半导体的检测与分析（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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许振嘉 编

图书标签:

• 半导体
• 检测
• 分析
• 材料科学
• 电子工程
• 质量控制
• 失效分析
• 测试技术
• 微电子学
• 器件物理

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030194626

版次：2

商品编码：10122155

包装：精装

丛书名： 半导体科学与技术丛书

出版时间：2007-08-01

用纸：胶版纸

页数：635

字数：779000

正文语种：汉文

内容简介

　　本书的内容与1984年第1版的内容完全不同。本书介绍补充了这二十年来半导体科研、生产中常用的各种检测、分析方法和原理。全书共分7章，包括引论，半导体的高分辨X射线衍射，光学检测与分析，表面、薄膜成分分析，扫描探针显微学在半导体中的运用，透射电子显微学及其在半导体中的应用和半导体深中心的表征。书中根据实践列举了一些实例，同时附有大量参考文献和常用的数据，以便读者进一步参考和应用。
　　本书可供从事半导体科研和生产的科研人员，大专院校老师和研究生使用。

目录

前言
第1章 引论
1.1 科学内容
1.2 实验技术
1.3 展望
参考文献
第2章 半导体晶体的高分辨X射线衍射
2.1 引言
2.2 半导体晶体结构与结构缺陷
2.3 X射线平面波的衍射
2.4 高分辨X射线衍射的限束
2.5 异质外延多层膜的X射线双晶衍射
2.6 三轴衍射
2.7 晶格参数的精确测量
2.8 镶嵌结构的测量
2.9 镜面反射与面内掠入射
参考文献
附录
第3章 光学性质检测分析
3.1 引言
3.2 半导体光致发光
3.3 半导体的阴极荧光
3.4 吸引光谱及其相关的薄膜光谱测量方法
3.5 拉曼散射
参考文献
第4章 表面和薄膜成分分析
4.1 引言
4.2 俄歇电子能谱
4.3 X射线光电子谱
4.4 二次离子质谱
4.5 卢瑟福背散射
参考文献
附录
第5章 扫描探针显微学在半导体中的运用
5.1 引言
5.2 扫描隧道显微镜的基本原理
5.3 用STM分析表面结构
5.4 扫描隧道谱
5.5 弹道电子发射显微镜
5.6 原子力显微镜
5.7 原子力显微镜用于表面分析
5.8 扫描电容显微镜
5.9 静电力显微镜
5.10 磁力显微镜
5.11 扫描近场光学显微镜
5.12 原子操纵与纳米加工
参考文献
第6章 透射电子显微学及其在半导体研究
6.1 引言
6.2 透射电子显微镜的基本构造及工作原理
6.3 显微像衬度
6.4 其他技术
6.5 应用实例
6.6 结语
参考文献
附录
第7章 半导体深中心的表征
7.1 深能级瞬态谱技术
参考文献
7.2 热激电流
参考文献

