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韩雷 著

图书标签:

• 微电子封装
• 超声键合
• 键合机理
• 键合技术
• 半导体封装
• 可靠性
• 材料科学
• 电子工程
• 制造工艺
• 无损检测

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030412140

商品编码：29489285716

包装：精装

出版时间：2014-06-01

图书基本信息
图书名称	微电子封装超声键合机理与技术
作者	韩雷
定价	150.00元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030412140
出版日期	2014-06-01
字数
页码
版次	1
装帧	精装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

《微电子封装超声键合机理与技术》是作者关于超声键合机理和技术研究的总结。主要内容包括：微电子制造的发展，超声键合在封装互连中的地位、研究现状、存在问题；换能系统的设计原则、仿真手段和实际使用中的特性测试；对超声键合微观实验现象以及机理的科学认识和推断；热超声倒装键合工艺的技术研究；键合过程和键合动力学的检测；叠层芯片互连；铜线键合、打火成球、引线成形、超声电源。

作者简介

目录

编辑推荐

《微电子封装超声键合机理与技术》可作为高等院校微电子制造工程专业的研究生参考书，也可供机械、材料、测控技术等领域从事微电子制造研究的科研人员使用和参考。

文摘

序言

《先进集成电路制造工艺解析：从硅片到封装》 内容概要 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，解析现代集成电路从基础硅片制造到最终封装的整个复杂流程。本书不侧重于某一特定工艺环节，而是力求展现各工艺步骤之间的相互关联、技术演进趋势以及它们如何共同协作，最终成就高性能、高可靠性的集成电路产品。本书涵盖的内容从微米级到纳米级，从材料科学到精密机械，从物理化学反应到电气性能验证，全方位剖析集成电路制造的核心要义。 第一章：半导体材料与硅片制备基础 本章将追溯集成电路的源头——半导体材料。我们将从元素周期表中挑选出关键的半导体元素，如硅（Si）、锗（Ge）以及第三-五族化合物半导体（如GaAs、GaN），深入探讨它们的晶体结构、能带理论以及导电特性。重点将放在硅作为当前主流半导体材料的优势，包括其丰富的储量、成熟的加工技术和优异的电学性能。 随后，我们将详细阐述硅片（wafer）的制备过程。这包括从高纯度多晶硅原料的提纯，到单晶硅的生长（如直拉法 CZ growth 和区熔法 Float Zone method），以及如何将生长出的硅棒切割、研磨、抛光成具有极高平整度和洁净度的硅片。我们会讨论不同直径硅片的规格及其对生产效率和成本的影响。最后，本章会简要介绍硅片表面的化学清洗和预处理工艺，为后续的光刻、刻蚀等步骤做好准备。 第二章：光刻技术：集成电路的“印刷”艺术 光刻是集成电路制造中最关键、最复杂也最具成本效益的图形转移技术，其精度直接决定了芯片的集成度和性能。本章将系统讲解光刻技术的发展历程，从早期的接触式光刻、接近式光刻，到当今主流的投影式光刻。 我们将重点解析投影式光刻的工作原理，包括光源（如深紫外光 DUV、极紫外光 EUV）的选择、光刻掩模版（mask/reticle）的设计与制造、光学系统的设计（如物镜、场镜、照明镜），以及光刻胶（photoresist）的种类、敏感性、显影过程。针对不同代际的光刻技术，我们会深入讨论其分辨率的提升机制，例如采用短波长光源、数值孔径（NA）的增大、相移掩模版（PSM）和光学邻近效应修正（OPC）等关键技术。 此外，本章还会涉及光刻中的一些挑战，如衍射、干涉、焦深限制以及对环境洁净度的极高要求。对极紫外光（EUV）光刻的讨论将是本章的亮点，我们将阐述其独特的反射式光学系统、多层反射膜掩模版以及其在制造7nm及以下工艺节点中的核心作用。 第三章：刻蚀技术：精确“雕刻”芯片结构 刻蚀是利用化学或物理方法选择性地去除硅片表面不需要的材料，从而在硅片上形成复杂的电路结构。本章将深入探讨两种主要的刻蚀技术：干法刻蚀（dry etching）和湿法刻蚀（wet etching）。 湿法刻蚀因其各向同性（isotropic）的特点，常用于大尺寸、非关键结构的去除，例如在器件隔离（isolation）或金属层去除中。我们将介绍常用的湿法刻蚀剂，如氢氟酸（HF）、磷酸（H3PO4）等，并分析其化学反应机理和选择性。 干法刻蚀是制造高精度、高深宽比结构的关键技术。本章将重点介绍等离子体刻蚀（plasma etching），包括反应离子刻蚀（RIE）和电感耦合等离子体（ICP）刻蚀。我们将详细讲解等离子体的产生原理、刻蚀反应的化学和物理机理、刻蚀过程中的离子轰击效应、选择性、各向异性（anisotropy）控制以及表面形貌的影响。对于特定材料（如二氧化硅、氮化硅、多晶硅、金属）的刻蚀，我们会介绍相应的刻蚀气体种类和工艺参数优化。 第四章：薄膜沉积技术：构筑多层电路网络 薄膜沉积是在硅片表面形成一层或多层具有特定厚度和性质的薄膜材料，是构建多层互连和器件结构的基础。本章将详细介绍几种主要的薄膜沉积技术。 化学气相沉积（CVD）是应用最广泛的薄膜沉积技术之一。我们将详细阐述不同类型的CVD，包括常压CVD（APCVD）、低压CVD（LPCVD）、等离子体增强CVD（PECVD）和高密度等离子体CVD（HDPCVD）。我们将分析它们的工作原理、优缺点以及适用的材料（如氮化硅、二氧化硅、多晶硅、金属硅化物）。 物理气相沉积（PVD）是另一种重要的薄膜沉积方法，主要包括溅射（sputtering）和蒸发（evaporation）。