集成電路製造技術 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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杜中一 著

圖書標籤:

• 集成電路
• 製造
• 工藝
• 半導體
• 芯片
• 電子工程
• 微電子學
• 器件
• 封裝
• 測試

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122262844

版次：1

商品編碼：11894126

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-03-01

用紙：膠版紙

頁數：172

字數：210000

正文語種：中文

內容簡介

　　《集成電路製造技術》全麵係統地介紹瞭集成電路製造技術，內容包括集成電路製造概述、多晶半導體的製備、單晶半導體的製備、晶圓製備、薄膜製備、金屬有機物化學氣相沉積、光刻、刻蝕及摻雜。《集成電路製造技術》簡要介紹瞭集成電路製造的基本理論基礎，係統介紹瞭多晶半導體、單晶半導體與晶圓的製備，詳細介紹瞭薄膜製備、光刻與刻蝕及摻雜等工藝。由於目前光電産業的不斷發展，對於化閤物半導體的使用越來越多，《集成電路製造技術》以半導體矽材料集成電路製造為主，兼顧化閤物半導體材料集成電路製造，比如在介紹薄膜製備工藝中，《集成電路製造技術》用單獨的一章介紹瞭如何通過金屬有機物化學氣相沉積來製備化閤物半導體材料薄膜。
　　《集成電路製造技術》可供集成電路製造行業從業人員學習參考，也可作為微電子、光電子等相關專業教材。

作者簡介

　　杜中一，大連職業技術學院，副院長，副教授
　　研究方嚮：電子科學與技術
　　一．.教育背景
　　1997.9—2001.7 遼寜石油化工大學計算機科學專業，獲理工學士學位。
　　2003.9—2006.7 大連理工大學機電專業，獲工學碩士學位。
　　二．著譯作品
　　(1) 主編《SMT錶麵組裝技術》電子工業齣版社 2009年1月
　　(2) 主編《電子製造與封裝》電子工業齣版社 2010年3月
　　(3) 主編《半導體技術基礎》化學工業齣版社 2011年1月
　　(4) 主編《電類專業英語》電子工業齣版社 2012年11月
　　三．業務成果
　　主持完成省級及以上科研課題5項。
　　在全國性刊物發錶學術論文26篇，其中ISTP收錄1篇，北大核心2篇。
　　專利4項。
　　橫嚮課題3項。

目錄

第1章集成電路製造概述1
1.1半導體工業發展概述1
1.2半導體材料基礎4
1.3半導體生産汙染控製11
1.4純水的製備15

第2章多晶半導體的製備20
2.1工業矽的生産20
2.2三氯氫矽還原製備高純矽21
2.3矽烷熱分解法製備高純矽26

第3章單晶半導體的製備30
3.1單晶矽的基本知識30
3.2直拉法製備單晶矽的設備及材料35
3.3直拉單晶矽的工藝流程43
3.4拉單晶過程中的異常情況及晶棒檢測48
3.5懸浮區熔法製備單晶矽57
3.6化閤物半導體單晶的製備59

第4章晶圓製備64
4.1晶圓製備工藝64
4.2晶圓的清洗、質量檢測及包裝72

第5章薄膜製備77
5.1氧化法製備二氧化矽膜77
5.2化學氣相沉積法製備薄膜83
5.3物理氣相沉積法製備薄膜88
5.4金屬化及平坦化90

第6章金屬有機物化學氣相沉積96
6.1金屬有機物化學氣相沉積概述96
6.2金屬有機物化學氣相沉積設備100
6.3金屬有機物化學氣相沉積工藝控製和半導體薄膜的生長107
6.4金屬有機物化學氣相沉積生長的半導體薄膜質量檢測109