前言/序言

电子世界的基石：集成电路的精密制造与深度洞察 这是一本关于现代电子工业核心——集成电路（Integrated Circuit, IC）——的制造工艺、质量控制、故障分析以及前沿技术探索的深度解析。本书旨在为读者构建一个从晶圆制造到最终产品可靠性的完整知识体系，揭示那些支撑我们数字生活的微小奇迹是如何孕育、如何确保性能卓越，以及一旦出现问题，如何精准定位并修复的。 在信息技术飞速发展的今天，集成电路已成为当之无愧的电子世界基石。智能手机、电脑、汽车、医疗设备，乃至我们日常接触的各种家电，无不依赖于这些高度集成的微小芯片。它们的诞生并非易事，而是集结了材料科学、物理学、化学、工程学等多学科的智慧结晶，并在一个极其严苛和精密的制造环境中完成。本书将带领读者深入探索这一复杂而迷人的过程，从最基础的材料选择，到最尖端的纳米级制造技术，再到贯穿始终的严谨检测与分析流程。 第一部分：集成电路的制造脉络——从硅片到芯片的诞生 集成电路的制造是一个漫长而精密的化学与物理过程，通常在一个被称为“洁净室”的特殊环境中进行。本书将首先聚焦于这一核心制造环节，细致阐述其中的关键步骤： 晶圆制备： 硅（Silicon）是绝大多数集成电路的基底材料。我们首先会探讨高纯度单晶硅的生长过程，如直拉法（Czochralski method）和区熔法（Float-zone method），以及如何将其切割成薄如蝉翼的晶圆（Wafer）。这里涉及材料科学的前沿知识，包括硅晶体的结构、缺陷的控制以及掺杂（Doping）对硅导电特性的影响。例如，为什么需要P型和N型半导体？掺杂的种类和浓度如何决定载流子的数量和迁移率？这些基础概念是理解后续工艺的关键。 光刻技术（Photolithography）： 这是集成电路制造中最具决定性的步骤之一，它决定了芯片上电路的最小尺寸和密度。本书将详细介绍光刻机的原理，包括光源（如深紫外光DUV、极紫外光EUV）、掩模版（Mask/Reticle）的设计与制造、光刻胶（Photoresist）的选择与涂布，以及显影工艺。我们将深入探讨分辨率（Resolution）、套刻精度（Overlay accuracy）等关键参数，并分析干式光刻、浸没式光刻（Immersion Lithography）以及EUV光刻等技术的演进，它们是如何一步步将电路图案“印刷”到硅片上的。 刻蚀技术（Etching）： 在光刻完成后，需要通过刻蚀去除不需要的材料，形成三维的电路结构。本书将区分干法刻蚀（Dry Etching），如等离子体刻蚀（Plasma Etching）和反应离子刻蚀（Reactive Ion Etching, RIE），以及湿法刻蚀（Wet Etching）。我们将讨论刻蚀的各向异性（Anisotropy）和选择性（Selectivity）对于器件性能的重要性，以及如何利用不同的刻蚀气体和工艺参数来精确控制图形的形成。 薄膜沉积（Thin Film Deposition）： 集成电路的形成离不开各种功能薄膜的沉积，例如绝缘层（如二氧化硅SiO2）、导电层（如金属铝Al、铜Cu、钨W）以及栅极材料（如多晶硅Poly-Si）。本书将介绍多种薄膜沉积技术，包括物理气相沉积（Physical Vapor Deposition, PVD），如溅射（Sputtering）和蒸发（Evaporation），以及化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD），如低压化学气相沉积（Low-Pressure CVD, LPCVD）、等离子体增强化学气相沉积（Plasma-Enhanced CVD, PECVD）和原子层沉积（Atomic Layer Deposition, ALD）。每种技术都有其独特的优势和应用场景，我们将深入剖析它们的机理、工艺参数和对薄膜特性的影响。 离子注入（Ion Implantation）： 这是实现半导体导电类型和载流子浓度精确控制的关键工艺。本书将解释离子注入机的原理，如何加速离子束并将其精确注入到硅片特定区域，以及退火（Annealing）在激活注入离子、修复损伤方面的作用。我们将探讨剂量（Dose）、能量（Energy）、掩蔽（Masking）等参数如何影响掺杂的深度和均匀性。 化学机械抛光（Chemical Mechanical Planarization, CMP）： 随着芯片层数的增加，保持表面平坦至关重要。CMP技术结合了化学腐蚀和机械研磨，用于实现晶圆表面的高度平坦化，为后续的光刻和连接提供精确的基底。