我们将重点讲解磁控溅射（magnetron sputtering）的工作原理，包括溅射源、靶材、气体种类、基板偏压以及薄膜的沉积速率、致密性和均匀性。蒸发技术，如热蒸发和电子束蒸发，在特定金属薄膜的沉积中也有重要应用。 此外，本章还会介绍原子层沉积（ALD），这是一种具有原子级精度控制的薄膜沉积技术，在栅介质、超薄阻挡层等对薄膜厚度和均匀性要求极高的应用中扮演着越来越重要的角色。 第五章：离子注入与掺杂：塑造半导体特性 为了改变半导体材料的导电类型和导电率，需要引入特定的杂质原子，这一过程称为掺杂。本章将详细介绍离子注入（ion implantation）这一主流的掺杂技术。 我们将讲解离子注入机的基本结构和工作原理，包括离子源、加速器、质量分离器和注入头。我们将深入探讨离子束的能量、剂量、扫描方式对掺杂分布的影响，以及如何通过能量和剂量的控制来精确控制掺杂浓度和深度。 此外，本章还会介绍激活退火（annealing）的重要性。离子注入后的杂质原子需要通过高温退火来进入晶格位点，恢复材料的电学性能。我们将讨论不同退火方式（如炉退火、快速热退火 RTP）的特点及其对掺杂效果的影响。对于一些特定的工艺，也会简要提及扩散（diffusion）掺杂的概念。 第六章：化学机械抛光（CMP）：实现表面平坦化 在多层互连的集成电路制造中，表面的平坦化至关重要，它直接影响到后续光刻的聚焦精度和器件的可靠性。本章将重点讲解化学机械抛光（CMP）技术。 我们将阐述CMP的工作原理，它结合了化学腐蚀和机械研磨的双重作用。详细介绍CMP的工艺流程，包括抛光垫（polishing pad）、抛光液（slurry）的选择和配方，以及抛光头和抛光机的设计。 本章还将讨论CMP在不同材料（如二氧化硅、金属铜、钨）上的应用，以及如何控制CMP的去除速率、表面粗糙度、线宽变化（linewidth variation）和剔除率（removal uniformity）。CMP的工艺优化是保证多层互连结构成功构建的关键。 第七章：金属化与互连技术：连接电路的“血管” 集成电路的性能高度依赖于其内部的互连网络。本章将聚焦于金属化和互连技术。 我们将从早期的铝互连技术讲起，然后重点介绍目前主流的铜互连技术。在铜互连方面，我们将详细讲解“溅射阻挡/扩散层-电化学沉积铜（ECD）-CMP”的“Damascene”或“Dual Damascene”工艺流程。 本章还将讨论不同金属层的应用，包括钨（W）作为接触孔填充材料，铝（Al）在一些低成本或特定应用的互连层，以及氮化钛（TiN）、氮化钽（TaN）等作为阻挡层和扩散阻挡层。 此外，我们会探讨互连线的寄生效应，如电阻、电容和电感，以及这些效应如何影响芯片的信号完整性、时序和功耗。介绍一些提高互连性能的技术，如低介电常数（low-k）材料的应用。 第八章：先进封装技术基础：保护与连接的桥梁 封装是将制造完成的芯片与外部电路连接起来，并提供保护的工艺。本章将对先进封装技术进行概览。 我们将介绍传统的封装形式，如DIP、SOP、QFP等。随后，重点讲解近年来发展迅速的先进封装技术，包括： 倒装芯片（Flip-chip）技术：阐述其工作原理、凸点（bump）的形成与连接方式（如锡铅焊料、铜柱），以及其在高密度、高性能芯片中的优势。 晶圆级封装（WLP）：介绍其直接在硅片上完成封装步骤的特点，以及其尺寸微小、性能优越的优点。 三维集成（3D IC）技术：探讨通过硅通孔（TSV）等技术实现芯片堆叠，实现更高集成度和更短互连距离的潜力。 扇出型晶圆级封装（FOWLP）：解析其如何在晶圆上重新分配凸点，并形成更大的封装尺寸，以适应更多I/O需求。 本章还会讨论封装材料的选择，如塑封料、基板材料，以及封装的可靠性测试，如高低温循环、湿热测试、振动测试等。 第九章：集成电路制造中的质量控制与测试 贯穿整个集成电路制造过程的，是对产品质量的严格把控。本章将讨论制造过程中的质量控制与测试技术。 我们将介绍各种在线监测（in-situ monitoring）和离线检测（off-line inspection）技术，例如原子力显微镜（AFM）用于表面形貌检测，扫描电子显微镜（SEM）用于尺寸测量和缺陷分析，以及各种光学检测设备用于图形缺陷和颗粒物检测。 本章还会介绍晶圆测试（wafer test）的重要性，包括使用探针台（probe station）进行电学参数测试，以及对测试数据的分析和良率（yield）评估。最后，将简要提及封装后的成品测试（final test）。 第十章：集成电路制造的挑战与未来趋势 在集成电路制造日趋精密的今天，仍然面临着巨大的挑战。本章将对这些挑战进行讨论，并展望未来的发展趋势。 主要挑战包括： 物理极限的挑战：随着特征尺寸接近原子尺度，量子效应、漏电流、功耗等问题日益突出。 成本的挑战：新工艺、新设备、新材料的开发和生产成本居高不下。 材料的挑战：寻找新型高迁移率材料、低介电常数材料、高热导率材料等。 光刻极限：EUV光刻的成熟度和良率仍需提升，更前沿的光刻技术（如电子束光刻、纳米压印）的商业化应用。 复杂互连的挑战：多层互连的信号完整性、功耗和制造难度。 封装技术的瓶颈：实现更高集成度、更高性能、更低成本的先进封装。 未来趋势展望将包括： 持续的制程缩小：超越摩尔定律的延伸，如3D IC、异构集成。 新材料的应用：如二维材料（graphene, MoS2）、 III-V族半导体等。 人工智能（AI）在制造中的应用：用于工艺优化、缺陷检测、良率预测。 绿色制造与可持续发展：降低能耗、减少化学品使用、循环利用。 专用集成电路（ASIC）与定制化制造：满足不同领域对芯片性能的差异化需求。 本书的写作风格力求严谨、准确，并配以必要的图示和公式，便于读者理解和学习。希望通过本书，能够帮助广大工程技术人员、科研工作者以及对集成电路制造感兴趣的读者，建立起一个系统、全面的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

