正版弘半導體器件新工藝9787030212535梁瑞林 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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梁瑞林 著

圖書標籤:

• 半導體
• 器件
• 工藝
• 集成電路
• 電子工程
• 梁瑞林
• 專業教材
• 高等教育
• 工業技術
• 電子技術

店鋪： 玄岩璞圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030212535

商品編碼：29524370680

包裝：平裝

齣版時間：2008-04-01

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基本信息

書名：半導體器件新工藝

定價：23.00元

作者：梁瑞林

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2008-04-01

ISBN：9787030212535

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：大32開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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“錶麵組裝與貼片式元器件技術”叢書采用圖文並茂的圖解方式，其目的就是要讓讀者在沒有條件一一目睹和體驗各類錶麵組裝實物以及各種貼片式電子元器件的情況下，通過圖（有些是照片）文對照的方式，更好地理解與應用本叢書傳遞的知識與信息。 本書主要介紹瞭單晶矽圓片的加工技術，大規模集成電路的設計製版、芯片加工與封裝檢驗技術，多種類型的半導體材料與器件的應用，及其未來的展望等內容。

內容提要

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本書為“錶麵組裝與貼片式元器件技術”叢書之一。本書主要介紹瞭單晶矽圓片的加工技術，大規模集成電路的設計製版、芯片加工與封裝檢驗技術，多種類型的半導體材料與器件的應用，及其未來的展望等內容。本書在內容上，力圖盡可能地嚮讀者傳遞國際上先進的半導體製造技術方麵的前沿知識，避免冗長的理論探討，體現瞭本書的實用性。
　　本書可以作為電子電路、微電子、半導體材料與器件、電子科學與技術等領域的工程技術人員以及科研單位研究人員的參考資料，也可以作為工科院校相關專業師生的參考用書。

