半导体微系统制造技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘斌 著

图书标签:

• 半导体
• 微系统
• 制造
• 集成电路
• 工艺
• MEMS
• 传感器
• 电子工程
• 材料科学
• 微电子学

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111502685

版次：1

商品编码：12117908

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十三五”规划教材

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：224

内容简介

　　本书根据半导体技术的发展趋势，主要介绍了常用的半导体微系统制造工艺，并加入了部分超大规模集成电路工艺。
　　本书在半导体微系统制造工艺的基础上主要介绍了MEMS及微系统常用材料、硅的各向同性腐蚀、阳极腐蚀、硅的各向异性腐蚀、电钝化腐蚀、自停止腐蚀技术、非晶薄膜的腐蚀与表面微加工、静电键合技术、硅热键合技术、超大规模集成电路工艺、掺杂工艺、平坦化等几个主要半导体微系统制造工艺，具体到每一道工艺中都详细讲述了工艺的基本原理、工艺的操作过程，力求把当前比较新的工艺介绍给读者。
　　本书主要供高等院校微电子科学与工程专业的高年级本科生或研究生学习，也可以作为从事半导体微系统制造工作的工程技术人员自学或进修的参考书。
　　为方便教学，本书配有免费电子课件、习题答案、模拟试卷及答案等，凡选用本书作为授课教材的学校，均可来电或邮件索取，有任何技术问题也可通过以上方式联系。

目录

前言
第1章MEMS及微系统常用材料
1.1衬底和晶片
1.1.1硅材料
1.1.2硅化合物
1.1.3化合物半导体材料
1.2压电材料
1.2.1压电效应
1.2.2石英晶体
1.2.3压电陶瓷
1.2.4聚偏二氟乙烯薄膜
1.2.5 Zn0压电薄膜
1.3其他材料
1.3.1磁致伸缩材料
1.3.2形状记忆合金
1.3.3膨胀合金
1.3.4金刚石材料
本章小结
习题
第2章 硅的各向同性腐蚀
2.1各向同性腐蚀原理
2.2影响各向同性腐蚀的因素
2.2.1 温度的影响
2.2.2腐蚀液成分的影响
2.2.3成分配比对硅腐蚀形貌及角、棱的影响
2.3各向同性自停止腐蚀
本章小结
习题
第3章 阳极腐蚀
3.1阳极腐蚀原理
3.2影响阳极腐蚀的因素
3.2.1掺杂浓度的影响
3.2.2外部电压及HF浓度的影响
3.3采用阳极腐蚀的自停止腐蚀方法
本章小结
习题
第4章硅的各向异性腐蚀
第5章电钝化腐蚀
第6章自停止腐蚀技术
第7章非晶薄膜的腐蚀与表面微加工
第8章静电键合技术
第9章硅热键合技术
第10章超大规模集成电路工艺
第11章掺杂工艺
第12章平坦化
参考文献

前言/序言

　　在半导体技术领域，微电子与微系统制造之间的相近关系往往使人们想到二者是可以交换的，事实上，当前许多的微系统制造技术与微电子制造技术非常接近，然而，微系统的设计和封装技术与微电子技术有很大的不同。许多半导体微系统使用微电子材料（如硅、砷化镓）作为传感和执行元件，是因为它们的尺寸稳定，并且它们的制造和封装技术可以很好地建立在微电子技术的基础上。然而，在半导体微系统中还使用大量的其他材料，如石英、硼硅酸玻璃、聚合体、塑料、陶瓷、金属等。随着半导体工艺的高速发展，行业对人才的需求不断增加，既需要高水平的研究设计人员，也需要从事一线生产的专业技术人才。而当前适合于高等院校培养研究型人才的教材十分匮乏，大部分高等院校由于缺乏资金，实验室建设难以满足学生课程实践的需求。
　　本书的编写注重实用性，从半导体微系统生产企业收集了大量的素材充实在教材中，并增加了实验分析内容，解决了理论与实践脱离的问题。本书共12章，介绍了MEMS及微系统常用材料、硅的各向同性腐蚀、阳极腐蚀、硅的各向异性腐蚀、电钝化腐蚀、自停止腐蚀技术、非晶薄膜的腐蚀与表面微加工、静电键合技术、硅热键合技术、超大规模集成电路工艺、掺杂工艺、平坦化等几个主要微系统制造工艺，具体到每一道工艺中都详细讲述了工艺的基本原理、工艺的操作过程。
　　该书由孙承松教授主审，在此表示感谢。教材第1章、第4章、第5章、第8章、第11章由刘斌完成，第2章、第3章、第10章由任建完成，第6章由于慧完成，第7章由董海青和蒋晶鑫完成，第9章由姜贵民完成，第12章由付英完成。
　　由于时间有限，书中难免存在不足和疏漏，希望广大读者批评指正。
　　编者

