三维集成电路设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美华斯利斯，美伊比，缪旻，于民，金玉丰 著

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• 三维集成电路
• 3D IC
• 集成电路设计
• 半导体
• 电子工程
• 微电子学
• 封装技术
• TSV
• 异构集成
• 先进封装

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111433514

商品编码：29729402264

包装：平装

出版时间：2013-09-01

基本信息

书名:三维集成电路设计

：58.00元

售价：39.4元,便宜18.6元,折扣67

作者:(美)华斯利斯,(美)伊比,缪旻,于民,金玉丰

出版社：机械工业出版社

出版日期：2013-09-01

ISBN：9787111433514

字数：311000

页码：209

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.322kg

编辑推荐

内容提要

在21世纪的前十年结束时，基于三维集成技术的“摩尔定律”时代就悄然来临了。具备多个有源器件平面的三维集成电路(3一DIc)，有望提供结构紧凑、布线灵活、传输高速化且通道数多的互连结构，从而为Ic设计者们提供突破“互连瓶颈”的有效手段，而且还能够有效集成各种异质材料、器件和信号处理形式，成为三维集成技术发展的主要方向之一。本书是世界上三维集成电路设计方面的本专著，既有一定的理论深度，又有较高的可读性。它系统、严谨地阐释了集成电路三维集成的设计技术基础，包括3一DIC系统的工艺、互连建模、设计与优化、热管理、3一D电路架构以及相应的案例研究，提出了可以高效率解决特定设计问题的解决方案，并给出了设计方面的指南。

本书是一本的技术参考书，适用的读者范围包括：超大规模集成电路(VLSI)设计工程师，微处理器和系统级芯片的设计者以及相关电子设计自动化(EDA)软件的开发者，微机电及微系统集成方面的设计开发者，以及微电子行业中对未来技术走向高度敏感的管理者和投资者。本书也可以作为相关专业研究生的教材和教师的教辅参考书籍。