目錄

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章　概述
　1.1　半導體器件的發展史
　1.2　半導體的基礎知識
　　1.2.1　本徵半導體的電阻率較高
　　1.2.2　利用摻雜的方法降低半導體的電阻率
　　1.2.3　半導體的電阻率隨著溫度升高而迅速下降
　　1.2.4　半導體的電阻率隨著光照度的增加而下降
　　1.2.5　半導體材料的光生伏特效應
　　1.2.6　半導體材料具有場緻發光效應
　　1.2.7　不同類型半導體材料之間的帕爾帖效應
　　1.2.8　半導體材料其他可供利用的效應
　　1.2.9　半導體材料可以製作成集成電路
　1.3　大規模集成電路技術的發展現狀
第2章　單晶矽圓片
　2.1　高純度矽材料的製備
　2.2　單晶矽錠的加工
　　2.2.1　單晶矽圓片的工藝流程及製作方法
　　2.2.2　用提拉法製作單晶矽錠的過程
　2.3　單晶矽圓片的加工
　　2.3.1　單晶矽的切片工藝
　　2.3.2　單晶矽片的倒角加工
　　2.3.3　單晶矽片的機械研磨
　　2.3.4　單晶矽片的化學研磨
　　2.3.5　單晶矽片的退火
　　2.3.6　單晶矽片的鏡麵研磨
　　2.3.7　單晶矽片的清洗
　　2.3.8　單晶矽片的檢查與包裝
　　2.3.9　單晶矽片的外延生長
　　2.3.10　絕緣層上的單晶矽圓片SOI
第3章　大規模集成電路的設計與製版
　3.1　大規模集成電路的一般知識
　　3.1.1　集成電路的發明
　　3.1.2　集成電路的集成度分類法
　　3.1.3　大規模集成電路的功能分類法
　　3.1.4　大規模集成電路的工作原理分類法
　　3.1.5　大規模集成電路的主要製造工藝
　3.2　大規模集成電路的設計
　　3.2.1　大規模集成電路的設計綜述
　　3.2.2　電子電路設計
　　3.2.3　圖版設計與原圖工藝
　3.3　大規模集成電路的製版工藝
　　3.3.1　製版工藝綜述
　　3.3.2　玻璃基闆的選擇與加工處理
　　3.3.3　鍍膜
　　3.3.4　塗布感光膠
　　3.3.5　描圖曝光
　　3.3.6　堅膜
　　3.3.7　顯影
　　3.3.8　腐蝕
　　3.3.9　圖版檢查、修正與覆蓋保護膜
　　3.3.10　相位移光掩模與光學仿真矯正光掩模
第4章　大規模集成電路的芯片加工
　4.1　芯片加工工藝流程
　　4.1.1　芯片加工工藝綜述
　　4.1.2　芯片加工的主要工藝
　　4.1.3　大規模集成電路的芯片加工工藝流程
　　4.1.4　超淨工作室
　4.2　不同性質的加工工藝
　　4.2.1　清洗
　　4.2.2　氧化
　　4.2.3　化學氣相沉積
　　4.2.4　光刻
　　4.2.5　乾式腐蝕
　　4.2.6　離子注入
　　4.2.7　退火
　　4.2.8　濺射
　　4.2.9　化學機械研磨
　　4.2.10　階段性工藝檢查
　4.3　不同加工對象的加工工藝
　　4.3.1　不同加工對象的加工工藝概述
　　4.3.2　形成隔離區
　　4.3.3　形成阱
　　4.3.4　形成晶體管
　　4.3.5　形成位綫
　　4.3.6　形成電容器
　　4.3.7　形成互連綫
第5章　大規模集成電路的封裝與檢驗
　5.1　集成電路封裝概述
　　5.1.1　集成電路封裝形式的發展
　　5.1.2　雙列直插封裝DIP　
　　5.1.3　方形扁平封裝QFP
　　5.1.4　球柵陣列封GA
　　5.1.5　芯片尺寸封裝CsP
　　5.1.6　多芯片封裝模塊MCM
　5.2　大規模集成電路的封裝工藝
　　5.2.1　大規模集成電路封裝工藝的流程
　　5.2.2　單晶矽圓片背麵研磨
　　5.2.3　劃片
　　5.2.4　將芯片固定在基座上
　　5.2.5　焊接引綫
　　5.2.6　塑料封裝
　　5.2.7　引腳錶麵鍍層處理
　　5.2.8　引腳切斷、成型、打印標誌
　5.3　大規模集成電路封裝的檢驗
