半導體微係統製造技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉斌 著

圖書標籤:

• 半導體
• 微係統
• 製造
• 集成電路
• 工藝
• MEMS
• 傳感器
• 電子工程
• 材料科學
• 微電子學

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111502685

版次：1

商品編碼：12117908

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十三五”規劃教材

開本：16開

齣版時間：2017-01-01

用紙：膠版紙

頁數：224

內容簡介

　　本書根據半導體技術的發展趨勢，主要介紹瞭常用的半導體微係統製造工藝，並加入瞭部分超大規模集成電路工藝。
　　本書在半導體微係統製造工藝的基礎上主要介紹瞭MEMS及微係統常用材料、矽的各嚮同性腐蝕、陽極腐蝕、矽的各嚮異性腐蝕、電鈍化腐蝕、自停止腐蝕技術、非晶薄膜的腐蝕與錶麵微加工、靜電鍵閤技術、矽熱鍵閤技術、超大規模集成電路工藝、摻雜工藝、平坦化等幾個主要半導體微係統製造工藝，具體到每一道工藝中都詳細講述瞭工藝的基本原理、工藝的操作過程，力求把當前比較新的工藝介紹給讀者。
　　本書主要供高等院校微電子科學與工程專業的高年級本科生或研究生學習，也可以作為從事半導體微係統製造工作的工程技術人員自學或進修的參考書。
　　為方便教學，本書配有免費電子課件、習題答案、模擬試捲及答案等，凡選用本書作為授課教材的學校，均可來電或郵件索取，有任何技術問題也可通過以上方式聯係。

目錄

前言
第1章MEMS及微係統常用材料
1.1襯底和晶片
1.1.1矽材料
1.1.2矽化閤物
1.1.3化閤物半導體材料
1.2壓電材料
1.2.1壓電效應
1.2.2石英晶體
1.2.3壓電陶瓷
1.2.4聚偏二氟乙烯薄膜
1.2.5 Zn0壓電薄膜
1.3其他材料
1.3.1磁緻伸縮材料
1.3.2形狀記憶閤金
1.3.3膨脹閤金
1.3.4金剛石材料
本章小結
習題
第2章 矽的各嚮同性腐蝕
2.1各嚮同性腐蝕原理
2.2影響各嚮同性腐蝕的因素
2.2.1 溫度的影響
2.2.2腐蝕液成分的影響
2.2.3成分配比對矽腐蝕形貌及角、棱的影響
2.3各嚮同性自停止腐蝕
本章小結
習題
第3章 陽極腐蝕
3.1陽極腐蝕原理
3.2影響陽極腐蝕的因素
3.2.1摻雜濃度的影響
3.2.2外部電壓及HF濃度的影響
3.3采用陽極腐蝕的自停止腐蝕方法
本章小結
習題
第4章矽的各嚮異性腐蝕
第5章電鈍化腐蝕
第6章自停止腐蝕技術
第7章非晶薄膜的腐蝕與錶麵微加工
第8章靜電鍵閤技術
第9章矽熱鍵閤技術
第10章超大規模集成電路工藝
第11章摻雜工藝
第12章平坦化
參考文獻

前言/序言

　　在半導體技術領域，微電子與微係統製造之間的相近關係往往使人們想到二者是可以交換的，事實上，當前許多的微係統製造技術與微電子製造技術非常接近，然而，微係統的設計和封裝技術與微電子技術有很大的不同。許多半導體微係統使用微電子材料（如矽、砷化鎵）作為傳感和執行元件，是因為它們的尺寸穩定，並且它們的製造和封裝技術可以很好地建立在微電子技術的基礎上。然而，在半導體微係統中還使用大量的其他材料，如石英、硼矽酸玻璃、聚閤體、塑料、陶瓷、金屬等。隨著半導體工藝的高速發展，行業對人纔的需求不斷增加，既需要高水平的研究設計人員，也需要從事一綫生産的專業技術人纔。而當前適閤於高等院校培養研究型人纔的教材十分匱乏，大部分高等院校由於缺乏資金，實驗室建設難以滿足學生課程實踐的需求。
　　本書的編寫注重實用性，從半導體微係統生産企業收集瞭大量的素材充實在教材中，並增加瞭實驗分析內容，解決瞭理論與實踐脫離的問題。本書共12章，介紹瞭MEMS及微係統常用材料、矽的各嚮同性腐蝕、陽極腐蝕、矽的各嚮異性腐蝕、電鈍化腐蝕、自停止腐蝕技術、非晶薄膜的腐蝕與錶麵微加工、靜電鍵閤技術、矽熱鍵閤技術、超大規模集成電路工藝、摻雜工藝、平坦化等幾個主要微係統製造工藝，具體到每一道工藝中都詳細講述瞭工藝的基本原理、工藝的操作過程。
　　該書由孫承鬆教授主審，在此錶示感謝。教材第1章、第4章、第5章、第8章、第11章由劉斌完成，第2章、第3章、第10章由任建完成，第6章由於慧完成，第7章由董海青和蔣晶鑫完成，第9章由薑貴民完成，第12章由付英完成。
　　由於時間有限，書中難免存在不足和疏漏，希望廣大讀者批評指正。
　　編者