《微纳光子器件制造：原理、工艺与前沿》 内容简介： 本书深度剖析了微纳光子器件制造的核心理论、关键工艺流程及其在各个前沿领域的应用。光子器件，作为信息时代和未来科技发展的基石，其制造技术的进步直接驱动着通信、计算、传感、医疗等诸多行业的革新。本书旨在为读者构建一个系统、全面且深入的光子器件制造知识体系，从基础原理到实际操作，再到最新技术动态，无所不包。 第一部分：微纳光子器件制造基础理论 本部分将首先带领读者回顾和深入理解微纳光子器件工作的基本物理原理。我们将从电磁波的传播、衍射、干涉、耦合等基本光学现象出发，阐述这些现象如何在微纳尺度下被精准操控，从而实现光信号的产生、传输、调制、检测与信息处理。 光与物质的相互作用： 详细介绍光在不同材料中的传播特性，包括折射率、吸收、散射、衍射等，以及这些参数如何受到材料组成、微观结构和外场（如电场、磁场）的影响。重点探讨在微纳尺度下，材料的光学性质如何发生奇异变化，为设计高性能光子器件提供理论依据。 波导理论与模式分析： 深入讲解光在微纳结构中的约束传播机制，包括介质光波导、金属-介质表面等离激元光波导等。我们将解析光场在不同结构中的模式分布、损耗机制以及模式耦合的原理，这是设计高效光路和实现光信号传输的关键。 光学谐振器与微腔： 探讨构建高品质光学谐振器的基本原理，如法布里-珀罗腔、介质微球谐振器、等离激元谐振器等。分析谐振器的品质因子（Q值）、共振频率、模式特性及其对光信号增强、滤波、滤波和延迟等功能的影响。 量子光学与量子信息器件基础： 简要介绍量子点、NV色心等量子光源的物理机制，以及光与量子体系相互作用在量子计算、量子通信等领域的应用潜力。虽然本书侧重于微纳尺度下的宏观光场操控，但量子光源的集成是未来光子集成的重要方向，故将其基础原理纳入其中。 第二部分：关键微纳光子器件制造工艺 本部分将详细介绍实现微纳光子器件结构的关键制造工艺，涵盖了从材料选择、图案化、蚀刻到器件集成等一系列流程。每种工艺都将结合其原理、优缺点、适用范围以及在实际器件制造中的具体应用案例进行阐述。 光刻技术： 紫外光刻（UV Lithography）： 介绍步进式和扫描式光刻机的原理、关键参数（如数值孔径NA、曝光波长λ）以及分辨率的极限。详细讲解光刻胶的选择、涂布、曝光、显影等工艺步骤，以及在制作周期性纳米结构、光栅等方面的应用。 电子束光刻（EBL）： 阐述电子束的聚焦、偏转原理，以及其超高分辨率的优势。深入分析电子束光刻在制作复杂三维结构、精细纳米图案以及非周期性结构方面的独特作用，并讨论其产能限制及与大规模生产的结合策略。 纳米压印光刻（NIL）： 介绍NIL的基本原理，包括模板制作、压印、脱模等环节。重点分析其在大规模、低成本制造周期性或非周期性纳米结构方面的潜力，如用于制作衍射光学元件、超表面等。 薄膜沉积技术： 物理气相沉积（PVD）： 详细介绍溅射（Sputtering）和蒸发（Evaporation）两种主要PVD技术，包括其工作原理、过程控制参数（如真空度、靶材、功率、温度）以及对薄膜均匀性、致密性和光学性能的影响。着重讲解在制备高折射率（如SiN, TiO2）和低折射率（如SiO2）光学薄膜的应用。 化学气相沉积（CVD）： 阐述CVD的工作原理，通过化学反应在基底表面生成薄膜。详细介绍等离子体增强CVD（PECVD）、低压CVD（LPCVD）等不同CVD工艺，及其在沉积各种功能性薄膜（如SiC, GaN）和具有特定光学特性的材料方面的优势。 原子层沉积（ALD）： 介绍ALD的自限性化学反应原理，使其能够实现原子层级别的厚度控制和极高的均匀性、保形性。重点讨论ALD在制备超薄光学膜、多层介质膜以及对表面形貌要求极高的器件方面的应用。 刻蚀技术： 干法刻蚀： 深入讲解反应离子刻蚀（RIE）、感应耦合等离子体刻蚀（ICP-RIE）等工艺。分析等离子体种类、气体组分、工艺参数（如气压、功率、温度）对刻蚀速率、选择性、各向异性以及表面形貌的影响。重点关注其在精确塑造光波导、光栅、微腔等三维结构中的作用。 湿法刻蚀： 介绍湿法刻蚀的原理，包括化学反应的选择性。虽然其各向异性较差，但在某些特定材料和结构制备中仍具有优势，例如浅槽刻蚀和去除某些特定杂质。 其他关键工艺： 键合技术： 介绍直接键合、粘接键合、共晶键合等技术，以及它们在多层结构堆叠、异质材料集成（如GaAs与Si的集成）中的关键作用。 