集成电路制造工艺技术体系 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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严利人，周卫 著

图书标签:

• 集成电路
• 制造工艺
• 半导体
• 工艺技术
• 电子工程
• 微电子学
• 芯片制造
• IC制造
• 工艺流程
• 材料科学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030501578

版次：1

商品编码：12020699

包装：精装

丛书名： 半导体科学与技术丛书

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：239

字数：304000

正文语种：中文

内容简介

　　《集成电路制造工艺技术体系》从三个方面系统地论述集成电路的制造技术。首先是制造对象，对工艺结构及结构所对应的电子器件特性进行深入的分析与揭示。其次是生产制造本身，详细讨论集成电路各单步作用的本质性特征及各不同工艺技术在成套流程中的作用，讨论高端制造的组织、调度和管理，工艺流程的监控，工艺效果分析与诊断等内容。最后是支撑半导体制造的没备设施，该部分的论述比较简明，但是也从整体和系统的角度突出了制造设备的若干要素。
　　《集成电路制造工艺技术体系》适合于生产线上的高级工艺技师或管理专家，有助于其从系统和宏观的角度把握动态和复杂的制造过程。尽管涉及微电子制造的高端技术环节，但是《集成电路制造工艺技术体系》的具体叙述并不艰深，多结合实例来进行，实用性较强。

作者简介

　　严利人，男，生于1968年2月，祖籍江苏。自1985年起接触半导体、集成电路领域，目前主要从事半导体工艺技术研究及教学工作，技术领域涉及半导体器件设计与优化、工艺研发、专用半导体设备研制等。在微电子领域发表学术论文多篇，出版译著、专著3本。
　　
　　周卫，男，生于1958年9月，祖籍广西桂林。长期从事半导体工艺技术研究，技术领域涵盖半导体器件工艺研发、半导体材料与器件表征、半导体器件辐照效应、专用半导体设备研制等。

内页插图

目录

第1章 IC制造的技术特点与发展趋势
1．1 IC产业的发展历史与趋势
1．2 IC制造技术的特点
1．2．1 以复杂的物理-化学过程为主，技术门槛高
1．2．2 生产效率高
1．2．3 能够实现异常复杂的电路功能
1．2．4 应用极为广泛
1．2．5 微电子加工技术可延伸应用于相近的其他产业制造
1．3 本书的线索和章节内容安排

第2章 半导体器件与工艺结构
2．1 总论
2．1．1 器件：基于能级
2．1．2 器件：基于能带
2．2 集成电路中的常规器件
2． 2．1．PN结
2．2．2 双极晶体管
2．2．3 MOS晶体管
2．3 工艺结构
2．3．1 双极工艺
2．3．2 NMOS
2．3．3 CMOS
2．3．4 BiCMOS
2．4 其他器件及工艺结构
2．4．1 微机电系统器件
2．4．2 太阳能电池
2．5 新材料与新器件
2．5．1 FinFET
2．5．2 无结器件
2．5．3 纳米器件
2．5．4 SiGe材料及SiGe HBT
2．5．5 SiC与GaN
2．6 微电子器件的表示
2．6．1 结构单元
2．6．2 单元链、截面和微结构体
2．6．3 器件结构分析
2．7 总结

第3章 IC制造单项工艺技术
3．1 半导体材料的加工处理
3．1．1 外延
3．1．2 掺杂扩散
3．1．3 离子注入
3．2 介质/绝缘材料的加工处理
3．2．1 氧化
3．2．2 LPCVD
3．2．3 PECVD
3．3 互连工艺
3．3．1 Al金属化
3．3．2 Cu金属化
3．3．3 多晶硅
3．3．4 接触
3．4 位置与几何形状定义
3．4．1 光刻
3．4．2 刻蚀
3．4．3 剥离
3．5 辅助性工艺技术
3．5．1 化学清洗
3．5．2 热处理
3．5．3 平坦化与CMP
3．5．4 工艺质量监控
3．6 新工艺技术举例
3．6．1 ALD原子层淀积技术
3．6．2 激光加工技术
3．7 工艺库
3．8 总结