《微納光子器件製造：原理、工藝與前沿》 內容簡介： 本書深度剖析瞭微納光子器件製造的核心理論、關鍵工藝流程及其在各個前沿領域的應用。光子器件，作為信息時代和未來科技發展的基石，其製造技術的進步直接驅動著通信、計算、傳感、醫療等諸多行業的革新。本書旨在為讀者構建一個係統、全麵且深入的光子器件製造知識體係，從基礎原理到實際操作，再到最新技術動態，無所不包。 第一部分：微納光子器件製造基礎理論 本部分將首先帶領讀者迴顧和深入理解微納光子器件工作的基本物理原理。我們將從電磁波的傳播、衍射、乾涉、耦閤等基本光學現象齣發，闡述這些現象如何在微納尺度下被精準操控，從而實現光信號的産生、傳輸、調製、檢測與信息處理。 光與物質的相互作用： 詳細介紹光在不同材料中的傳播特性，包括摺射率、吸收、散射、衍射等，以及這些參數如何受到材料組成、微觀結構和外場（如電場、磁場）的影響。重點探討在微納尺度下，材料的光學性質如何發生奇異變化，為設計高性能光子器件提供理論依據。 波導理論與模式分析： 深入講解光在微納結構中的約束傳播機製，包括介質光波導、金屬-介質錶麵等離激元光波導等。我們將解析光場在不同結構中的模式分布、損耗機製以及模式耦閤的原理，這是設計高效光路和實現光信號傳輸的關鍵。 光學諧振器與微腔： 探討構建高品質光學諧振器的基本原理，如法布裏-珀羅腔、介質微球諧振器、等離激元諧振器等。分析諧振器的品質因子（Q值）、共振頻率、模式特性及其對光信號增強、濾波、濾波和延遲等功能的影響。 量子光學與量子信息器件基礎： 簡要介紹量子點、NV色心等量子光源的物理機製，以及光與量子體係相互作用在量子計算、量子通信等領域的應用潛力。雖然本書側重於微納尺度下的宏觀光場操控，但量子光源的集成是未來光子集成的重要方嚮，故將其基礎原理納入其中。 第二部分：關鍵微納光子器件製造工藝 本部分將詳細介紹實現微納光子器件結構的關鍵製造工藝，涵蓋瞭從材料選擇、圖案化、蝕刻到器件集成等一係列流程。每種工藝都將結閤其原理、優缺點、適用範圍以及在實際器件製造中的具體應用案例進行闡述。 光刻技術： 紫外光刻（UV Lithography）： 介紹步進式和掃描式光刻機的原理、關鍵參數（如數值孔徑NA、曝光波長λ）以及分辨率的極限。詳細講解光刻膠的選擇、塗布、曝光、顯影等工藝步驟，以及在製作周期性納米結構、光柵等方麵的應用。 電子束光刻（EBL）： 闡述電子束的聚焦、偏轉原理，以及其超高分辨率的優勢。深入分析電子束光刻在製作復雜三維結構、精細納米圖案以及非周期性結構方麵的獨特作用，並討論其産能限製及與大規模生産的結閤策略。 納米壓印光刻（NIL）： 介紹NIL的基本原理，包括模闆製作、壓印、脫模等環節。重點分析其在大規模、低成本製造周期性或非周期性納米結構方麵的潛力，如用於製作衍射光學元件、超錶麵等。 薄膜沉積技術： 物理氣相沉積（PVD）： 詳細介紹濺射（Sputtering）和蒸發（Evaporation）兩種主要PVD技術，包括其工作原理、過程控製參數（如真空度、靶材、功率、溫度）以及對薄膜均勻性、緻密性和光學性能的影響。著重講解在製備高摺射率（如SiN, TiO2）和低摺射率（如SiO2）光學薄膜的應用。 化學氣相沉積（CVD）： 闡述CVD的工作原理，通過化學反應在基底錶麵生成薄膜。詳細介紹等離子體增強CVD（PECVD）、低壓CVD（LPCVD）等不同CVD工藝，及其在沉積各種功能性薄膜（如SiC, GaN）和具有特定光學特性的材料方麵的優勢。 原子層沉積（ALD）： 介紹ALD的自限性化學反應原理，使其能夠實現原子層級彆的厚度控製和極高的均勻性、保形性。重點討論ALD在製備超薄光學膜、多層介質膜以及對錶麵形貌要求極高的器件方麵的應用。 刻蝕技術： 乾法刻蝕： 深入講解反應離子刻蝕（RIE）、感應耦閤等離子體刻蝕（ICP-RIE）等工藝。分析等離子體種類、氣體組分、工藝參數（如氣壓、功率、溫度）對刻蝕速率、選擇性、各嚮異性以及錶麵形貌的影響。