表面处理与抛光： 讨论化学机械抛光（CMP）等技术在提高器件表面平整度、降低散射损耗方面的作用。 封装与测试： 简要介绍光子器件的封装要求，包括光纤耦合、热管理等，以及常用的光学测试方法，如透射/反射谱测量、模式分析、损耗测量等。 第三部分：微纳光子器件设计与仿真 本部分将介绍微纳光子器件的设计理念和常用的仿真工具，强调理论设计与工艺实现之间的迭代关系。 设计原理： 阐述基于有效折射率法、模式展开法、有限元法（FEM）、时域有限差分法（FDTD）等数值方法的原理，以及如何利用这些方法进行光波导、谐振器、光栅等器件的参数优化和性能预测。 常用仿真软件介绍： 简要介绍Lumerical, COMSOL, FDTD Solutions等主流的微纳光子器件设计仿真软件，并结合实例说明其在器件设计过程中的应用。 设计与工艺的协同： 强调设计者需要充分理解制造工艺的限制（如最小特征尺寸、线宽粗糙度、侧壁倾斜度等），才能设计出可制造且性能优异的光子器件。 第四部分：微纳光子器件的应用与前沿展望 本部分将聚焦于微纳光子器件在各个领域的实际应用，并展望未来的发展趋势。 光通信与数据中心： 介绍光波导、调制器、探测器、复用器/解复用器等在光通信系统中的应用，以及硅光子技术在提升数据中心带宽和降低功耗方面的重要性。 光计算与人工智能： 探讨光计算的优势，以及基于微纳光子结构的神经网络加速器、光存储等方面的研究进展。 生物传感与医疗诊断： 介绍表面等离激元共振（SPR）传感器、光子晶体传感器等在生物分子检测、疾病诊断中的应用，以及微纳光子器件在微流控芯片和光动力治疗中的潜力。 量子信息技术： 再次强调微纳光子器件在构建量子比特、量子纠缠源、光量子逻辑门等方面的关键作用，以及在量子通信和量子计算领域的应用前景。 新型材料与结构： 讨论超表面（Metasurfaces）、拓扑光子学、相变材料等在光子器件设计和功能拓展方面的最新研究成果。 集成化与规模化生产： 探讨如何实现更高级别的光子集成，以及如何将先进的微纳光子器件制造技术推向量产化，以满足日益增长的市场需求。 本书的编写目标是让读者能够清晰地理解微纳光子器件制造的“是什么”、“为什么”和“如何做”，并对其未来的发展方向有深入的洞察。无论是对光学工程、材料科学、电子工程等相关专业的学生、研究人员，还是对光子技术在各行业中的应用感兴趣的工程师和产品开发人员，本书都将是一份宝贵的参考资料。通过系统学习本书内容，读者将能够掌握制造高性能、多功能微纳光子器件的关键知识和技能，为推动相关领域的科技进步贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体印象是，它提供了一个非常宏观且具有前瞻性的视角来看待半导体行业。我选择这本书，是因为我对“技术”这个词的理解比较宽泛，它不仅包括硬核的制造工艺，也包括技术发展背后的理念和趋势。这本书的标题“半导体微系统制造技术”让我觉得它涵盖的内容会比较全面，能够让我从更广阔的层面去理解这个行业。书中对不同代际的半导体制造技术演进的梳理，以及对未来技术瓶颈和发展方向的探讨，都让我受益匪浅。我特别喜欢书中关于“摩尔定律”的讨论，以及它在当今时代面临的挑战。同时，书中对一些新兴的半导体材料和制备技术的介绍，比如碳化硅、氮化镓，以及它们在新能源、高频通信等领域的应用潜力，都让我感到非常振奋。这本书让我意识到，半导体制造技术的发展是一个不断突破极限、不断创新的过程。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，它不仅仅是一本技术手册，更像是一位资深工程师在娓娓道来他的工作经验和对行业深刻的洞察。我之所以会被这本书吸引，是因为我一直关注半导体行业的发展动态，特别是其在国家科技战略中的地位。这本书的副标题“制造技术”也表明它侧重于实际的生产过程，这正是我希望了解的。书中关于晶圆制造的每一个步骤，从硅提纯到晶圆抛光，再到各种精密的蚀刻和沉积工艺，都描述得细致入微。我尤其欣赏书中对不同工艺设备的介绍，以及它们是如何协同工作的。我一直认为，了解先进制造技术是理解一个产业核心竞争力的关键。这本书在这方面做得非常好，它不仅介绍了技术的原理，还涉及到了良率控制、成本优化等实际生产中的挑战。读完之后，我对半导体制造的复杂性和高技术门槛有了更深的体会，也更加理解了为什么半导体产业被誉为“工业的粮食”。