第4章 IC制造工艺原理
4．1 工艺模块与流程
4．1．1 LOCOS工艺模块
4．1．2 用于铜互连的大马士革工艺
4．1．3 CV测试短流程
4．1．4 CMOS工艺
4．1．5 BiCMOS工艺
4．2 工艺结构加工制造排序
4．2．1 单元加工的排序及规则
4．2．2 CMOS结构工艺顺序
4．2．3 工艺流程的全展开
4．2．4 工艺流程优化
4．3 工艺过程仿真
4．3．1 仿真软件简介
4．3．2 流程仿真实例
4．4 正交实验设计
4．5 总结

第5章 IC制造工艺设备
5．1 IC制造设备总论
5．2 IC制造设备
5．2．1 热处理
5．2．2 LPCVD
5．2．3 离子注入机
5．2．4 等离子体加工设备
5．2．5 光刻及辅助工艺装备
5．2．6 电学测试
5．3 总结

第6章 IC制造的实施与优化
6．1 IC制造的生产规划和作业调度
6．1．1 IC设备的产能匹配
6．1．2 IC制造单流程作业调度
6．1．3 IC制造多流程作业调度
6．1．4 生产过程的状态跟踪
6．2 成品率控制技术
6．2．1 统计控制
6．2．2 动态工艺条件技术
6．2．3 工艺诊断分析
6．3 总结
参考文献
附录 多晶发射极NPN晶体管工艺仿真代码

前言/序言

　　集成电路制造涉及众多工业技术领域，其制造特征充分体现了高端制造的技术难度与复杂性。我国在该领域的制造实力与国际相比是比较薄弱的，在很多环节上，从原材料、制造装备、工艺技术到IC产品，都还要依赖于国外。
　　本书内容是作者在该领域长期从事相关技术工作的总结，写作初衷是希望在既有IC制造领域成果和现状的基础上，能够更进一步梳理、归纳相关的经验和规律，使之成为体系。
　　本书的内容叙述以电子器件为切入点，各种半导体器件和IC产品是IC制造的出发点和归宿。一个制造流程，如果是有意义和实际可行的，就必然要以某个或者某一组器件作为产出的结果；器件结构上的不同，将导致不同的加工工艺，有时还会引入特殊的工艺处理。简言之，器件的结构形式是生产线上各类生产活动如何依序进行的决定性的因素。制造活动的多种多样，包括很多不公开的技术秘诀，本质上是由于现实中对于器件及其性能的多样化的要求而产生的，这种多样化直接决定了制造过程的复杂性、高技术含量的特性等。通常对于半导体器件，有两种考察的角度。一个是电子器件工程师的角度，从器件内在的结构、电性能的角度来处理器件，最终将器件优化成特定的结构形式、尺寸等，然后以此为蓝图，对器件制造的具体实施者提出要求，由后者制造实现；另一种角度是从制造者角度来看待器件，制造者原则上不一定必须关心器件的工作机理。从制造角度来看，器件或者集成电路，无论结构上多么复杂（因而对应到制造工艺流程的复杂）都可以看成一些结构单元的有机结合体，例如，对于MOS管，从纵向看，为“M（金属）-O（氧化物）-S（半导体）”的结构叠层；从横向看，则是由“源区一沟道区一漏区”这样的不同有源区组成。当器件制造专注于器件的分解结构和各结构单元的具体工艺技术时，往往能够取得“专与精”的效果。在IC制造这种特殊的高端制造领域，如果缺乏专精的精神，则很难生产制造出高端的电路产品。
　　本书重点是面向集成电路制造人员，因此对于器件（作为加工制造的目标）的描述在文字上是简明的，但是仍突出了一些本质性的特征。书中这一部分内容，很多是其他相同题材书籍所不具备的，例如，从能量角度（能级一能带角度）对器件进行的分类，三极管收集极作用的说明（在于分辨电子流与空穴流，两种成分电流的比值由制造过程中的掺杂水平决定，是三极管电流放大特性本领的真正来源）等。
　　历来人们处理事物的方式都是实事求是的，具体问题具体分析；而对于过于复杂化的事物，一般会进行分解，分而治之。这样的思想也体现在集成电路的制造中。当器件分解至各结构单元后，接下来的问题就是各结构单元如何制备，有哪些工业技术和装备可以支撑这些制造步骤具体执行，本书关于这些内容的描述构成了单步工艺技术（工艺库）、工艺设备两章的内容，叙述体例和技术内容远多于同题材其他书籍。