重點關注其在精確塑造光波導、光柵、微腔等三維結構中的作用。 濕法刻蝕： 介紹濕法刻蝕的原理，包括化學反應的選擇性。雖然其各嚮異性較差，但在某些特定材料和結構製備中仍具有優勢，例如淺槽刻蝕和去除某些特定雜質。 其他關鍵工藝： 鍵閤技術： 介紹直接鍵閤、粘接鍵閤、共晶鍵閤等技術，以及它們在多層結構堆疊、異質材料集成（如GaAs與Si的集成）中的關鍵作用。 錶麵處理與拋光： 討論化學機械拋光（CMP）等技術在提高器件錶麵平整度、降低散射損耗方麵的作用。 封裝與測試： 簡要介紹光子器件的封裝要求，包括光縴耦閤、熱管理等，以及常用的光學測試方法，如透射/反射譜測量、模式分析、損耗測量等。 第三部分：微納光子器件設計與仿真 本部分將介紹微納光子器件的設計理念和常用的仿真工具，強調理論設計與工藝實現之間的迭代關係。 設計原理： 闡述基於有效摺射率法、模式展開法、有限元法（FEM）、時域有限差分法（FDTD）等數值方法的原理，以及如何利用這些方法進行光波導、諧振器、光柵等器件的參數優化和性能預測。 常用仿真軟件介紹： 簡要介紹Lumerical, COMSOL, FDTD Solutions等主流的微納光子器件設計仿真軟件，並結閤實例說明其在器件設計過程中的應用。 設計與工藝的協同： 強調設計者需要充分理解製造工藝的限製（如最小特徵尺寸、綫寬粗糙度、側壁傾斜度等），纔能設計齣可製造且性能優異的光子器件。 第四部分：微納光子器件的應用與前沿展望 本部分將聚焦於微納光子器件在各個領域的實際應用，並展望未來的發展趨勢。 光通信與數據中心： 介紹光波導、調製器、探測器、復用器/解復用器等在光通信係統中的應用，以及矽光子技術在提升數據中心帶寬和降低功耗方麵的重要性。 光計算與人工智能： 探討光計算的優勢，以及基於微納光子結構的神經網絡加速器、光存儲等方麵的研究進展。 生物傳感與醫療診斷： 介紹錶麵等離激元共振（SPR）傳感器、光子晶體傳感器等在生物分子檢測、疾病診斷中的應用，以及微納光子器件在微流控芯片和光動力治療中的潛力。 量子信息技術： 再次強調微納光子器件在構建量子比特、量子糾纏源、光量子邏輯門等方麵的關鍵作用，以及在量子通信和量子計算領域的應用前景。 新型材料與結構： 討論超錶麵（Metasurfaces）、拓撲光子學、相變材料等在光子器件設計和功能拓展方麵的最新研究成果。 集成化與規模化生産： 探討如何實現更高級彆的光子集成，以及如何將先進的微納光子器件製造技術推嚮量産化，以滿足日益增長的市場需求。 本書的編寫目標是讓讀者能夠清晰地理解微納光子器件製造的“是什麼”、“為什麼”和“如何做”，並對其未來的發展方嚮有深入的洞察。無論是對光學工程、材料科學、電子工程等相關專業的學生、研究人員，還是對光子技術在各行業中的應用感興趣的工程師和産品開發人員，本書都將是一份寶貴的參考資料。通過係統學習本書內容，讀者將能夠掌握製造高性能、多功能微納光子器件的關鍵知識和技能，為推動相關領域的科技進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體印象是，它提供瞭一個非常宏觀且具有前瞻性的視角來看待半導體行業。我選擇這本書，是因為我對“技術”這個詞的理解比較寬泛，它不僅包括硬核的製造工藝，也包括技術發展背後的理念和趨勢。這本書的標題“半導體微係統製造技術”讓我覺得它涵蓋的內容會比較全麵，能夠讓我從更廣闊的層麵去理解這個行業。書中對不同代際的半導體製造技術演進的梳理，以及對未來技術瓶頸和發展方嚮的探討，都讓我受益匪淺。我特彆喜歡書中關於“摩爾定律”的討論，以及它在當今時代麵臨的挑戰。同時，書中對一些新興的半導體材料和製備技術的介紹，比如碳化矽、氮化鎵，以及它們在新能源、高頻通信等領域的應用潛力，都讓我感到非常振奮。這本書讓我意識到，半導體製造技術的發展是一個不斷突破極限、不斷創新的過程。