於半導體器件製造各個環節的詳盡知識和實踐指導。從矽晶圓的製備到最終的封裝測試，本書係統地介紹瞭每一個關鍵工藝步驟的物理原理、化學過程、設備需求以及實際操作要點。本書特彆強調瞭工藝參數的控製、質量保障以及新興技術的發展趨勢，力求使讀者在掌握基本原理的同時，也能理解現代集成電路製造的復雜性和高精度要求。 第一章：集成電路製造概述 本章首先簡要介紹瞭集成電路的曆史發展及其在現代科技中的重要地位。隨後，詳細闡述瞭集成電路製造的整體流程，將其劃分為前端工藝（晶圓製造）和後端工藝（封裝與測試）兩大類。讀者將瞭解到，從一塊普通的矽晶圓到一塊功能強大的芯片，需要經曆數百甚至上韆個精密且復雜的步驟。本章還探討瞭集成電路製造的關鍵挑戰，包括微米/納米級尺寸的加工精度、潔淨室環境的極端要求、以及對材料純度與穩定性的苛刻標準。最後，為後續章節的學習奠定基礎，概述瞭集成電路製造所需的主要設備和工藝設備。 第二章：晶圓製備與錶麵處理 作為集成電路製造的基石，本章深入講解瞭高純度矽晶圓的製備過程。內容涵蓋從多晶矽的提煉、單晶矽的生長（如直拉法、區熔法），到晶棒的切片、研磨、拋光等一係列物理和化學處理。詳細闡述瞭晶圓錶麵的平整度、晶體缺陷控製、以及錶麵化學性質對後續工藝的影響。此外，本章還將介紹晶圓的清洗技術，包括濕法清洗和乾法清洗，以及它們在去除錶麵汙染物、控製氧化物和金屬殘留方麵的作用。讀者將理解，一個高質量的晶圓是製造高性能集成電路的前提。 第三章：薄膜沉積技術 薄膜沉積是集成電路製造中至關重要的一環，用於在晶圓錶麵形成各種功能性薄膜，如絕緣層、導電層和半導體層。本章將詳細介紹幾種主要的薄膜沉積技術，包括： 物理氣相沉積（PVD）： 重點講解濺射（Sputtering）和蒸發（Evaporation）兩種方法，包括其工作原理、工藝參數（如真空度、靶材、功率、溫度）以及它們在金屬互連、阻擋層和緩衝層沉積中的應用。 化學氣相沉積（CVD）： 詳細介紹等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）、低壓化學氣相沉積（LPCVD）、以及高密度等離子體化學氣相沉積（HDPCVD）等多種CVD技術。深入分析反應機理、前驅體選擇、溫度、壓力、氣體流量等參數對薄膜質量（如厚度均勻性、緻密性、缺陷密度、化學成分）的影響。重點關注二氧化矽（SiO2）、氮化矽（SiN）、氮氧化矽（SiON）、多晶矽（Poly-Si）等常用薄膜的沉積。 原子層沉積（ALD）： 介紹ALD技術的自限性反應原理，以及它在製備超薄、高均勻性、高緻密性薄膜方麵的獨特優勢，尤其是在先進邏輯器件和存儲器製造中的應用。 第四章：光刻技術 光刻是集成電路製造中最具挑戰性的工藝之一，它決定瞭器件的最小特徵尺寸。本章將全麵解析光刻技術，從基礎的光學原理到先進的曝光技術。 光刻原理： 詳細闡述掩模版（Mask）、光刻膠（Photoresist）、曝光光源（如g綫、i綫、KrF、ArF）以及投影係統（如步進式光刻機、掃描式光刻機）的作用。 光刻膠： 介紹正性光刻膠和負性光刻膠的工作原理，以及光刻膠的配方、塗覆、曝光、顯影、硬化等關鍵步驟。 分辨率與衍射限製： 深入分析光刻分辨率的限製因素，包括光源波長、數值孔徑（NA）、光刻膠的特性以及工藝參數。 先進光刻技術： 重點介紹深紫外（DUV）光刻、極紫外（EUV）光刻的原理、設備挑戰和應用。同時，還將探討計算光刻（Optical Proximity Correction, OPC）和掩模版層（Mask Layer）的製造技術，以實現更精細的圖案轉移。 其他光刻技術： 簡要介紹納米壓印光刻（NIL）、電子束光刻（EBL）等非光學光刻技術，及其在特定應用中的作用。 第五章：刻蝕技術 刻蝕是將光刻圖案轉移到晶圓錶麵薄膜上的關鍵工藝。本章將深入探討各種刻蝕技術。 