集成电路制造工艺技术体系 严利人,周卫 9787030501578 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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严利人，周卫 著

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店铺： 天乐图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030501578

商品编码：29373496930

包装：圆脊精装

出版时间：2017-12-01

基本信息

书名：集成电路制造工艺技术体系

定价：98.00元

作者：严利人,周卫

出版社：科学出版社

出版日期：2017-12-01

ISBN：9787030501578

字数：

页码：

版次：31

装帧：圆脊精装

开本：128开

商品重量：0.4kg

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内容提要

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《半导体器件的制造工艺之旅》 一、 探索硅基半导体器件的诞生：从纯净硅到功能芯片 半导体器件，尤其是我们日常生活中无处不在的硅基集成电路，其制造过程是一场精妙绝伦的微观工程。它如同在沙粒般渺小的硅晶圆上，用极致的精准和复杂的技术，雕刻出承载着海量信息和强大计算能力的“智慧之芯”。本书将带领读者踏上一段探索之旅，深入了解这一复杂体系的各个关键环节，揭示如何将一块普通的硅片，炼化成驱动现代科技的精密器件。 我们旅程的起点，是基础中的基础——高纯度硅的制备。半导体器件对材料的纯度要求极高，一丝杂质都可能成为性能的致命弱点。因此，从石英砂中提取出电子级纯硅，是整个制造流程中至关重要的一步。这涉及复杂的化学提纯和物理熔炼过程，其目标是将硅的纯度提升到“九个九”甚至更高的级别，为后续精细的器件制造奠定坚实的基础。 随后，这些高纯度硅经过精密的晶体生长技术，被拉制成直径巨大的单晶硅棒。这一过程需要严格控制温度、生长速率和环境气氛，以确保晶体结构的完整性和均匀性。晶棒被切割成薄薄的圆片，即“硅片”，这是承载所有电子器件的基底。硅片的表面处理同样是关键，需要经过抛光等工艺，达到镜面般的平整度，为后续的光刻、刻蚀等步骤提供光滑的平台。 二、 构筑微观世界的“建筑蓝图”：光刻与刻蚀的艺术 集成电路制造的核心在于，如何在硅片上精确地“绘制”出无数微小的晶体管和互联线路。这一过程的核心技术，便是光刻（Photolithography）和刻蚀（Etching）。 光刻，顾名思义，是利用光来“印制”图案。它有点像用极高精度的“光笔”在硅片上“画画”。首先，硅片表面会涂覆一层对光敏感的“光刻胶”。然后，通过一个精密的“掩膜版”（Mask），将设计好的电路图案投射到光刻胶上。掩膜版就好比一张电路图的“底片”，其中包含着电路的每一个细节。光线穿过掩膜版上的透明区域，照射到光刻胶上，使其发生化学变化。随后，未被照射到的（或被照射到的，取决于光刻胶的类型）光刻胶会被化学试剂去除，留下与掩膜版图案相对应的光刻胶图形。光刻技术的分辨率直接决定了集成电路的集成度，随着技术的发展，光刻已经能够实现纳米级别的分辨率，使得在指甲盖大小的芯片上集成数十亿个晶体管成为可能。 