第7章光刻113
7.1光刻概述113
7.2光刻工藝120

第8章刻蝕135
8.1刻蝕技術概述135
8.2乾法刻蝕141
8.3等離子體刻蝕144
8.4反應離子刻蝕與離子束濺射刻蝕151
8.5濕法刻蝕154

第9章摻雜159
9.1熱擴散159
9.2離子注入技術165

參考文獻172

前言/序言

《精工細琢：芯片鑄造的藝術與科學》 在當今高度互聯的世界裏，信息以前所未有的速度流動，數字技術滲透到生活的方方麵麵，而這一切的基石，正是那些微小卻又蘊含無窮智慧的集成電路。它們是智能手機的心髒，是超級計算機的大腦，是自動駕駛汽車的神經係統，更是我們探索宇宙、解讀生命奧秘的強大工具。然而，這些令人驚嘆的科技奇跡，並非憑空而來，它們是人類智慧與不懈探索的結晶，是無數科學傢、工程師傾注心血、反復鑽研的成果。 《精工細琢：芯片鑄造的藝術與科學》並非一本講述集成電路製造技術具體流程的教科書，它更像是一扇窗口，引領讀者深入探究芯片製造背後那引人入勝的“前世今生”。本書不聚焦於刻蝕、光刻、摻雜等具體工藝步驟的細節，而是將目光投嚮更宏觀的層麵，深入剖析瞭支撐集成電路産業蓬勃發展的關鍵要素，展現瞭這項復雜而迷人的技術所蘊含的藝術與科學魅力。 第一篇：矽土的重生——從自然到科技基石 在芯片誕生的起點，是沉默而古老的矽。本書的第一篇將帶領讀者走進矽的神秘世界。我們追溯矽元素在地殼中的分布，瞭解其化學性質，以及為何它成為瞭半導體材料的王者。從提純高純度矽晶體的艱辛曆程，到孕育齣完美無瑕的矽晶圓的嚴苛工藝，本書將呈現一個宏大而精妙的轉化過程。 地殼的饋贈，矽的潛能： 探討矽在自然界中的存在形式，以及其獨特的電學和物理特性，解釋為何它能承載人類對微電子世界的無限想象。 純粹的追求，晶瑩的誕生： 詳細闡述從石英砂到電子級高純度矽材料的提純過程，揭示化學工程的精妙與挑戰。 圓的哲學，圓的奇跡： 介紹單晶矽的生長技術，如柴氏法，強調晶體結構的完美性對後續工藝的重要性，以及如何將粗糙的矽塊鍛造成直徑可達數十厘米、厚度僅為毫米級的、錶麵如鏡般光滑的矽晶圓。這裏涉及到的材料科學、熱力學以及控製工程的知識，將以通俗易懂的方式呈現。 第二篇：微觀世界的雕刻傢——設計的智慧與創新的引擎 在擁有瞭潔淨的矽基底後，如何在這塊“畫布”上繪製齣億萬晶體管的精密藍圖，是集成電路製造的核心挑戰之一。本書的第二篇將聚焦於集成電路的設計層麵，深入剖析“芯片如何被構想齣來”。它將介紹芯片設計的整體流程，以及其中蘊含的邏輯思維、數學模型和藝術般的創造力。 邏輯的殿堂，功能的藍圖： 介紹數字邏輯設計的基本原理，從布爾代數到邏輯門，再到復雜的功能模塊，展現如何將抽象的計算指令轉化為具體的電路結構。 算法的魔術，性能的優化： 探討算法設計在芯片性能提升中的關鍵作用，例如如何在有限的資源下實現更快的運算速度、更低的功耗。 驗證的嚴謹，可靠的保障： 詳細闡述芯片驗證的重要性，以及各種仿真和形式化驗證技術的應用，確保每一個設計都能夠穩定可靠地工作。 異構的交響，多核的協同： 探討現代集成電路設計中日益重要的異構計算概念，以及不同類型處理器（CPU、GPU、NPU等）如何協同工作，共同完成復雜的任務。 摩爾定律的延伸，創新設計的驅動力： 討論在工藝不斷進步的背景下，設計者如何不斷突破思維的邊界，創造齣更高效、更智能的芯片架構。 第三篇：光影的魔術——繪製微觀世界的精密藝術 如果說矽晶圓是畫布，那麼集成電路的設計藍圖則是畫筆。而將這藍圖“印製”在矽晶圓上的過程，則是一場驚心動魄的光影魔術。本書的第三篇將深入探討光刻技術，這被譽為“集成電路製造之母”的核心工藝，展現其如何以亞微米甚至納米級的精度，在矽錶麵“雕刻”齣溝槽和連接。 光的粒子，圖樣的顯現： 介紹光刻的基本原理，包括光源的選擇（如深紫外光、極紫外光），掩模版（光罩）的作用，以及光化學反應在圖形轉移中的應用。 透鏡的摺射，精密的聚焦： 詳細解析光學係統的構成，特彆是投影光刻機中復雜的光學透鏡係統，如何將掩模版上的圖形精確地縮小並聚焦到矽晶圓錶麵。 化學的響應，亞納米的精度： 深入講解光刻膠的特性，以及在光照後産生的化學變化，如何使圖案在顯影過程中顯現齣來。這部分將觸及高分子化學和光化學的交叉領域。 挑戰的極限，超越納米的疆界： 探討光刻技術所麵臨的衍射限製和工藝挑戰，以及先進光刻技術（如多重曝光、計算光刻）如何突破物理極限，實現更精密的圖形製造。 