《半导体芯片设计原理与实践》 内容简介 在信息爆炸的时代，集成电路（IC）作为现代电子设备的核心，其重要性不言而喻。从智能手机到超级计算机，从汽车电子到医疗设备，无处不闪耀着集成电路的光芒。而集成电路的设计，则是将抽象的逻辑功能转化为可制造的物理版图，并最终在硅片上实现复杂运算和控制的精妙艺术。《半导体芯片设计原理与实践》一书，正是为您揭示这一神秘而迷人的领域。 本书旨在为读者提供一套系统、深入且实用的集成电路（IC）设计知识体系。我们并非聚焦于芯片的制造过程，而是将视角完全聚焦在芯片从概念到最终可制造设计文件的整个生命周期，涵盖了从基础的数字逻辑原理，到复杂的系统级芯片（SoC）设计流程，再到前沿的设计验证和优化技术。本书将带领您穿越集成电路设计的广袤天地，理解其核心原理，掌握其关键技术，并为你未来的 IC 设计生涯奠定坚实的基础。 第一部分：集成电路设计基础 在正式进入复杂的设计流程之前，理解集成电路设计的根本原理至关重要。本部分将从最基础的知识入手，循序渐进地引导读者掌握集成电路设计的“语言”和“工具”。 数字逻辑与逻辑门电路： 我们将从最基本的布尔代数和逻辑门（如AND, OR, NOT, XOR）开始，介绍它们如何构成数字电路的基本单元。深入讲解各种组合逻辑和时序逻辑电路的设计，例如加法器、寄存器、计数器等，以及这些基本电路如何组合成更复杂的逻辑功能。您将理解逻辑门是如何在半导体器件（如MOSFET）的物理层面实现的，但重点将放在逻辑功能的设计和分析上，而非具体的晶体管物理特性。 硬件描述语言 (HDL)： 现代集成电路设计几乎完全依赖于硬件描述语言，其中Verilog和VHDL是最为常见的两种。本书将详细介绍这两种语言的语法、语义和设计风格。您将学习如何使用HDL来描述数字电路的行为和结构，这是将您的设计思想转化为可执行代码的关键。我们将通过大量实例，演示如何用HDL实现各种逻辑功能，并理解HDL在逻辑综合（Logic Synthesis）过程中的作用，即如何将HDL代码映射到实际的门电路库。 数字系统化设计方法： 随着集成电路复杂度的指数级增长，传统的门级电路设计已不再适用。本书将介绍自顶向下（Top-Down）和自底向上（Bottom-Up）的设计方法论，以及如何进行有效的模块化设计。您将学习如何将一个复杂的系统分解为更小、更易于管理的模块，并如何进行模块间的接口定义和通信协议设计。这种分而治之的思想是设计大规模集成电路的基石。 第二部分：集成电路设计流程详解 理解了基础原理之后，本书将带领读者深入了解集成电路设计的完整流程。这部分内容将涵盖从概念设计到生成可制造文件的每一个关键步骤。 架构设计与规格定义： 任何一个集成电路的设计都始于明确的需求和规格。本部分将探讨如何进行系统架构设计，包括功能划分、性能目标设定、功耗预算、接口定义等。您将学习如何将高层次的系统需求转化为具体的硬件模块规格，为后续的设计工作奠定基础。 逻辑综合 (Logic Synthesis)： 这是将HDL代码转化为门级网表（Netlist）的关键步骤。我们将详细介绍逻辑综合的原理，包括如何选择最合适的门电路、优化逻辑路径以提高速度、降低功耗和面积。您将了解综合工具的工作方式，以及如何通过约束（Constraints）来指导综合过程，以满足设计的性能和资源要求。 布局布线 (Place and Route, P&R)： 逻辑综合完成后，得到的是逻辑结构。布局布线则负责将这些逻辑门和触发器在芯片物理空间中进行放置，并连接它们之间的连线。本部分将深入讲解布局布线的各个阶段，包括标准单元的放置、时钟树的构建、信号线的路由以及设计规则检查（DRC）和物理验证。您将理解布局布线如何直接影响芯片的性能、功耗和良率。 时序分析与优化 (Timing Analysis and Optimization)： 在高速集成电路设计中，时序是至关重要的。