最近我在关注半导体制造的工艺流程，尤其是器件连接的部分，于是发现了《微电子封装超声键合机理与技术》这本书。这本书给我最直观的感受是它的专业性和严谨性。它深入探讨了超声键合这一技术背后的物理机理，解释了超声波能量如何通过振动和摩擦，在金属界面产生塑性变形，并最终实现原子间的冶金结合。书中对于材料特性、界面行为以及工艺参数之间的相互关系进行了详尽的分析，这对于理解和掌握超声键合的本质至关重要。我印象最深刻的是书中关于“失效分析”和“可靠性评估”的部分，它列举了各种可能导致键合失效的原因，并提供了相应的解决方案和检测方法，这对于确保微电子器件的长期稳定运行非常有帮助。这本书的内容非常扎实，对于想要深入理解超声键合技术细节的工程师和研究人员来说，无疑是一份宝贵的参考资料。它详细阐述了从理论到实践的每一个步骤，为掌握这项关键的封装技术提供了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到《微电子封装超声键合机理与技术》这本书时，内心是有些忐忑的，因为“超声键合”对我来说是一个相当陌生的概念，感觉会是一本枯燥的理论书。然而，当我真正阅读之后，这本书带给我的却是满满的惊喜和启发。它以一种非常系统和深入的方式，剖析了超声键合的每一个关键环节。从超声波的产生和传播，到它如何在微观尺度上作用于金属界面，再到最终形成牢固的键合层，整个过程的物理机制都被清晰地呈现出来。书中大量运用了图示和实验数据来支持其理论，使得抽象的概念变得具体可感。我特别喜欢书中对于不同键合模式（如金丝、铜丝、铝丝）的比较分析，以及不同缺陷（如氧化层、污染物）对键合质量的影响，这些都为实际操作提供了宝贵的经验。这本书让我明白了，看似简单的“粘合”动作背后，蕴含着如此丰富的科学原理和工程智慧。它不仅是一本技术手册，更是一本启迪思想的书籍，让我看到了微电子封装领域的技术魅力。