　　5.3.1　電子元器件的失效麯綫
　　5.3.2　老化
　　5.3.3　條件循環試驗
第6章　多種類型的半導體材料
　6.1　元素半導體
　6.2　化閤物半導體
　　6.2.1　化閤物半導體的分類
　　6.2.2　砷化鎵
　　6.2.3　其他Ⅲ-V族化閤物半導體
　　6.2.4　Ⅱ-Ⅵ族化閤物半導體
　　6.2.5　Ⅳ-Ⅳ族與Ⅳ-Ⅵ族化閤物半導體
　6.3　非晶半導體
　　6.3.1　非晶半導體是原子排列不規則的半導體
　　6.3.2　發展初期的非晶半導體
　　6.3.3　非晶半導體研究中的難題
　　6.3.4　新的學科門類——固體化學
　　6.3.5　非晶半導體的種類
　　6.3.6　非晶半導體的特點
　　6.3.7　非晶半導體的應用
　6.4　固溶體半導體
　　6.4.1　含砷鎵的固溶體半導體
　　6.4.2　含碲的固溶體半導體
　　6.4.3　含碲鉍的固溶體半導體
　　6.4.4　多元化固溶體半導體的研發方嚮
　6.5　半導體陶瓷
　　6.5.1　半導體陶瓷的共性
　　6.5.2　高溫還原氣氛造成的陶瓷半導體化
　　6.5.3　不同化閤價的元素置換造成陶瓷半導體化
　　6.5.4　正溫度係數熱敏電阻陶瓷
　　6.5.5　負溫度係數熱敏電阻陶瓷
　　6.5.6　臨界值熱敏電阻陶瓷
　　6.5.7　壓敏電阻陶瓷
　　6.5.8　氣敏電阻陶瓷
　　6.5.9　濕敏電阻陶瓷
　　6.5.10　多功能半導體陶瓷
　6.6　有機半導體
　　6.6.1　有機半導體的現狀與分類
　　6.6.2　共軛雙鍵有機化閤物半導體
　　6.6.3　電荷轉移絡閤物
　　6.6.4　高分子有機化閤物
　6.7　超晶格半導體
第7章　半導體材料與器件的未來展望
　7.1　摩爾定律
　　7.1.1　矽集成電路發展過程中所遵循的摩爾定律
　　7.1.2　摩爾定律將會失靈
　　7.1.3　摻雜均勻性對摩爾定律的限製
　　7.1.4　集成電路的功耗密度對摩爾定律的限製
　　7.1.5　光刻技術對摩爾定律的限製
　　7.1.6　互連綫對摩爾定律的限製
　7.2　半導體器件的深入發展
　　7.2.1　發展砷化鎵和磷化銦單晶材料
　　7.2.2　開發寬帶隙半導體材料
　　7.2.3　開發低維半導體材料
　　7.2.4　未來展望
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《半導體器件設計與製造的前沿技術》 內容簡介 本書旨在深入探討半導體器件領域當前最前沿的設計理念、製造工藝以及麵嚮未來的技術發展趨勢。在信息技術飛速發展的浪潮下，半導體器件作為支撐這一切的基石，其性能的提升和成本的降低直接驅動著整個科技産業的進步。從智能手機、高性能計算到物聯網、人工智能，無一不依賴於不斷革新的半導體技術。本書將係統性地梳理和分析這些關鍵技術，為相關領域的研究人員、工程師、學生以及對半導體産業充滿興趣的讀者提供一份詳實且富有洞察力的參考。 第一部分：新型半導體材料與器件結構 在材料層麵，我們首先將聚焦於超越傳統矽基材料的探索。雖然矽在過去幾十年中一直是半導體産業的王者，但其物理極限正在逐漸顯現。因此，本書將詳細介紹 第三代半導體材料，如碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN），它們在耐高壓、耐高溫、高頻性能等方麵展現齣巨大優勢，為新能源汽車、電力電子、5G通信等領域帶來瞭革命性的機遇。我們將深入剖析這些材料的晶體結構、能帶特性、電學及熱學性質，並重點討論其在功率器件（如MOSFET、IGBT）、射頻器件（如HEMT）等領域的應用進展。 除瞭第三代半導體，二維材料（如石墨烯、二硫化鉬MoS2、六方氮化硼h-BN等）作為一類新型的超薄材料，因其獨特的電學、光學和力學性質，正在為下一代高性能、低功耗半導體器件的設計打開新的可能。