本部分将详细介绍静态时序分析（STA）的原理，包括建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）违例的检测与修复。您将学习如何通过调整门延迟、布线延迟、时钟偏移等来满足设计的时间约束，以及各种时序优化技术。 功耗与面积优化： 随着移动设备和物联网的兴起，低功耗设计成为了IC设计的重中之重。本书将探讨各种降低芯片功耗的技术，包括动态功耗和静态功耗的分析与优化方法。同时，也将介绍面积优化的策略，如何在满足性能要求的前提下，尽可能减小芯片的尺寸，从而降低成本。 设计验证 (Design Verification)： “验证是IC设计的皇冠上的明珠。” 90%的IC设计失败都源于验证不足。本部分将详细介绍验证的重要性、不同的验证方法论（如UVM, OVM），以及如何构建高效的验证环境。您将学习如何编写激励（Stimulus）、检查器（Checker）和参考模型（Reference Model），以确保设计的正确性。我们将强调形式验证（Formal Verification）和仿真验证（Simulation-Based Verification）的结合使用。 第三部分：高级设计主题与前沿展望 在掌握了集成电路设计的基础和流程后，本书将进一步探讨一些高级主题，并展望集成电路设计的未来发展方向。 系统级芯片 (SoC) 设计： 现代集成电路大多是SoC，它们集成了CPU、GPU、内存控制器、通信接口等多种功能单元。本部分将探讨SoC的设计挑战，包括IP核集成、总线架构、片上网络（Network-on-Chip, NoC）设计等。您将理解如何有效地组织和管理一个复杂的SoC项目。 低功耗与高能效设计： 深入探讨更精细的功耗管理技术，如动态电压频率调整（DVFS）、门控时钟（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）等。结合具体的应用场景，分析如何设计出在满足性能的同时，最大限度降低能耗的芯片。 半定制与全定制设计： 介绍半定制（ASIC）和全定制（Full Custom）设计的区别、优缺点以及适用的场景。重点讲解全定制设计中，如版图设计（Layout Design）、寄生参数提取（Parasitic Extraction）等，这些在低功耗、高性能领域扮演着重要角色，但我们将侧重于其设计理念而非具体的版图绘制工具操作。 可重用IP核的设计与集成： 在现代IC设计中，IP核（Intellectual Property Core）是实现高效设计的关键。本书将介绍IP核的设计原则、验证方法以及如何将其有效地集成到更大的系统中。 新兴设计技术与趋势： 展望未来，介绍一些前沿的集成电路设计技术，如先进的制程节点（如FinFET, GAA）、3D IC设计、Chiplet技术、AI辅助设计等，以及它们对集成电路设计带来的变革。 本书特色： 系统性强： 从基础概念到高级应用，构建了一个完整的集成电路设计知识体系。 实践导向： 结合大量的实际设计案例和流程讲解，帮助读者理解理论在实践中的应用。 前瞻性： 关注行业前沿技术和发展趋势，为读者指明学习方向。 语言通俗易懂： 尽量避免使用过于晦涩的专业术语，并通过清晰的图示和比喻来帮助读者理解复杂概念。 目标读者： 本书适合于高等院校电子工程、微电子学、计算机科学与技术等相关专业的本科生、研究生，以及从事集成电路设计、验证、EDA工具开发等相关工作的工程师。对于希望快速入门集成电路设计领域的初学者，本书也将是一个极佳的起点。 通过阅读《半导体芯片设计原理与实践》，您将不仅能深入理解集成电路设计的美妙之处，更能掌握其核心技术，为您的科技梦想插上翅膀，参与到这场正在深刻改变世界的电子革命之中。