目录

作者介绍

文摘

序言

《微纳加工与器件制造》 本书将带领读者深入探索微电子和纳米电子领域的核心技术——微纳加工与器件制造。这是一门集物理、化学、材料科学、工程学于一体的交叉学科，其发展水平直接关乎着集成电路、传感器、显示技术、生物医疗器械等众多前沿科技的进步。本书旨在系统、全面地介绍这一领域的关键原理、常用工艺、设备及其在实际器件制造中的应用，为相关领域的科研人员、工程师、研究生及高年级本科生提供一份扎实的理论基础和实践指导。 第一部分：微纳加工基础理论 本部分将从微纳加工的基本概念入手，循序渐进地阐述其核心要素。 1.1 微纳加工概述： 介绍微纳加工的定义、发展历程、重要性及其在现代科技中的广泛应用。我们将追溯其起源，从早期的机械加工到如今的亚微米、纳米尺度制造，强调技术进步对社会发展的推动作用。讨论微纳加工所面临的挑战，如精度控制、成本效益、环境影响等。 1.2 材料与衬底： 详细介绍微纳加工中常用的材料，包括硅、砷化镓、氮化镓等半导体材料，以及各种绝缘材料（如二氧化硅、氮化硅）和导电材料（如金属、多晶硅）。重点阐述不同材料的物理化学性质、电学特性及其在特定工艺中的选择依据。同时，深入探讨衬底材料（如硅片、蓝宝石衬底）的制备、表面处理技术，以及其对后续工艺和器件性能的影响。 1.3 核心工艺原理： 1.3.1 光刻（Photolithography）： 作为微纳加工中最关键的图形转移技术，光刻的原理将得到深入剖析。我们将介绍不同类型的曝光技术，包括接触式、接近式和投影式光刻。重点讲解光刻机的基本结构、工作原理，以及光学系统、掩模版（Mask）的设计与制作。进一步讨论光刻分辨率的极限、衍射效应、光学邻近效应（OPC）的修正技术。还将介绍光刻胶（Photoresist）的种类、感光机理、显影工艺，以及湿法和干法显影的区别。 1.3.2 刻蚀（Etching）： 刻蚀是图形转移的另一重要环节，用于去除不需要的材料。本书将详细讲解湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀主要介绍化学溶液对材料的选择性腐蚀，并分析其各向同性（Isotropic）和各向异性（Anisotropic）的特点。干法刻蚀将重点阐述等离子体刻蚀（Plasma Etching）的原理，包括反应离子刻蚀（RIE）和深硅刻蚀（DRIE）等技术。分析等离子体的产生机制、反应物种、刻蚀速率、选择比以及对器件结构的潜在损伤。 1.3.3 薄膜沉积（Thin Film Deposition）： 薄膜是构成器件的重要组成部分，其沉积技术至关重要。我们将分类介绍物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两大类。PVD包括蒸发（Evaporation）和溅射（Sputtering），分析其工作原理、优缺点及应用场景。CVD则重点讲解大气压CVD（APCVD）、低压CVD（LPCVD）和等离子体增强CVD（PECVD），深入探讨其反应机理、薄膜质量控制和工艺参数。此外，还将涉及原子层沉积（ALD）等更先进的薄膜沉积技术。 1.3.4 表面处理与清洁： 器件性能的好坏与表面质量息息相关。本节将介绍各种表面处理技术，如化学机械抛光（CMP）、清洗（Cleaning）技术（包括湿法清洗和干法清洗）、氧化（Oxidation）和钝化（Passivation）等。强调这些工艺对去除污染物、平坦化表面、改善界面性能的重要作用。 第二部分：关键器件制造工艺 本部分将结合第一部分的理论基础，系统介绍几种代表性的微纳器件的制造流程。 2.1 场效应晶体管（FET）制造： 以MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）为例，详细解析其主要的制造步骤。包括源漏区域的掺杂（Implantation/Diffusion）、栅极氧化层的形成、多晶硅栅极的形成、接触孔的制作以及金属互连线的形成。介绍不同代际MOSFETs（如LDMOS, FinFET, Gate-All-Around FET）的结构特点和制造工艺的演进。 2.2 双极结晶体管（BJT）制造： 介绍BJT的基本结构和制造流程，包括发射区、基区和集电区的形成，以及PN结的制备。讨论不同结构的BJT（如NPN, PNP）的制造差异。 2.3 传感器件制造： 涵盖压阻式传感器、电容式传感器、光学传感器和生物传感器等。以一种典型的传感器为例，讲解其工作原理与微纳加工工艺的结合，如MEMS（微机电系统）技术的应用。例如，介绍微型麦克风、加速度计或微流控芯片的制造流程。 2.4 光电器件制造： 重点介绍LED（发光二极管）和光电二极管（PD）的制造。分析III-V族化合物半导体材料（如GaAs, GaN）在外延生长（Epitaxy）过程中的重要性，如MOCVD（金属有机化学气相沉积）技术。讲解PN结的形成、窗口层的制作、金属接触的形成以及封装等工艺。 2.5 功率器件制造： 介绍SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）等宽禁带半导体材料在功率器件制造中的应用。分析这些材料的独特优势以及其制造过程中面临的挑战，如高温工艺、晶体缺陷控制等。 第三部分：先进制造技术与发展趋势 本部分将展望微纳加工领域的未来发展，介绍前沿技术和发展方向。 3.1 纳米加工技术： 探讨进入纳米尺度后，传统微纳加工所面临的新挑战以及相应的纳米加工技术，如电子束光刻（EBL）、离子束刻蚀（FIB）、纳米压印（NIL）、自组装（Self-Assembly）等。分析这些技术在制备纳米线、纳米点、量子点等结构方面的能力。 3.2 三维集成与异质集成： 介绍如何通过堆叠、键合（Bonding）、垂直互连（TSV）等技术实现器件的垂直集成，提高集成密度和性能。探讨异质材料（如不同半导体材料、半导体与压电材料）之间的集成技术。 3.3 新型材料与工艺： 关注石墨烯、二维材料、有机半导体等新型材料在微纳器件制造中的应用前景。介绍用于精密控制和缺陷检测的新型工艺和分析手段。 3.4 绿色制造与可持续性： 探讨微纳加工过程中对环境的影响，以及如何发展更环保、更节能的制造工艺，减少化学品消耗和废弃物产生。 第四部分：质量控制与可靠性 4.1 工艺过程监控： 介绍在微纳加工过程中，如何利用各种在线（In-situ）和离线（Ex-situ）的测量和检测手段，对关键工艺参数进行实时监控和反馈控制，以保证工艺的稳定性和器件的良率。 4.2 器件表征与测试： 讲解用于评估器件性能和结构完整性的常用表征技术，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）、能谱仪（EDS）等。介绍器件的电学性能测试、可靠性测试（如加速寿命测试）。 4.3 洁净室技术与污染控制： 强调微纳加工对环境洁净度的极高要求。详细介绍洁净室的等级划分、空气过滤系统、人员和设备管理，以及微粒、金属离子、有机物等各类污染源的控制策略。 本书通过清晰的结构、详实的论述和对关键技术的深入剖析，力求为读者构建一个全面而系统的微纳加工与器件制造知识体系。我们希望，本书能够激发读者对这一领域的兴趣，并为他们的学习和研究提供有力的支持。