本書將探討這些二維材料的製備方法、錶麵物理特性，以及它們在場效應晶體管（FET）、傳感器、光電子器件等方麵的應用潛力，同時也會提及一些將二維材料與傳統半導體材料集成以實現異質結器件的創新思路。 在器件結構方麵，本書將重點關注 超越傳統平麵結構的先進器件設計。例如， FinFET（鰭式場效應晶體管） 已經成為當前主流高性能CPU和GPU的核心器件，其三維柵極結構有效改善瞭漏電流和短溝道效應。我們將詳細解析FinFET的工作原理、製造挑戰以及其在工藝節點不斷縮小的背景下的演進。 隨著器件尺寸的進一步縮小， GAA（Gate-All-Around）晶體管（如Nanosheet、Nanowire FET）被認為是FinFET的下一代主流技術。GAA結構提供瞭一個全方位的柵極控製，極大地提升瞭器件的性能和功耗效率。本書將深入探討GAA器件的結構特點、其在3D集成方麵的優勢，以及相關的製造工藝難點和解決方案。 此外，我們還將介紹 新型存儲器件 的發展，包括 相變存儲器（PCM）、電阻式隨機存取存儲器（ReRAM）、鐵電隨機存取存儲器（FeRAM） 等。這些新型存儲器以其高密度、低功耗、高速讀寫等特點，有望在未來內存技術中扮演重要角色，甚至與邏輯器件融閤，形成新型的存儲計算一體化架構。 第二部分：先進半導體製造工藝與技術 半導體器件的製造是實現其性能的關鍵，而先進的製造工藝是推動技術進步的核心動力。本部分將聚焦於當前以及未來一段時間內半導體製造的主流技術和挑戰。 光刻技術 作為半導體製造中最核心、最復雜的工藝之一，其分辨率的提升直接決定瞭芯片的最小特徵尺寸。本書將詳細介紹 深紫外（DUV）光刻 的最新進展，特彆是 多重曝光（Multi-Patterning） 技術，它通過多次曝光和刻蝕步驟來實現更小的綫寬。 更重要的是，我們將深入探討 極紫外（EUV）光刻 技術。EUV光刻利用13.5nm的短波長光源，能夠實現比DUV光刻更高的分辨率，是實現7nm及以下工藝節點的關鍵。本書將詳細解析EUV光源的産生原理、反射式光學係統、掩模版技術（Mask Technology）、光刻膠（Photoresist）的研發以及EUV光刻在實際生産中的挑戰與解決方案，包括瞭其在大馬士革（Damascene）工藝、柵極、金屬互連等關鍵步驟的應用。 除瞭光刻，刻蝕（Etching） 技術對於精確地移除材料、形成器件結構至關重要。我們將討論 乾法刻蝕（Dry Etching） 中的 等離子體刻蝕（Plasma Etching） 原理，包括反應離子刻蝕（RIE）、深反應離子刻蝕（DRIE）等技術。重點關注如何通過精確控製刻蝕速率、選擇性、各嚮異性以及錶麵形貌，來實現對復雜三維結構的精細加工。 薄膜沉積（Thin Film Deposition） 技術也是構建半導體器件不可或缺的一環。本書將介紹 化學氣相沉積（CVD） 的各種形式，如低壓化學氣相沉積（LPCVD）、等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）、原子層沉積（ALD）等。特彆會強調ALD技術在實現超薄、高均勻性、高緻密性薄膜方麵的優勢，以及其在柵介質、高k電介質、金屬柵極等關鍵層製備中的重要作用。 溝道材料的集成 是實現高性能器件的關鍵。本書將討論 矽鍺（SiGe） 作為應變工程（Strain Engineering）材料在提高CMOS器件性能方麵的應用，以及 III-V族化閤物半導體（如GaAs, InGaAs）與矽襯底的集成技術，這對於發展高性能的射頻器件和光電器件至關重要。 互連技術（Interconnect Technology） 也是影響芯片性能的重要因素。隨著集成度的提高，芯片內部的互連綫電阻和電容成為製約信號傳輸速度的瓶頸。本書將討論 銅（Cu）互連 的應用，以及 低k介電材料（Low-k Dielectrics） 的發展，旨在降低互連綫的電容。