评分☆☆☆☆☆

这本《半导体微系统制造技术》这本书，读起来有一种沉浸式的体验，仿佛置身于一个高度自动化、精密度极高的无尘车间。我之所以选择这本书，是因为我对“微系统”这个概念特别感兴趣。过去，我更多地关注的是单颗芯片的制造，而“微系统”则意味着将多个功能组件集成在一起，形成一个更复杂的整体。这让我联想到可穿戴设备、微型医疗器械，甚至未来的微型机器人，这些都离不开微系统技术。书中对不同类型微系统的介绍，比如MEMS（微机电系统），就让我大开眼界。我一直觉得MEMS技术非常神奇，那些微小的传感器、执行器是如何实现的？书中对MEMS的设计、制造流程，以及它们在汽车、航空航天、消费电子等领域的广泛应用，都进行了深入的剖析。我尤其对书中关于材料选择、封装工艺以及可靠性测试的内容感到兴奋，这些都是决定一个微系统能否在真实环境中稳定工作的关键。这本书不仅满足了我对技术细节的好奇，也让我对微系统在未来科技发展中的潜力有了更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引人，简约而富有科技感，一看就知道是与前沿技术相关的内容。我一直对微电子和半导体领域充满好奇，尤其是在智能手机、电脑以及各种物联网设备日益普及的今天，这些“看不见”的芯片扮演着至关重要的角色。我一直想深入了解这些微小的集成电路是如何在庞大的生产线上被设计、制造出来的，从最初的硅晶圆如何一步步变成我们手中智能设备的“大脑”。这本书的标题“半导体微系统制造技术”恰好满足了我对这方面知识的渴望。我期待书中能够详细介绍半导体制造的每一个环节，比如光刻、蚀刻、薄膜沉积等等，希望能用通俗易懂的语言解释这些复杂的工艺，并且配以精美的插图，让我这个门外汉也能有所收获。同时，我也希望书中能提及一些最新的制造技术趋势，比如3D封装、先进材料的应用，以及微系统在人工智能、5G等领域的重要作用。总之，我希望这本书能够成为我了解半导体制造的入门指南，为我打开一扇通往微观世界的大门，让我对现代科技的基石有更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常专业，纸质和印刷质量都很高，给人一种值得细细品读的感觉。我选择这本书，是因为我一直对半导体产业链的各个环节都抱有浓厚的兴趣，特别是那些能够决定产品性能和成本的关键技术。本书的标题“半导体微系统制造技术”正是点明了核心内容。书中对整个半导体制造流程的介绍，从前道工艺（如光刻、刻蚀、薄膜沉积）到后道工艺（如测试、封装），都进行了详细的讲解。我尤其关注书中关于光刻技术的部分，这被认为是半导体制造中最核心、最精密的工艺之一。书中对不同光刻技术（如深紫外光刻、极紫外光刻）的原理、优缺点以及发展趋势的介绍，让我对这个领域有了更深入的了解。此外，书中对各种材料在半导体制造中的作用，以及如何通过优化材料来提升器件性能的论述，也让我受益匪浅。这本书让我对半导体制造的复杂性和精妙之处有了更直观的认识。