评分☆☆☆☆☆

光看书名，我就觉得这是一本需要静下心来仔细研读的书。 “集成电路制造工艺技术体系”——光是这个名字就透露出其内容的深度和广度。我一直对电子产品的核心——芯片的制造过程感到好奇，但又觉得它极其复杂而难以理解。我希望这本书能够带领我一步步深入这个神秘的领域。例如，它是否会从最基础的硅晶圆制备开始讲起？光刻技术是如何做到在微米甚至纳米尺度上“画出”电路的？化学蚀刻和物理溅射又有什么区别？各种不同的薄膜材料是如何沉积在硅片上的？我尤其想知道，这些极其复杂的工艺是如何被集成在一起，形成一个完整的制造体系的。书名中的“体系”二字，暗示了这不仅仅是单个工艺的介绍，更是一种系统性的思维方式。这本书是否会探讨不同工艺之间的相互影响，以及如何通过优化整个体系来提高芯片的性能和良率？我希望能在这本书中找到答案，并对集成电路的制造有一个更清晰、更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引人，有一种科技感和严谨感交织的视觉冲击力。封面上“集成电路制造工艺技术体系”这几个字，让我立刻联想到高精尖的半导体产业，以及那些支撑着现代科技运转的微小奇迹。我一直对芯片的制造过程充满了好奇，从原材料的提纯到最终成品的封装，每一个环节都充满了挑战和智慧。想象一下，在无尘车间里，精密的光刻机如何在硅片上雕刻出肉眼不可见的电路，那种工程学的精妙之处，简直令人神往。我期待这本书能够深入浅出地揭示这一复杂体系的核心奥秘，比如在材料选择上，有哪些独特的考量？在光刻技术上，不同世代的进步是如何实现的？在蚀刻和沉积工艺中，又有哪些精巧的化学和物理原理在起作用？我希望这本书能让我明白，为什么一块小小的芯片能够承载如此强大的计算能力，并且它的制造过程又对我们的生活产生了哪些深远的影响。作为一名对技术充满热情但并非专业人士的读者，我渴望通过这本书，能够获得一个系统而全面的认知，了解集成电路制造背后所蕴含的科学精神和创新力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字本身就充满了技术含量，读起来似乎就能感受到扑面而来的信息洪流。我一直觉得，集成电路的制造是现代工业皇冠上的明珠，它集中了物理、化学、材料学、机械工程等多个领域的顶尖技术。读到这个书名，我立刻想到的是那些在无尘室里一丝不苟工作的工程师们，他们面对的是微观世界的精密操作，任何一点点的误差都可能导致整个批次的芯片报废。这本书是否会详细介绍各种关键的工艺步骤，比如外延生长、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、化学机械抛光等等？我很好奇，这些工艺是如何协同工作的，它们之间是否存在着某种精妙的平衡和制约？而且，随着技术的发展，新的工艺和材料层出不穷，这本书是否能够涵盖到最新的发展趋势，例如EUV光刻技术，或者3D NAND等先进的存储器制造技术？我希望这本书能够提供一些关于工艺优化和良率提升的深入探讨，毕竟这直接关系到芯片的成本和性能。作为一名对半导体产业充满兴趣的爱好者，我期待这本书能够像一位经验丰富的老师，为我打开集成电路制造的奇妙世界。

评分☆☆☆☆☆

看到“集成电路制造工艺技术体系”这个书名，我脑海中立刻浮现出那些高科技的无尘车间，以及那些精密的仪器设备。我一直对半导体制造这个领域充满敬意，它代表着人类在微观世界里对精确控制的极致追求。这本书的名字预示着它将提供一个系统性的视角，去理解整个制造流程。我非常好奇，它是否会深入探讨不同材料在制造过程中的应用，比如硅、砷化镓等，以及它们各自的优劣势？光刻作为其中至关重要的一环，本书是否会对其技术原理、设备以及不同光刻技术（如DUV、EUV）的发展历程进行详细介绍？我同样对后道工序，如封装和测试，有着浓厚的兴趣，希望这本书也能有所涉及，让我了解芯片是如何从晶圆状态，最终成为可用于电子产品上的成品。作为一名对科技发展有浓厚兴趣的读者，我希望这本书能够带领我全面了解集成电路制造的复杂工艺和技术演进，让我对这个塑造现代世界的产业有更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名“集成电路制造工艺技术体系”立刻勾起了我的求知欲。作为一名业余电子爱好者，我深知芯片在现代科技中的核心地位，但对其制造过程却知之甚少，总觉得它充满了神秘感。我非常期待这本书能够为我揭开这层神秘的面纱。我想了解，从一块普通的硅片，是如何一步步变成我们手中智能手机、电脑里的“大脑”的？这本书是否会详细讲解光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入等关键的制造步骤？在这些过程中，有哪些核心的技术难点和挑战？我尤其对“工艺技术体系”这个说法感到好奇，它是否意味着这本书会着重介绍不同工艺之间的协同关系，以及它们是如何构成一个整体的制造流程？我希望这本书能够用一种相对易懂的方式，介绍这些复杂的概念，让我能够理解其中的原理和技术演进。对于任何对电子技术有兴趣的人来说，了解芯片的制造过程，无疑是深化理解的关键一步。