第四篇：物質的變形——塑造晶體管的靈魂 在光刻技術繪製齣圖案後，接下來的工藝便是根據這些圖案，對矽材料進行“塑形”和“改性”，最終形成構成集成電路基本單元——晶體管的器件結構。本書的第四篇將聚焦於這些“物質變形”的關鍵技術，它們如同塑造雕塑的精工細琢，賦予瞭芯片生命。 物質的移除，空腔的形成： 介紹乾法刻蝕（等離子體刻蝕）和濕法刻蝕技術，解釋它們如何精確地去除不需要的材料，形成精密的溝槽和隔離結構。 層層的堆疊，物質的沉積： 探討物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD）等薄膜沉積技術，如何為晶體管的柵極、絕緣層和金屬互連綫沉積各種功能材料。 雜質的注入，電性的激活： 詳細闡述離子注入和擴散技術，如何精確地控製摻雜劑的種類和濃度，從而改變矽的導電性能，形成P型和N型半導體區域，構建齣晶體管的核心。 絕緣的守護，漏電的屏蔽： 講解各種絕緣材料（如二氧化矽、氮化矽）的製備和應用，它們在隔離不同器件、防止信號串擾中起著至關重要的作用。 第五篇：連接的藝術——構建芯片的神經網絡 當數以億計的晶體管在矽片上“就位”後，它們並非孤立存在，而是需要通過極其復雜的金屬互連網絡連接起來，纔能協同工作，完成芯片設計的各項功能。本書的第五篇將深入探討這種“連接的藝術”，揭示微觀世界中的“城市交通係統”。 金屬的脈絡，信號的河流： 介紹金屬互連技術，特彆是銅互連的齣現如何大幅提升瞭信號傳輸速度和集成密度。 阻擋與擴散，連接的堅固： 講解阻擋層和擴散阻擋層的作用，它們如何防止金屬原子擴散到矽中，保證互連的可靠性。 平坦的錶麵，多層的結構： 介紹化學機械拋光（CMP）技術，它如何確保多層互連結構的平坦性，為後續層數的製造奠定基礎。 電阻的挑戰，信號的損耗： 討論互連綫電阻對信號傳輸的影響，以及如何通過優化綫寬、綫距和材料來減小損耗。 封裝的保護，外接的橋梁： 介紹芯片封裝的基本原理和發展趨勢，它不僅保護芯片免受物理和化學損傷，更是芯片與外部世界通信的接口。 第六篇：質量的守護神——檢驗與可靠性的保障 一項集成電路産品的成功，離不開嚴格的質量控製和可靠性保障。本書的第六篇將聚焦於這些“守護神”般的存在，它們確保瞭每一枚芯片都能夠按照設計的要求，在預期的壽命內穩定運行。 顯微鏡下的真理，缺陷的追溯： 介紹各種檢測設備和技術，如光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM），以及它們在識彆和分析芯片缺陷中的作用。 電子的偵探，邏輯的審判： 探討電學參數測試，如何通過測量電路的各項電性能參數，來判斷芯片的功能是否正常。 時間的考驗，環境的試煉： 詳細闡述可靠性測試方法，如加速老化測試、溫度循環測試、濕度測試等，如何模擬芯片在實際使用環境中的各種極端條件，預測其壽命。 數據驅動的優化，工藝的持續改進： 介紹如何利用測試和檢驗過程中收集的海量數據，對製造工藝進行分析和優化，不斷提升芯片的良率和性能。 第七篇：未來的圖景——創新與挑戰的永恒鏇律 集成電路技術的發展從未停止，每一次突破都引領著科技革命的浪潮。《精工細琢：芯片鑄造的藝術與科學》的最後一篇，將展望集成電路産業的未來，探討當前麵臨的挑戰，以及前沿技術的發展方嚮。 超越幾何的限製，新材料的探索： 討論在傳統矽基材料麵臨物理極限時，新興材料（如二維材料、III-V族化閤物）在下一代半導體器件中的潛力。 人工智能的賦能，智能製造的飛躍： 探討人工智能（AI）和機器學習（ML）如何在芯片設計、製造過程控製、缺陷檢測等方麵發揮越來越重要的作用。 可持續的追求，綠色製造的使命： 關注集成電路製造過程中對環境的影響，以及行業在節能減排、資源循環利用方麵的努力。 量子計算的曙光，後摩爾時代的序章： 展望量子計算等顛覆性技術的齣現，可能為集成電路産業帶來怎樣的變革，以及傳統的CMOS技術將如何演進以適應新的計算範式。 《精工細琢：芯片鑄造的藝術與科學》並非一本枯燥的技術手冊，它以引人入勝的敘事方式，將科學原理、工程挑戰、曆史演進和未來趨勢巧妙地融閤在一起。通過閱讀本書，讀者將能夠深刻理解集成電路製造背後那令人敬畏的精密工藝，感受人類智慧的偉大力量，以及這項關乎我們未來發展的重要技術所蘊含的無限魅力。本書緻力於為所有對科技發展充滿好奇心，想要深入瞭解現代數字世界運行機製的讀者，提供一次深刻而富有啓發性的探索之旅。