刻蚀，则是将不需要的部分“削除”。在光刻完成之后，硅片上会形成一层光刻胶保护层，将我们需要保留的部分“遮盖”起来。刻蚀技术的目标就是将未被保护的区域去除，从而在硅片上形成所需的沟槽、孔洞或导电通路。刻蚀方法主要分为干法刻蚀（如等离子体刻蚀）和湿法刻蚀（利用化学溶液）。干法刻蚀以其高方向性和精确的控制能力，在精密器件制造中占据主导地位。通过控制刻蚀的深度、宽度和侧壁形貌，可以精确地塑造出器件的结构。 三、 注入“生命”与连接“脉络”：掺杂与薄膜沉积 除了在硅片上“画画”和“雕刻”，集成电路的制造还需要在硅片内部“注入”特定的元素，以改变其导电性能，并沉积各种功能性的薄膜材料，构建出器件的导电通路和绝缘层。 掺杂（Doping）是改变半导体材料导电特性的关键工艺。纯净的硅是一种本征半导体，其导电性有限。通过在硅中掺入少量特定的杂质原子（如磷、砷形成N型半导体，或硼、镓形成P型半导体），可以大幅度提高其导电性，并控制其是呈现出易于失去电子的N型特性，还是易于获得电子的P型特性。这些N型和P型区域的组合，构成了晶体管等半导体器件的核心结构。掺杂工艺通常通过离子注入（Ion Implantation）或扩散（Diffusion）来实现，精确控制掺杂区域的深度、浓度和分布。 薄膜沉积（Thin Film Deposition）则是为集成电路“穿上”不同的“外衣”和“骨架”。这包括了各种导电薄膜（如铝、铜）、绝缘薄膜（如二氧化硅、氮化硅）以及半导体薄膜的制备。常用的薄膜沉积技术包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD，如溅射）等。这些薄膜层层叠加，通过光刻和刻蚀的精确操作，最终构成了芯片内部复杂的互联网络和功能单元。例如，金属薄膜被用来形成连接各个晶体管的导线，而绝缘薄膜则起到隔离导电层的作用，防止短路。 四、 点亮“智慧之光”：金属互连与封装的终章 当所有的晶体管结构和绝缘层都已构建完成，下一步便是将这些微小的“零件”连接起来，形成一个完整的功能电路。这一过程便是金属互连（Metallization）。通过多层金属导线的堆叠和精密的连接，将成千上万的晶体管和电阻、电容等元件有机地组合在一起，构成复杂的集成电路。现代芯片的互连层可以达到数十层之多，其设计和制造的复杂性不言而喻。 最后，经过层层考验的晶圆，包含了成百上千个独立的芯片。这些芯片需要被切割成独立的个体，然后进行封装（Packaging）。封装不仅仅是为了保护芯片免受外界环境的损害，更是为了将芯片内部的微小引脚与外部的连接器（如电路板上的插槽）进行可靠的电气连接。封装的形式多种多样，以满足不同应用场景的需求，从简单的引脚封装到先进的BGA（球栅阵列）封装，每一种封装都凝聚了精巧的设计和制造工艺。 五、 持续的革新与未来的展望 集成电路制造是一个技术高度密集且不断发展的领域。从最初的几个晶体管，到如今的数十亿甚至万亿个晶体管，每一次飞跃都伴随着材料科学、物理学、化学以及精密机械和光学等多个学科的突破。光刻技术向着更短波长（如EUV光刻）发展，刻蚀技术朝着更精确的原子级控制迈进，新的材料和器件结构也在不断被探索和应用。 本书旨在勾勒出集成电路制造这一宏大体系的整体轮廓，让读者能够理解从一块简单的硅片，到驱动我们数字世界运转的“智慧大脑”所经历的非凡旅程。这不仅仅是一项制造技术，更是一门融合了科学、工程和艺术的综合学科，它深刻地影响着我们生活的方方面面，并将持续引领着未来的科技发展方向。