本书将阐述CMP的工作原理、研磨液（Slurry）的成分、抛光垫（Pad）的选择以及工艺参数的控制。 互连技术（Interconnect Technology）： 将数百万甚至数十亿个晶体管连接起来形成功能电路，需要复杂的金属互连网络。本书将介绍金属层（Metal Layers）、通孔（Vias）的形成过程，包括铜互连技术（Copper Interconnect）及其阻挡层（Barrier Layer）和扩散阻挡层（Adhesion Promoter）的应用，以及低介电常数（Low-k）材料在减小寄生电容、提高信号传输速度方面的作用。 第二部分：集成电路的质量守护——无处不在的检测与表征 在集成电路制造的每一个环节，都离不开精密而系统的检测与分析，以确保芯片的性能、可靠性和良率。本书将深入探讨这些至关重要的质量控制手段： 在线检测（In-line Inspection）： 在制造过程中，利用各种光学和电子显微镜技术对晶圆进行实时监控，及时发现并纠正潜在的缺陷。本书将介绍表面缺陷检测（Surface Defect Inspection）、颗粒物检测（Particle Detection）以及关键尺寸（Critical Dimension, CD）测量技术，如扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）、原子力显微镜（Atomic Force Microscope, AFM）等。 过程控制测量（Process Control Measurement）： 通过测量关键工艺参数，如薄膜厚度、掺杂浓度、刻蚀深度等，来评估和优化制造工艺。本书将介绍椭偏仪（Ellipsometer）、扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope, STM）、X射线衍射（X-ray Diffraction, XRD）等分析仪器。 光电参数测试（Electrical Parameter Testing）： 在芯片制造的后期，对裸片（Die）进行电学性能测试，以筛选出不合格的产品。本书将详细阐述直流参数测试（DC Parameter Testing）、交流参数测试（AC Parameter Testing）、漏电（Leakage Current）测试以及噪声（Noise）测试。我们将探讨如何设计测试向量（Test Vectors）和测试程序，以及分选机（Prober）的工作原理。 可靠性测试（Reliability Testing）： 集成电路的长期稳定运行是其应用价值的关键。本书将深入探讨各种加速老化测试（Accelerated Aging Tests），如高温高湿（High Temperature High Humidity, HTHH）、温度循环（Temperature Cycling, TC）、恒定吸湿（Damp Heat, DH）和高加速寿命测试（Highly Accelerated Life Test, HALT/HASS）。我们将分析应力（Stress）如何加速失效机制，如电迁移（Electromigration）、栅氧化层击穿（Gate Oxide Breakdown）、热应力（Thermal Stress）等。 封装后的检测（Post-Packaging Inspection）： 芯片封装是保护芯片并提供电气连接的最后一道工序。本书将介绍封装后的外观检查（Visual Inspection）、X射线成像（X-ray Imaging）用于检测内部连接（如键合线 Wire Bonding）、以及电学性能复测（Electrical Retesting）。 第三部分：集成电路的故障诊断——拨开迷雾，定位根源 当集成电路出现功能异常或性能下降时，精确的故障诊断成为恢复其正常工作的关键。本书将聚焦于各种故障分析技术： 失效模式分析（Failure Mode Analysis）： 识别芯片失效的具体表现，如功能错误（Functional Failure）、性能下降（Performance Degradation）、静电放电（Electrostatic Discharge, ESD）损伤、过压（Overvoltage）损伤等。 非破坏性分析（Non-Destructive Analysis, NDA）： 在不损伤芯片本体的情况下，进行初步的故障定位。本书将介绍扫描声学显微镜（Scanning Acoustic Microscopy, SAM）、红外热成像（Infrared Thermography）、X射线成像等技术。 