评分☆☆☆☆☆

最近因为工作需要，我开始研究微电子领域的新兴技术，《微电子封装超声键合机理与技术》这本书恰好填补了我知识体系中的一个空白。这本书的亮点在于它对超声键合这一特定技术的深度挖掘。书中详细地阐述了超声波能量在键合过程中是如何被传递、吸收和转化的，以及这些能量如何驱动金属原子间的扩散和结合。我之前对超声波的应用更多停留在清洗层面，对它能在如此精密的电子封装领域发挥核心作用感到十分新奇。书中关于键合界面的形貌学分析、微观结构演变过程的描述，让我对可靠的微电子连接有了更深刻的理解。它不仅讲解了“是什么”，更着重分析了“为什么”，比如为什么特定的频率和功率可以实现最佳的键合效果，为什么不同的表面处理方式会影响键合强度，这些都源于其背后深厚的物理和材料学原理。书中还探讨了一些前沿性的问题，如对异种材料的键合技术，以及在更高密度集成电路封装中的应用前景，这让我对未来的技术发展方向有了更宏观的认识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名硬件工程师，我最近的工作重心开始转向了更精密的电子元器件的封装技术，尤其是那些对可靠性和性能要求极高的领域。当我看到《微电子封装超声键合机理与技术》这本书时，就觉得它可能是我需要的“宝典”。翻阅之后，这本书的实用性和前瞻性让我非常惊喜。它不仅仅停留在理论层面，而是将复杂的超声键合过程分解成了一系列可操作的步骤和需要关注的关键点。书中详细介绍了不同类型键合设备的工作原理，以及它们在实际生产中遇到的挑战，比如如何精确控制超声能量的耦合，如何应对不同尺寸和形状的焊盘，以及如何提高键合的良率和稳定性。我特别关注了书中关于工艺优化和失效分析的部分，那里面的案例分析和改进建议，直接解决了我在实际工作中遇到的一些难题。它提供了一些非常有价值的参考数据和经验法则，帮助我能够更有效地调试设备，分析异常，并且对未来的技术发展趋势有了更清晰的判断。这本书的图表和流程图也做得非常棒，很多复杂的概念通过直观的视觉化呈现，更容易理解和记忆。

评分☆☆☆☆☆

这本《微电子封装超声键合机理与技术》虽然书名听起来有些专业，但我最近刚好接触了一些与半导体封装相关的项目，所以抱着学习的心态翻开了它。刚开始被那些复杂的物理公式和材料科学概念稍微吓到，但随着阅读的深入，我发现作者对于超声波在微电子封装中如何起到关键作用的阐述非常细致。书中对不同材料在超声作用下的形变、结合界面的形成过程，甚至微观形核的机理都做了深入的分析，这让我对“粘合”这个词有了全新的认识，不再是简单的物理接触，而是涉及能量传递、晶格耦合等深层次的相互作用。书中还对比了不同工艺参数（如超声功率、键合时间、压力）对键合质量的影响，并解释了其中的微观机制。我尤其对书中关于金线键合和铜线键合的对比分析印象深刻，清晰地展现了不同材料体系下超声键合的差异和优化方向。尽管我对其中的一些高级理论理解还有待消化，但书中提供的这些基础原理对于我理解实际的键合设备和工艺的调整非常有帮助，就像是给了我一把钥匙，去解锁实际操作中的一些“为什么”。