同時，也會探討 自對準互連（Self-aligned Interconnects）、3D互連（如TSV，Through-Silicon Via）以及未來可能采用的 碳納米管（CNT） 或 石墨烯 等新型導電材料在互連領域的探索。 第三部分：先進封裝技術與係統集成 隨著摩爾定律的挑戰日益嚴峻，先進封裝技術（Advanced Packaging） 已成為延續芯片性能提升和功能擴展的重要途徑。它不再僅僅是器件的“外部保護層”，而是成為集成電路設計和製造的延伸。 本書將詳細介紹 2.5D封裝 和 3D封裝 技術。2.5D封裝利用高密度互連（HDI）矽中介層（Silicon Interposer）將多個裸芯片（Die）在同一平麵上進行高密度互連，如GPU與HBM（High Bandwidth Memory）的集成。 3D封裝 則將多個芯片垂直堆疊，通過TSV等技術實現芯片間的垂直互連，極大地縮小瞭芯片的占用麵積，縮短瞭信號傳輸路徑，提高瞭通信帶寬和能效。我們將深入探討 Chiplet（芯粒） 的概念及其在3D封裝中的應用，以及 堆疊存儲器（Stacked Memory） 的技術進展。 扇齣型晶圓級封裝（Fan-Out Wafer Level Packaging, FOWLP） 作為一種高密度、高性能的封裝技術，已在移動設備等領域得到廣泛應用。本書將分析其結構、製造工藝以及優勢。 此外，我們還將討論 異構集成（Heterogeneous Integration） 的理念，即將不同類型、不同工藝製程的芯片（如邏輯芯片、存儲芯片、RF芯片、傳感器芯片等）集成到同一個封裝中，以實現更強大的功能和更優化的成本。這需要精密的係統級設計、先進的互連技術以及可靠的測試驗證。 第四部分：麵嚮未來的技術趨勢與挑戰 展望未來，半導體器件的發展將更加多元化，並與新興技術深度融閤。 人工智能（AI）芯片 是當前和未來半導體領域最熱門的方嚮之一。本書將探討專門為AI計算設計的 專用集成電路（ASIC）、現場可編程門陣列（FPGA） 以及 AI加速器 的架構和設計理念。我們將分析 神經形態計算（Neuromorphic Computing） 的發展，以及如何通過模仿人腦的結構和工作方式來設計更高效的AI硬件。 量子計算 作為一項顛覆性技術，雖然仍處於早期階段，但其對半導體産業的潛在影響不容忽視。本書將簡要介紹 超導量子比特、離子阱量子比特 等主流實現方式，以及與之相關的半導體控製和讀齣技術。 生物電子學（Bioelectronics） 和 傳感器技術 也是半導體器件的新興應用領域。將半導體技術與生物係統相結閤，可以開發齣用於醫療診斷、健康監測、人機接口等創新的設備。 此外，可持續性 和 綠色製造 正在成為半導體行業日益重要的議題。本書將探討如何通過優化工藝、減少能耗、迴收利用等方式，降低半導體製造對環境的影響。 最後，我們將總結半導體器件設計與製造領域麵臨的 技術挑戰，包括 物理極限的挑戰、製造成本的壓力、設計復雜度的提升、可靠性與可靠性的保障 以及 人纔培養 等問題。本書力求通過全麵、深入的分析，為讀者勾勒齣半導體器件領域波瀾壯闊的發展藍圖，並激發對未來科技創新的思考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的印刷質量和裝幀設計也值得一提。在如今電子閱讀大行其道的時代，擁有一本紙質的、內容如此密集的專業書籍，本身就是一種享受。紙張的選擇恰到好處，既能承載復雜的圖錶而不顯得局促，又在長時間閱讀時不會過於刺眼。書中的插圖和示意圖，顔色區分得非常清晰，即便是那些涉及到多層結構和復雜交聯的圖像，也能一眼看齣其空間關係。我有時會把這本書帶到咖啡館裏，在放鬆的環境下進行閱讀，這種將嚴肅的學術內容與休閑的閱讀體驗結閤起來的感覺非常棒。它不像那種教科書一樣，隻是冷冰冰地羅列公式和數據，而是通過精心的排版，將知識點“包裝”得既專業又不失美感。每一次翻閱，都像是在欣賞一件精密的工藝品，這極大地提高瞭我的閱讀熱情和堅持下去的動力。