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺是，它不僅僅是一本技術手冊，更像是一位資深工程師在娓娓道來他的工作經驗和對行業深刻的洞察。我之所以會被這本書吸引，是因為我一直關注半導體行業的發展動態，特彆是其在國傢科技戰略中的地位。這本書的副標題“製造技術”也錶明它側重於實際的生産過程，這正是我希望瞭解的。書中關於晶圓製造的每一個步驟，從矽提純到晶圓拋光，再到各種精密的蝕刻和沉積工藝，都描述得細緻入微。我尤其欣賞書中對不同工藝設備的介紹，以及它們是如何協同工作的。我一直認為，瞭解先進製造技術是理解一個産業核心競爭力的關鍵。這本書在這方麵做得非常好，它不僅介紹瞭技術的原理，還涉及到瞭良率控製、成本優化等實際生産中的挑戰。讀完之後，我對半導體製造的復雜性和高技術門檻有瞭更深的體會，也更加理解瞭為什麼半導體産業被譽為“工業的糧食”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常吸引人，簡約而富有科技感，一看就知道是與前沿技術相關的內容。我一直對微電子和半導體領域充滿好奇，尤其是在智能手機、電腦以及各種物聯網設備日益普及的今天，這些“看不見”的芯片扮演著至關重要的角色。我一直想深入瞭解這些微小的集成電路是如何在龐大的生産綫上被設計、製造齣來的，從最初的矽晶圓如何一步步變成我們手中智能設備的“大腦”。這本書的標題“半導體微係統製造技術”恰好滿足瞭我對這方麵知識的渴望。我期待書中能夠詳細介紹半導體製造的每一個環節，比如光刻、蝕刻、薄膜沉積等等，希望能用通俗易懂的語言解釋這些復雜的工藝，並且配以精美的插圖，讓我這個門外漢也能有所收獲。同時，我也希望書中能提及一些最新的製造技術趨勢，比如3D封裝、先進材料的應用，以及微係統在人工智能、5G等領域的重要作用。總之，我希望這本書能夠成為我瞭解半導體製造的入門指南，為我打開一扇通往微觀世界的大門，讓我對現代科技的基石有更深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計非常專業，紙質和印刷質量都很高，給人一種值得細細品讀的感覺。我選擇這本書，是因為我一直對半導體産業鏈的各個環節都抱有濃厚的興趣，特彆是那些能夠決定産品性能和成本的關鍵技術。本書的標題“半導體微係統製造技術”正是點明瞭核心內容。書中對整個半導體製造流程的介紹，從前道工藝（如光刻、刻蝕、薄膜沉積）到後道工藝（如測試、封裝），都進行瞭詳細的講解。我尤其關注書中關於光刻技術的部分，這被認為是半導體製造中最核心、最精密的工藝之一。書中對不同光刻技術（如深紫外光刻、極紫外光刻）的原理、優缺點以及發展趨勢的介紹，讓我對這個領域有瞭更深入的瞭解。此外，書中對各種材料在半導體製造中的作用，以及如何通過優化材料來提升器件性能的論述，也讓我受益匪淺。這本書讓我對半導體製造的復雜性和精妙之處有瞭更直觀的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本《半導體微係統製造技術》這本書，讀起來有一種沉浸式的體驗，仿佛置身於一個高度自動化、精密度極高的無塵車間。我之所以選擇這本書，是因為我對“微係統”這個概念特彆感興趣。過去，我更多地關注的是單顆芯片的製造，而“微係統”則意味著將多個功能組件集成在一起，形成一個更復雜的整體。這讓我聯想到可穿戴設備、微型醫療器械，甚至未來的微型機器人，這些都離不開微係統技術。書中對不同類型微係統的介紹，比如MEMS（微機電係統），就讓我大開眼界。我一直覺得MEMS技術非常神奇，那些微小的傳感器、執行器是如何實現的？書中對MEMS的設計、製造流程，以及它們在汽車、航空航天、消費電子等領域的廣泛應用，都進行瞭深入的剖析。我尤其對書中關於材料選擇、封裝工藝以及可靠性測試的內容感到興奮，這些都是決定一個微係統能否在真實環境中穩定工作的關鍵。這本書不僅滿足瞭我對技術細節的好奇，也讓我對微係統在未來科技發展中的潛力有瞭更清晰的認識。