评分☆☆☆☆☆

我对《集成电路制造工艺技术体系》这本书充满了好奇，因为我总觉得，我们每天接触的电子产品，其神奇之处很大程度上就隐藏在制造它们的那一套复杂的工艺流程之中。我希望这本书能像一位经验丰富的导游，带领我穿梭于芯片制造的各个关键环节。从硅晶圆的制备，到光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积等一系列精密的步骤，再到最后的测试和封装，每一个环节都充满了科学与艺术的融合。我特别想知道，在如此微观的世界里，如何做到如此精准的控制？那些比头发丝还要细小的电路是如何被“绘制”出来的？不同类型的制造设备，例如光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备等，它们各自的功能和工作原理是什么？这本书是否会深入探讨工艺参数对最终芯片性能的影响？我希望它能回答我关于“如何一步步让一块普通的硅片变成拥有强大计算能力的芯片”的疑问。如果书中能配以精美的插图或者示意图，那就更好了，这样可以帮助我更好地理解那些抽象的工艺流程。

评分☆☆☆☆☆

我最近对科技领域的“幕后英雄”产生了浓厚的兴趣，而集成电路制造无疑是其中最关键的一环。《集成电路制造工艺技术体系》这个书名，直指核心，让我非常期待。我想象中的这本书，应该是一本能够系统性地梳理集成电路制造从原料到成品的全过程的书籍。它不应该是停留在概念层面，而是能够深入到每一个具体工艺步骤的原理、设备、以及关键参数。我希望能够了解到，为什么硅是制造芯片的主要材料？光刻胶的作用是什么？紫外线在光刻过程中的具体机制又是怎样的？化学机械抛光（CMP）又是如何实现纳米级别的平面化？这些我只在科普文章里听到过的名词，在这本书里是否能够得到详细的解释？我更希望它能提供一些关于不同工艺路线（例如CMOS、FinFET等）的比较和优劣分析，以及它们是如何演进的。当然，一本好的技术书籍，也应该包含一些实际生产中的考量，比如良率的控制、成本的优化、以及环境因素的影响等等。我希望这本书能够让我对集成电路的“出生证明”有一个全方位的理解。

评分☆☆☆☆☆

最近我一直在思考，在我们生活中无处不在的电子设备，其核心驱动力究竟是什么？《集成电路制造工艺技术体系》这个书名，让我觉得它可能提供了一个非常重要的视角。我希望这本书不仅仅是枯燥的技术堆砌，而是能够展现出集成电路制造过程中所蕴含的科学智慧和工程挑战。想象一下，将亿万个微小的开关集成在一枚小小的芯片上，这本身就是一项了不起的成就。我希望能从书中了解到，为了实现这样的精密制造，科学家和工程师们付出了多少努力，克服了多少技术难关。比如，材料科学在这其中扮演着怎样的角色？不同类型的芯片（如CPU、GPU、存储器等）在制造工艺上是否存在显著差异？自动化和智能化在现代集成电路制造中又占有多大的比重？我希望这本书能够带我走进那些洁净室，感受那份严谨与一丝不苟，理解那些复杂的设备是如何协同工作的。同时，我也想了解，在追求更小、更快、更强的道路上，集成电路制造技术是如何不断突破极限的。这本书是否会涉及一些前沿的制造技术，例如三维集成、先进封装等等？这些都是我非常感兴趣的方向。

评分☆☆☆☆☆

这本《集成电路制造工艺技术体系》的书名听起来就相当硬核，吸引了我这个对芯片背后到底是怎么造出来的充满好奇的读者。我一直觉得，我们日常生活中离不开的各种电子产品，背后都是精密到极致的工艺在支撑，而这本书似乎就是打开这扇神秘大门的钥匙。我期待它能像一位经验丰富的老师傅，用清晰的语言，一点一点地拆解那些复杂的制造步骤，让我这个门外汉也能理解其中的奥妙。比如，从最基础的材料选择，到光刻、蚀刻、薄膜沉积等等，每一个环节的细节，每一个关键的技术点，都希望能有深入浅出的讲解。我特别想知道，那些微小的晶体管是如何在硅片上“雕刻”出来的，光刻技术又是如何实现纳米级别的精度，还有那些薄膜是如何一层层堆叠上去，形成复杂的电路结构。我希望这本书能让我对集成电路的制造有一个宏观的认识，同时也能了解到其中一些核心技术是如何发展和演进的。当然，如果能有一些实际案例的分析，或者对未来发展趋势的展望，那就更好了。总而言之，我希望这本书能够满足我对集成电路制造工艺技术的好奇心，让我对这个高科技产业有一个更深的理解和认识。

评分☆☆☆☆☆

最近我对高科技产业的“内功”——那些看不见摸不着的精细制造工艺，产生了极大的兴趣，而《集成电路制造工艺技术体系》这个书名，正好击中了我的关注点。我期待这本书能够以一种更加系统和深入的方式，展现集成电路制造的复杂图景。我希望它不仅仅是罗列各种工艺名词，而是能够解释这些工艺是如何相互配合，共同完成芯片的生产。比如，为什么需要进行多次的光刻和刻蚀？化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）在制造过程中分别扮演什么角色？离子注入技术是如何改变半导体材料的电学特性的？我更希望这本书能够触及到一些更深层次的挑战，例如如何解决制造过程中的缺陷问题，如何提高芯片的性能和功耗比，以及如何应对日益增长的制造成本。我设想，这本书应该是一份关于如何“炼金”的宝典，将那些高深的物理、化学、材料学原理，转化为现实的生产力。如果书中能包含一些历史发展脉络的梳理，或者对未来工艺发展方向的预测，那将非常有启发性。