破坏性分析（Destructive Analysis, DA）： 对于无法通过非破坏性方法解决的故障，需要采取破坏性手段进行深层分析。本书将详细介绍： 机械解剖（Mechanical Decapsulation/De-layering）： 逐步去除封装层和互连层，直至暴露芯片表面。 化学腐蚀（Chemical Etching）： 利用特定化学试剂去除材料，精确暴露故障区域。 扫描电子显微镜（SEM）与能谱分析（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, EDS）： 对失效区域进行高分辨率成像，并进行元素成分分析，以确定是否存在异物或材料缺陷。 聚焦离子束（Focused Ion Beam, FIB）： 精确地切割、沉积和成像，用于局部区域的精细分析和故障修复。 透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）： 对极微小的结构进行原子级分辨率的观察，以分析材料的晶体结构和缺陷。 失效电路定位（Failure Localization）： 结合逻辑仿真、故障字典（Fault Dictionary）和电路故障诊断（Circuit Fault Diagnosis）技术，精确锁定失效的具体电路单元。 电学故障诊断（Electrical Fault Diagnosis）： 利用专门的设备和技术，如电流探针（Current Probe）、电压探针（Voltage Probe）以及故障仿真（Fault Simulation）工具，来追踪电路中的异常信号和电流路径。 第四部分：集成电路的前沿探索与未来展望 集成电路技术正以前所未有的速度发展，本书也将适时探讨一些前沿领域和未来趋势，例如： 先进封装技术（Advanced Packaging）： 随着摩尔定律的挑战，通过堆叠和异构集成（Heterogeneous Integration）来提升芯片性能和集成度，如2.5D封装、3D封装、扇出晶圆级封装（Fan-out Wafer Level Packaging）。 新材料与新器件（New Materials and Devices）： 探索如GaN（氮化镓）、SiC（碳化硅）等宽禁带半导体材料在电力电子领域的应用，以及新型晶体管结构（如GAAFETs）的研发。 人工智能与机器学习在IC设计与制造中的应用（AI/ML in IC Design and Manufacturing）： 如何利用AI优化设计流程、预测制造缺陷、提升良率。 量子计算芯片（Quantum Computing Chips）： 探索未来计算范式的基石。 生物集成电路（Bio-integrated Circuits）： 将电子器件与生物系统相结合的潜力。 本书的读者对象广泛，包括但不限于： 电子工程、微电子学、材料科学等相关专业的在校学生和研究生。 集成电路设计、制造、测试、封装、可靠性工程师。 从事半导体设备、材料、EDA工具开发的技术人员。 对集成电路技术有浓厚兴趣的科研人员和技术爱好者。 通过对本书的学习，读者将能够系统地掌握集成电路从设计到制造、从质量控制到故障分析的全过程知识，深刻理解电子世界的微观运行机制，并为在快速发展的半导体行业中取得成功奠定坚实的基础。本书不仅是理论知识的传授，更是实践经验的总结，旨在培养读者独立思考、解决复杂工程问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名高校学生，这本书为我打下了扎实的理论基础，并激发了我对研究的兴趣。 我是一名大三的半导体材料与器件专业的学生，平时也在学习相关的课程，但总觉得有些零散，难以形成完整的知识体系。《半导体的检测与分析（第2版）》这本书的出现，对我来说简直是雪中送炭。它以非常系统的方式，梳理了半导体材料的物理特性、化学性质，以及各种表征手段的原理和应用。书中对半导体物理学的基本概念，如能带理论、载流子输运等，讲解得非常透彻，而且难度适中，既符合我们这个阶段的学习需求，又能为我们今后的深入研究打下坚实的基础。我特别喜欢书中对各种表征技术的详细介绍，例如X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等，书中不仅介绍了它们的原理，还列举了实际的应用案例，让我对如何利用这些工具来研究半导体材料有了直观的认识。这些内容极大地激发了我对半导体研究的兴趣，让我开始主动去思考，如何将书本上的知识运用到实际的研究项目中。总而言之，这本书不仅是我的课本，更是一本我愿意反复阅读，并且从中汲取灵感的“工具书”。