乾法刻蝕（Dry Etching）： 反應離子刻蝕（RIE）： 詳細介紹RIE的工作原理，包括等離子體的産生、離子轟擊和化學反應的協同作用。分析工藝參數（如氣體種類、壓力、功率、溫度）對刻蝕速率、選擇比（Selectivity）、各嚮異性（Anisotropy）和側壁形貌的影響。 感應耦閤等離子體刻蝕（ICP-RIE）： 介紹ICP-RIE的高密度等離子體産生方式，以及其在高縱橫比結構刻蝕中的優勢。 定嚮刻蝕（Directional Etching）： 探討實現高方嚮性的刻蝕技術，以滿足微小特徵的精確圖形化。 濕法刻蝕（Wet Etching）： 介紹濕法刻蝕的化學腐蝕原理，以及其在特定材料（如某些金屬、氧化物）去除和選擇性刻蝕中的應用。分析蝕刻液成分、溫度、時間和攪拌等參數的影響。 刻蝕選擇比與工藝控製： 重點強調刻蝕選擇比（Desired Etch Rate / Undesired Etch Rate）的重要性，以及如何通過工藝優化來提高選擇比，保護下層結構。 第六章：離子注入與摻雜 離子注入是實現半導體材料摻雜的重要方法，它用於改變半導體材料的導電類型和載流子濃度，從而形成PN結等器件結構。 離子注入原理： 詳細講解離子源的工作原理、離子束的加速與偏轉、以及離子在晶體中的注入過程。 注入參數： 深入分析注入能量、注入劑量、注入角度等關鍵參數對摻雜深度、濃度分布和晶體損傷的影響。 退火工藝（Annealing）： 重點介紹退火在激活注入的摻雜離子、修復晶體損傷、以及擴散摻雜劑方麵的作用。分析快速熱退火（RTA）、高溫退火等不同退火方式的特點和應用。 其他摻雜方法： 簡要介紹擴散摻雜等傳統方法。 第七章：化學機械拋光（CMP） CMP技術是將晶圓錶麵實現納米級平坦化的關鍵工藝，它對於多層互連結構的製造尤為重要。 CMP原理： 詳細闡述CMP的化學腐蝕和機械研磨協同作用。分析拋光液（Slurry）的成分（如氧化劑、絡閤劑、研磨顆粒）和拋光墊（Pad）的材料、結構對其性能的影響。 CMP工藝流程： 介紹晶圓在CMP設備上的固定、運動方式，以及工藝參數（如壓力、速度、時間）的控製。 平坦化效果與缺陷控製： 重點討論CMP如何實現全局平坦化（Global Planarization）和局部平坦化（Local Planarization），以及如何有效控製錶麵劃痕、引入的汙染物和材料去除不均等缺陷。 第八章：金屬互連技術 金屬互連是將芯片內部各個器件連接起來形成復雜電路的網絡。本章將詳細介紹各種金屬互連技術。 銅互連（Copper Interconnect）： 重點講解銅互連的優勢，包括低電阻率和優異的抗電遷移性能。深入介紹銅的沉積（如電化學沉積ECD、PVD）和刻蝕（如乾法刻蝕）。 鋁互連（Aluminum Interconnect）： 介紹鋁互連的早期應用和特點，包括其易於刻蝕的優點。 阻擋層與擴散阻擋層： 介紹鉭（Ta）、氮化鉭（TaN）、鈦（Ti）、氮化鈦（TiN）等阻擋層材料的作用，以及它們如何防止金屬原子擴散，提高互連結構的可靠性。 鑲嵌工藝（Damascene Process）與雙鑲嵌工藝（Dual Damascene Process）： 詳細解析這兩種先進的互連技術，它們如何實現金屬層與介質層的集成，降低互連電阻和電容。 通孔（Via）與接觸孔（Contact）的形成： 介紹如何通過光刻和刻蝕技術製作用於層間連接的通孔和器件連接的接觸孔。 第九章：介質層材料與隔離技術 介質層材料（如二氧化矽、氮化矽）在集成電路製造中扮演著絕緣和結構支撐的角色。本章將深入探討。 低介電常數（Low-k）材料： 介紹低k材料的重要性，以及其在減小互連綫之間的電容、提高芯片速度和降低功耗方麵的作用。詳細介紹多種低k材料的種類（如多孔二氧化矽、含碳的有機介質）及其沉積和處理技術。 淺溝槽隔離（STI）： 詳細闡述STI技術，包括溝槽的刻蝕、介質層的填充（通常是二氧化矽）以及CMP平坦化，以有效隔離相鄰的器件。 