評分☆☆☆☆☆

這本書，初拿到手的時候，我就被它紮實的封麵設計和清晰的字體吸引瞭。雖然我不是半導體領域的專傢，但作為一名對科技發展充滿好奇心的愛好者，我對這類專業書籍總是抱有一種敬畏又嚮往的心情。我記得當時翻開扉頁，看到那密密麻麻的專業術語和復雜的流程圖，心裏不免有些打鼓。然而，作者的敘述方式卻齣乎意料地平易近人。他似乎懂得如何搭建一座橋梁，將深奧的理論知識，用一種循序漸進的方式呈現給讀者。那些原本在我腦海中如同迷霧一般的概念，在經過一番細緻的解讀後，開始逐漸清晰起來。尤其是關於材料科學與器件性能之間相互作用的那幾章，簡直是精妙絕倫，讓我對這個行業背後的“魔術”有瞭更深層次的理解。我甚至能想象齣，在實驗室裏，工程師們是如何小心翼翼地操作著那些精密儀器，將理論轉化為現實的場景。這本書無疑為我打開瞭一扇觀察前沿科技的窗戶，雖然我無法完全掌握其中的每一個細節，但它成功地激發瞭我對集成電路設計與製造的濃厚興趣。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我最初購買這本書是帶著一些功利性的目的，希望能從中找到解決工作中的某個技術瓶頸的方法。然而，在深入閱讀後，我發現它帶來的收獲遠超我的預期。這本書的價值並不完全在於提供現成的“答案”，而在於它構建瞭一種解決問題的思維模式。作者在描述那些前沿的製造難題時，總會穿插一些曆史性的背景介紹，讓我們明白當前的技術是如何一步步演變而來的。這種曆史的縱深感，讓當前的每一個技術進步都顯得彌足珍貴。我特彆喜歡書中對一些創新性工藝流程的深入剖析，那些看似微小的改變，背後往往蘊含著巨大的工程智慧和無數次的實驗失敗。讀完這些章節，我不再僅僅將注意力集中在最終的産品性能上，而是開始更加敬畏和欣賞整個製造鏈條中每一個環節的精妙設計。這本書提供的知識是活的，它促使我跳齣固有的框架，去思考如何用更具創意的角度應對未來的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排得極其閤理，讀起來有一種酣暢淋灕的感覺，仿佛在跟隨一位經驗豐富的嚮導進行一次探險。作者在每個章節的開篇都會設定一個明確的目標，然後層層深入，既不讓人感到迷失方嚮，也不會因為過於簡單而産生乏味。我尤其欣賞作者在討論不同工藝技術對比時所采取的客觀態度。他沒有簡單地推崇某一種“萬能”的解決方案，而是非常細緻地分析瞭每種技術在特定應用場景下的優缺點，這種嚴謹的學術精神，是很多通俗讀物中所不具備的。閱讀過程中，我常常需要停下來，對照著自己查閱的一些基礎資料，來確保對某些關鍵步驟的理解無誤。這本工具書的價值就在於，它提供瞭一個堅實的基礎框架，讓後續的學習和研究可以穩固地建立在這個基石之上。對於那些希望從零開始係統學習半導體製造流程的初學者來說，這本書無疑是不可多得的良師益友，它教會的不僅僅是“是什麼”，更是“為什麼會這樣”。

評分☆☆☆☆☆

這本書對我最大的觸動，在於它所體現齣的那種對精確性和可靠性的極緻追求。在半導體這個領域，哪怕是納米尺度的偏差都可能導緻整個批次的報廢，這種對“零缺陷”的執著，貫穿於全書的字裏行間。我讀到關於良率提升和缺陷控製的那幾部分時，深感震撼。作者不僅詳細描述瞭如何實現高精度的製造，更重要的是，他解釋瞭背後所需的嚴格的質量管理體係和數據分析方法。這讓我聯想到生活中的許多事情，一個卓越的産品背後，必然是無數次對細節的反復打磨和對流程的近乎苛刻的控製。這本書提供給我的，不僅僅是技術知識，更是一種植根於嚴謹科學的職業精神。它教會我，真正的創新往往是建立在對現有技術的深刻理解和對每一個微小環節的極緻把控之上的，而非僅僅是天馬行空的想象。