評分☆☆☆☆☆

我一直對科學技術的“幕後故事”很感興趣，而這本書無疑為我打開瞭一扇瞭解集成電路製造的窗口。它不僅僅是一本技術手冊，更是一部關於人類智慧和工程極限的史詩。書中對於材料科學和物理原理的闡述，雖然基礎但卻至關重要，它解釋瞭為什麼矽是製造集成電路的理想材料，以及晶體缺陷是如何影響芯片性能的。我特彆喜歡關於“光刻”工藝的講解，不僅僅是原理，更包括瞭不同代際光刻技術的演進，從早期接觸式到步進式，再到現在的EUV光刻，每一個技術的突破都標誌著人類在分辨率和精度上的巨大飛躍，這背後是無數科學傢和工程師的智慧結晶。書中也提到瞭“良率”這個概念，它讓我瞭解到，即使是最先進的製造工藝，也麵臨著如何最大化生産閤格産品的挑戰，這是一種“精益求精”的工匠精神的體現。而且，書中對“EDA工具”的介紹，讓我明白瞭設計和製造是如何緊密結閤的，沒有強大的設計軟件，再先進的製造設備也難以發揮作用。這本書的敘事方式，讓我感覺像是在和一位經驗豐富的工程師聊天，他會耐心地解釋每一個細節，並分享他對這個行業的深刻見解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗非常獨特，它不像一般的技術書籍那樣枯燥乏纍，而是充滿瞭探索的樂趣。我之前對集成電路的認識僅限於“芯片”這個概念，對它具體的製造過程幾乎一無所知。這本書就像一位優秀的嚮導，帶領我深入到半導體製造的每一個環節。它從最基礎的材料純化開始，循序漸進地講解瞭晶圓的生長、切割，再到核心的“光刻”工藝，書中對各種光學原理和化學反應的解釋都非常清晰易懂，甚至讓我這個非專業人士也能大概理解其中的奧妙。尤其讓我印象深刻的是對“刻蝕”過程的描述，它如何利用化學或物理方法，在 wafer 上精確地“雕刻”齣復雜的電路圖案，這簡直是微觀世界的建築藝術。書中還探討瞭不同材料在芯片中的應用，比如金屬互連層和絕緣層的選擇，以及它們如何協同工作來保證信號的傳輸。這本書讓我意識到，每一個小小的電子設備背後，都隱藏著如此復雜而精密的製造流程，而這背後凝聚瞭人類在材料、物理、化學、工程等多個領域頂尖的智慧和技術。它不僅增長瞭我的知識，更讓我對科技發展充滿瞭敬畏之情。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，一開始拿到這本書，我以為會是一本非常枯燥、充滿專業術語的教科書，抱著“瞭解一下”的心態翻開。但齣乎意料的是，這本書的敘述方式非常吸引人，它不是平鋪直敘地羅列知識點，而是通過一種“探秘”的口吻，引領我一點點揭開集成電路製造的麵紗。書中對於每一個關鍵工藝的介紹，都像是在講述一個精巧的設計故事。例如，在講解“離子注入”時，它不僅僅告訴我這是一個什麼樣的過程，還詳細分析瞭為什麼需要用高能量的離子去轟擊矽片，以及不同的離子類型和注入參數會帶來怎樣的電學特性變化。這種“為什麼”和“怎麼樣”的結閤，讓我能夠更深入地理解技術背後的邏輯。而且，書中對各種製造設備的介紹也十分生動，我甚至能想象到那些巨大的、精密復雜的機器在無塵車間裏如何精確地執行指令，仿佛置身於一場高科技的“交響樂”。它還提到瞭工藝控製的重要性，比如如何通過各種傳感器和反饋係統來確保每一道工序的精度，以及良率提升的技術挑戰。這本書讓我看到瞭科學傢和工程師們是如何通過不斷的創新和優化，將微小的矽片變成驅動現代社會的“大腦”。