場氧化（LOCOS）： 介紹LOCOS技術作為一種較早的隔離技術，以及其優缺點。 第十章：先進製造技術與未來趨勢 本章將展望集成電路製造領域的最新進展和未來發展方嚮。 三維集成（3D IC Integration）： 介紹垂直堆疊芯片的優勢，包括提高密度、縮短互連長度和增強性能。涵蓋晶圓鍵閤（Wafer Bonding）、垂直互連（Through-Silicon Vias, TSVs）等關鍵技術。 納米綫/納米管器件： 探討基於納米材料的新型器件結構和製造挑戰。 新材料與新工藝： 介紹如高遷移率溝道材料（如III-V族化閤物）、新型柵介質材料（如高k柵介質）以及下一代光刻技術（如EUV Lithography）的最新進展。 人工智能在製造中的應用： 探討AI技術如何用於工藝優化、缺陷檢測、設備預測性維護等，以提高生産效率和産品良率。 可持續製造： 討論在集成電路製造中如何減少能源消耗、化學品使用和環境汙染。 第十一章：封裝與測試 盡管封裝和測試屬於後端工藝，但它們是保證芯片最終功能和可靠性的重要環節。 封裝技術： 介紹各種封裝形式，如引綫鍵閤封裝（Wire Bonding）、倒裝芯片封裝（Flip-Chip）、晶圓級封裝（Wafer-Level Packaging）以及先進的3D封裝技術。重點講解封裝材料、工藝流程以及它們對芯片性能和可靠性的影響。 測試技術： 詳細介紹在晶圓級（Wafer Sort）和成品級（Final Test）進行的各種電學測試、功能測試和可靠性測試。講解測試設備、測試方法以及測試數據分析。 缺陷分析與失效分析： 介紹集成電路製造過程中常見的缺陷類型，以及如何通過各種分析手段（如掃描電子顯微鏡SEM、透射電子顯微鏡TEM、能譜分析EDS）對失效芯片進行分析，找齣根本原因並加以改進。 本書特色： 理論與實踐相結閤： 每一章節都力求在講解原理的同時，結閤實際的工藝流程和參數設置，幫助讀者建立直觀的理解。 圖文並茂： 包含大量的示意圖、流程圖和照片，直觀展示工藝步驟和設備結構，降低閱讀難度。 前沿性： 涵蓋瞭當前和未來集成電路製造領域的熱點技術和發展趨勢。 係統性： 從晶圓製備到最終封裝，全麵覆蓋集成電路製造的各個環節。 麵嚮讀者： 適閤集成電路設計、製造、測試等相關領域的工程師、研究人員以及高等院校相關專業的學生閱讀。 通過閱讀本書，讀者將能夠建立起一套關於集成電路製造的係統性知識體係，理解現代芯片製造的復雜性與精密性，為在該領域深入學習和職業發展奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的最大印象是它的結構組織非常嚴謹，幾乎每一個章節的過渡都顯得非常自然。從材料科學的本源講起，逐步過渡到器件結構，再到復雜的製造流程，邏輯鏈條清晰可見，這對於我這種喜歡按部就班學習的人來說，簡直是福音。我特彆欣賞它在描述工藝流程時，那種“時間軸”的敘事方式，讓你仿佛置身於潔淨室裏，看著矽片一步步被加工。然而，這種嚴謹也帶來瞭一點小小的副作用——那就是整體的閱讀節奏被拉得有點慢。某些章節對背景知識的鋪陳顯得有些冗長，比如在講解光刻膠化學成分時，花瞭大篇幅去介紹各種單體和聚閤反應，雖然有助於理解，但對於已經對有機化學有一定基礎的讀者來說，顯得有些重復勞動。我更希望看到的是對工藝窗口（Process Window）的敏感性分析，比如在一個特定的工藝步驟中，溫度、壓力、時間這幾個關鍵變量是如何相互製約，並直接影響最終良率的量化模型，這部分在書中探討得不夠深入，略顯不足。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計倒是挺考究的，封麵那種啞光質感，拿在手裏感覺挺有分量的。我原本是衝著它名字裏那個“教程”二字去的，想著能係統地梳理一下半導體製造的流程。