评分☆☆☆☆☆

我通常对这类专业书籍的“实用性”持怀疑态度，很多书籍在理论上看起来很完美，但一旦试图将其应用于真实的、充满限制的工业项目中，就会发现处处碰壁。《三维集成电路设计》在这方面展现了难得的务实精神。它不是一味地鼓吹某一种技术的绝对优越性，而是客观地分析了在不同制程节点、不同应用场景下，选择不同三维堆叠方案所带来的性能、功耗和成本的权衡（Trade-off）。特别是关于良率建模和测试覆盖率提升的章节，它直接切入了工程实施中最头疼的环节。书中提供的这些“经验之谈”和“注意事项”，是那些纯粹的理论推导中无法获取的宝贵财富。阅读这本书的过程，就像是获得了一份详尽的“避坑指南”，它教会你如何预见问题，而不是被动地去解决问题。这种实战导向的深度剖析，让我对这本书的价值有了更深层次的认可。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常吸引人，色彩搭配沉稳又不失现代感，那种深蓝与金属灰的交织，瞬间就给人一种专业且前沿的科技感。我本来对手册类的书籍总是抱持着敬而远之的态度，觉得它们读起来会像是在啃教科书一样枯燥乏味，但拿到这本《三维集成电路设计》后，我发现自己的预设完全被打破了。从目录的编排就能看出作者的用心良苦，它不是那种只罗列概念的堆砌，而是像一条精心铺设的河流，从基础的物理原理娓娓道来，逐步深入到复杂的系统架构和设计流程。特别是关于先进封装技术的章节，插图的清晰度和细节的丰富程度，让我这个初学者都能大致领会到那些微观世界的精妙运作。它不像某些入门书籍那样过度简化，而是保留了足够的深度，让有一定基础的工程师也能从中找到新的启发点。这本书的排版也相当考究，字体大小和行间距的设置都非常人性化，长时间阅读下来，眼睛也不会感到特别疲劳。整体感觉，这是一本将硬核技术与阅读体验完美结合的佳作，让人愿意沉浸其中去探索未知的领域。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我购买这本书的初衷是希望能找到一套能够系统梳理当前半导体领域热点——异质集成和芯片堆叠技术的参考资料。我关注的重点在于那些前沿的跨学科挑战，比如热管理、信号完整性和可靠性在三维结构中的独特表现。这本书在这些高阶主题的处理上，展现出了非常扎实的功底。它没有停留在理论的表面，而是深入剖析了若干经典的案例研究，用近乎工程手册的严谨性去推演不同工艺路线的优劣势。尤其让我印象深刻的是对TSV（硅通孔）技术在不同层级互连中的影响分析，作者不仅给出了数学模型，还配上了大量仿真结果的可视化图表，这对于验证设计决策至关重要。我发现自己过去在工作中遇到的一些瓶颈，例如高密度布线下的串扰问题，在这本书里找到了可以参考的解决方案框架。这本书的理论深度和实践指导性达到了一个非常高的平衡点，对于寻求突破现有设计极限的研发人员来说，无疑是一笔宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格是那种非常精准、不带任何冗余修饰的学术叙述，每一个句子都像是一个精确编码的指令，直奔主题，效率极高。我尤其欣赏作者在处理复杂技术名词时所展现的克制与专业。它不会试图用花哨的语言去“美化”技术细节，而是用最直观、最符合工程逻辑的方式去阐述。举例来说，在讲解粘合工艺（Bonding）时，它对界面应力、缺陷控制的描述，完全是站在实际生产线的角度去考量的，这对于我们这些需要将理论转化为实际产品的工程师来说，提供了极大的帮助。我发现自己不再需要频繁地在搜索引擎和标准文档之间跳转来确认一个术语的精确含义，因为这本书已经将必要的背景知识和工程上下文熔铸在了讲解之中。它像是一位经验丰富、言语精炼的资深专家在耳边低语，指导你避开那些常见的“陷阱”。对于希望快速建立起清晰技术地图的人来说，这种高效的阅读体验是无价的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名教育工作者，我在筛选教学参考资料时，对内容的逻辑严密性和前瞻性要求极高。《三维集成电路设计》在这两方面都超出了我的预期。它不仅仅是对现有知识点的整理，更像是对未来十年技术发展趋势的一种预测和布局。书中对新兴的材料科学在IC互连中的应用，比如类金刚石薄膜在隔离层中的潜力，虽然只是蜻蜓点水地提及，但这种前瞻性的视角无疑能激发学生们更深层次的思考。更值得称赞的是其对整个设计生态系统的讨论，它没有孤立地看待芯片本身，而是将系统级的需求、制造的可行性以及测试和验证的复杂性都纳入了考量范围。这打破了传统分立器件教学的弊端，真正培养了学生的“系统思维”。如果这本书能成为我们专业课程的主教材，我相信它能帮助学生们在踏入工业界之前，就建立起一个全面且现代化的三维系统设计认知框架。