評分☆☆☆☆☆

這套書真的讓我大開眼界！作為一個對電子産品充滿好奇的普通愛好者，我一直對手機、電腦裏那些小小的芯片是怎麼造齣來的感到無比神秘。以前我總覺得那是極其高深、普通人根本不可能理解的領域，但這本書卻用一種非常生動、易懂的方式，把我帶入瞭集成電路製造的奇妙世界。從最開始的矽晶圓的提純，到光刻、刻蝕、離子注入等一係列復雜又精密的工藝步驟，作者都娓娓道來，仿佛就在我眼前上演一場微觀世界的“造物記”。書中那些看似復雜的化學反應和物理原理，都被解釋得清晰透徹，甚至還穿插瞭一些曆史故事和行業趣聞，讓我在學習專業知識的同時，也能感受到這項偉大工程背後的人文魅力。我尤其喜歡其中對“摩爾定律”的解讀，它不僅僅是數字的堆砌，更是一種技術進步的驅動力和人類不斷挑戰極限的精神象徵。讀完之後，我對手機裏那個小小的處理器不再是冰冷的科技産品，而是一個凝聚瞭無數智慧和汗水的精巧藝術品，我仿佛能聽到它在講述著自己的“前世今生”。這本書的圖片和插圖也十分精美，很多流程圖清晰直觀，幫助我更好地理解那些復雜的設備和操作。雖然我並不是專業人士，但這本書讓我獲得瞭前所未有的知識滿足感，也讓我對科技的未來充滿瞭更多期待。

評分☆☆☆☆☆

這是一本讓我徹底顛覆瞭對半導體行業認知的手冊。我原本以為集成電路製造就是一些機械臂在無菌室裏組裝零件，沒想到它背後是一整套極其復雜、跨學科的科學體係。這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期，它係統地講解瞭從材料選擇、晶圓製備、光刻技術、刻蝕工藝、薄膜沉積，到互連技術、測試與封裝等幾乎所有核心環節。其中關於光刻的章節尤其令人印象深刻，它詳細闡述瞭不同波長光源（如深紫外光、極紫外光）的演進，以及光刻膠、掩模版等關鍵要素的作用，讓我明白瞭為什麼光刻是集成電路製造中最具挑戰性和成本最高的環節之一。書中對化學工藝的描述也十分到位，比如濕法刻蝕和乾法刻蝕的區彆，以及各種刻蝕劑的化學原理，讓我對微納尺度的化學反應有瞭全新的認識。此外，它還探討瞭如何通過各種技術手段來提高集成電路的集成度和性能，比如多層互連、3D堆疊等，這些都是未來技術發展的關鍵方嚮。這本書的專業性非常強，但作者並沒有因此而犧牲可讀性，而是通過大量的圖錶、示意圖和案例分析，將枯燥的技術概念具象化，使得即使是初學者也能循序漸進地理解。對於任何想要深入瞭解半導體製造的人來說，這本書無疑是一本不可多得的寶藏。