拿到手後翻看目錄，發現內容覆蓋的知識點還挺廣的，從矽晶圓的準備到最後的封裝測試，幾乎把整個産業鏈的環節都點到瞭。不過，作為一本“教程”，我個人期待的是那種層層遞進、由淺入深的講解方式，最好能配上大量的圖示和具體的工藝參數作為佐證。我發現這本書在理論闡述上還是下瞭功夫的，對一些基礎物理和化學原理的引用也比較紮實。但就實際操作層麵的指導而言，比如某個具體的光刻步驟中，如何調整關鍵參數以應對不同光刻膠的特性變化，或者在刻蝕過程中如何精確控製選擇比，這些細節性的、能直接幫助工程人員解決現場問題的部分，感覺略顯單薄。它更像是一本高屋建瓴的概覽手冊，適閤初次接觸該領域的人建立宏觀認知，但對於想要深入鑽研特定工藝難題的工程師來說，可能需要再搭配其他更專業的參考資料。整體上，它在知識的廣度上錶現不錯，但深度上略有遺憾，希望後續版本能在這方麵有所加強。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在校學生，選這本作為專業課的參考書，主要是因為推薦的人比較多。讀完第一章後，我的感受是，作者的文筆非常流暢，不像一些技術書籍那樣晦澀難懂，讀起來相對輕鬆愉快。它用一種比較親近讀者的口吻來介紹那些原本聽起來非常高大上的概念，比如原子層沉積（ALD）的機理，用瞭很多類比的手法，這對於我這種剛接觸這塊知識的人來說，極大地降低瞭理解門檻。不過，我注意到書中對一些新興技術的介紹似乎更新得不夠及時。例如，在討論先進封裝（Advanced Packaging）時，對3D堆疊和異質集成（Heterogeneous Integration）的介紹就比較基礎，很多近兩年業界爆齣的新進展和新材料體係都沒有被涵蓋進來。另外，書中提供的習題部分設計得有些簡單，大多是概念性的迴顧，缺乏那種需要進行定量分析和實際計算的復雜題目。因此，雖然作為入門讀物很友好，但如果想通過這本書來為參加競賽或者做畢業設計準備紮實的技術功底，可能還是需要多花精力去查找最新的學術論文和行業報告來補充信息差。

評分☆☆☆☆☆

從一個跨學科研究者的角度來看這本書，我發現它在技術整閤度上做得不錯，至少在理論層麵，它試圖將物理、化學、材料學緊密地聯係起來。書中在講解薄膜沉積時，對等離子體反應動力學的描述還是相當專業的，涉及到瞭一些高階的電磁場理論，這讓我這個背景略偏材料的人也得以一窺半導體物理的深層奧秘。但是，這本書的另一個缺點是，它似乎沒有充分考慮到當前半導體製造中越來越重要的“軟件和數據管理”環節。如今的製造，數據采集、SPC（統計過程控製）、良率管理係統（YMS）的重要性已經和硬件工藝本身一樣關鍵瞭。然而，這本書對這些信息管理係統和數字化轉型的討論幾乎是空白的，它停留在對物理製造步驟的詳盡描述上，卻忽略瞭現代晶圓廠是如何通過海量數據流來優化和控製這些物理過程的。這本書的視野略顯傳統，沒有充分體現齣21世紀智能製造對傳統半導體工藝提齣的新要求和新挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我主要關注的是本書在工業應用實例上的展現力。坦率地說，我希望這本書能多一些“實戰經驗”的分享，而不是純粹的理論推導。比如，當提到CMP（化學機械拋光）這個關鍵步驟時，我期待看到的是不同設備廠商的CMP機颱在實際應用中的性能對比，不同研磨液配方的優缺點分析，以及如何通過優化工藝參數來解決劃痕、粘附物等典型的“疑難雜癥”。這本書確實提到瞭CMP的原理，描述瞭研磨墊的結構，但這些信息更多是教科書式的描述。很多我們實際生産中遇到的“Know-How”，比如如何處理晶圓邊緣效應，或者如何進行在綫汙染監測，這些寶貴的經驗性知識在這本書裏幾乎找不到蹤影。它更側重於“是什麼”和“為什麼”，而“如何做”的實操細節，尤其是那些被行業內部視為核心機密的經驗技巧，則被明顯地省略瞭，這使得這本書的實用價值大打摺扣。