评分☆☆☆☆☆

我对半导体产业的未来发展有了更清晰的认知，这本书提供了宝贵的行业洞察。 在阅读《半导体的检测与分析（第2版）》的过程中，我不仅仅是在学习半导体相关的技术知识，更重要的是，我开始对整个半导体产业的未来发展趋势有了更深刻的理解。书中在探讨各种检测和分析方法的同时，也间接或直接地指出了当前行业面临的挑战以及未来的发展方向。例如，在介绍用于先进工艺的检测技术时，作者提及了对越来越小的特征尺寸的精度要求，以及对新材料的表征需求，这让我意识到，半导体技术的进步是螺旋式上升的，新的检测和分析技术总是伴随着新材料和新工艺的出现而不断发展。书中对人工智能在半导体领域的应用，以及大数据分析在提升检测效率和分析准确性方面的潜力，也进行了探讨。这些内容让我看到了半导体产业与其他前沿技术融合的可能性，也让我对这个行业充满了期待。这本书不仅是一本技术手册，更像是一个行业趋势的“指南针”，帮助我更好地理解当前产业格局，并对未来的技术发展方向做出判断。对于任何对半导体产业感兴趣，希望了解其脉络和前景的人来说，这本书都具有很高的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

对于想深入了解半导体器件制造工艺的朋友，这本书绝对是必备之选。 我之前一直对半导体器件是如何制造出来的充满好奇，尤其是那些微小的芯片，在电子设备中扮演着如此重要的角色。读了《半导体的检测与分析（第2版）》后，我才算真正地窥见了半导体制造的“幕后”。书中对晶圆制造的每一个关键环节，如光刻、刻蚀、掺杂、薄膜沉积等，都进行了细致入微的讲解。我特别喜欢它对这些工艺流程的描述，不仅仅是理论上的阐述，还结合了大量的工艺参数和控制要点，让我对每一个步骤的精妙之处有了更深刻的理解。例如，在讲解光刻工艺时，书中详细说明了光刻机的原理，以及光刻胶的性能对分辨率的影响，让我惊叹于微观世界的精密度。同时，书中对不同类型半导体器件（如MOSFET、BJT等）的结构和制造流程的对比分析，也让我能够清晰地分辨出它们之间的差异以及各自的优劣势。对于那些希望进入半导体制造领域，或者想要对相关技术有更深入了解的工程师来说，这本书提供的知识体系是无价的。它填补了我在这方面的知识空白，让我对这个庞大而复杂的产业链有了更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名从业多年的工程师，这本书的深度和广度都令人称赞！ 我接触半导体行业已经有十几年了，从最初的工艺工程师到现在的研发管理，一路走来，积累了不少经验。然而，技术更新迭代的速度实在太快了，总感觉自己需要不断地学习和更新知识库。恰巧听同事推荐了《半导体的检测与分析（第2版）》，我抱着试试看的心态翻阅了一下，结果发现这本书的内容远超我的预期，它并没有停留在基础理论的层面，而是深入探讨了当前半导体检测和分析的前沿技术和方法。书中关于失效分析的章节，尤其令我印象深刻。作者详细阐述了各种失效模式的成因，并提供了系统性的诊断流程和分析工具。这对于我们研发和生产过程中遇到的各种疑难杂症，提供了非常宝贵的参考。此外，书中对高性能半导体材料的表征方法，以及新兴器件的测试技术，也有非常详尽的介绍，这对于我了解行业最新动态，把握技术发展趋势，非常有帮助。而且，书中引用的参考文献和案例都非常具有代表性，能够看出作者在学术研究和工程实践方面都有深厚的积累。这本书不仅仅是一本教材，更像是一本工具书，可以在遇到实际问题时，快速地找到解决思路和方法。我强烈推荐这本书给所有在半导体领域深耕的同行们，它绝对会成为你工作中的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

初次接触半导体领域，这本书简直是我的启蒙明灯！ 老实说，在翻开《半导体的检测与分析（第2版）》之前，我对于半导体这个概念，最多也就是知道它和电子产品、芯片之类的有关，完全是一片懵懂。这本厚实的书，最初也让我有点望而却步，担心内容过于晦涩难懂。然而，事实证明我的担心完全是多余的！作者的写作风格非常清晰，逻辑性极强。从最基础的半导体材料的分类、结构，到各种物理效应的原理，都用非常形象的比喻和图示进行了讲解，让我这个初学者也能茅塞顿开。尤其是在介绍PN结的形成和特性时，作者循序渐进，一点点地揭开了半导体器件工作原理的神秘面纱，那种豁然开朗的感觉至今记忆犹新。书中不仅有理论知识，还穿插了不少实际应用的案例，让我能更好地理解这些抽象的概念是如何在现实世界中发挥作用的。比如，在讲解二极管的应用时，书中详细介绍了整流电路的设计和工作原理，这让我立刻联想到生活中常见的电源适配器，顿感半导体技术无处不在。而且，书中对于各种检测和分析方法的介绍，也为我今后的学习和工作指明了方向。我甚至觉得，这本书就像一位经验丰富的老师，耐心地引导我一步步走进半导体这个奇妙的世界，让我不再对这个领域感到畏惧，而是充满了好奇和探索的欲望。

评分☆☆☆☆☆

一天就到货了，够速度！！！力挺！！！虽然在下雨天取货，不过每本书都有塑料封膜，很贴心。

评分☆☆☆☆☆

主要是放在桌头参考的，很方便

评分☆☆☆☆☆

这是一本非常经典的工具书。对测试分析很有帮助。值得收藏。

评分☆☆☆☆☆

很好，包装好

评分☆☆☆☆☆

内容有点少，用处不是太大

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非常好非常快，很有用

评分☆☆☆☆☆

还没有看啊，希望有用啊

评分☆☆☆☆☆

这是买的第二本了，为了方便，不想搬来搬去的。

评分☆☆☆☆☆

较全面介绍半导体检测的各种技术，了解各种检测设备的原理和功能。适合各种需要半导体检测分析的人。