集成電路製造工藝技術體係 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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嚴利人，周衛 著

圖書標籤:

• 集成電路
• 製造工藝
• 半導體
• 工藝技術
• 電子工程
• 微電子學
• 芯片製造
• IC製造
• 工藝流程
• 材料科學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030501578

版次：1

商品編碼：12020699

包裝：精裝

叢書名： 半導體科學與技術叢書

開本：16開

齣版時間：2017-01-01

用紙：膠版紙

頁數：239

字數：304000

正文語種：中文

內容簡介

　　《集成電路製造工藝技術體係》從三個方麵係統地論述集成電路的製造技術。首先是製造對象，對工藝結構及結構所對應的電子器件特性進行深入的分析與揭示。其次是生産製造本身，詳細討論集成電路各單步作用的本質性特徵及各不同工藝技術在成套流程中的作用，討論高端製造的組織、調度和管理，工藝流程的監控，工藝效果分析與診斷等內容。最後是支撐半導體製造的沒備設施，該部分的論述比較簡明，但是也從整體和係統的角度突齣瞭製造設備的若乾要素。
　　《集成電路製造工藝技術體係》適閤於生産綫上的高級工藝技師或管理專傢，有助於其從係統和宏觀的角度把握動態和復雜的製造過程。盡管涉及微電子製造的高端技術環節，但是《集成電路製造工藝技術體係》的具體敘述並不艱深，多結閤實例來進行，實用性較強。

作者簡介

　　嚴利人，男，生於1968年2月，祖籍江蘇。自1985年起接觸半導體、集成電路領域，目前主要從事半導體工藝技術研究及教學工作，技術領域涉及半導體器件設計與優化、工藝研發、專用半導體設備研製等。在微電子領域發錶學術論文多篇，齣版譯著、專著3本。
　　
　　周衛，男，生於1958年9月，祖籍廣西桂林。長期從事半導體工藝技術研究，技術領域涵蓋半導體器件工藝研發、半導體材料與器件錶徵、半導體器件輻照效應、專用半導體設備研製等。

內頁插圖

目錄

第1章 IC製造的技術特點與發展趨勢
1．1 IC産業的發展曆史與趨勢
1．2 IC製造技術的特點
1．2．1 以復雜的物理-化學過程為主，技術門檻高
1．2．2 生産效率高
1．2．3 能夠實現異常復雜的電路功能
1．2．4 應用極為廣泛
1．2．5 微電子加工技術可延伸應用於相近的其他産業製造
1．3 本書的綫索和章節內容安排

第2章 半導體器件與工藝結構
2．1 總論
2．1．1 器件：基於能級
2．1．2 器件：基於能帶
2．2 集成電路中的常規器件
2． 2．1．PN結
2．2．2 雙極晶體管
2．2．3 MOS晶體管
2．3 工藝結構
2．3．1 雙極工藝
2．3．2 NMOS
2．3．3 CMOS
2．3．4 BiCMOS
2．4 其他器件及工藝結構
2．4．1 微機電係統器件
2．4．2 太陽能電池
2．5 新材料與新器件
2．5．1 FinFET
2．5．2 無結器件
2．5．3 納米器件
2．5．4 SiGe材料及SiGe HBT
2．5．5 SiC與GaN
2．6 微電子器件的錶示
2．6．1 結構單元
2．6．2 單元鏈、截麵和微結構體
2．6．3 器件結構分析
2．7 總結

第3章 IC製造單項工藝技術
3．1 半導體材料的加工處理
3．1．1 外延
3．1．2 摻雜擴散
3．1．3 離子注入
3．2 介質/絕緣材料的加工處理
3．2．1 氧化
3．2．2 LPCVD
3．2．3 PECVD
3．3 互連工藝
3．3．1 Al金屬化
3．3．2 Cu金屬化
3．3．3 多晶矽
3．3．4 接觸
3．4 位置與幾何形狀定義
3．4．1 光刻
3．4．2 刻蝕
3．4．3 剝離
3．5 輔助性工藝技術
3．5．1 化學清洗
3．5．2 熱處理
3．5．3 平坦化與CMP
3．5．4 工藝質量監控
3．6 新工藝技術舉例
3．6．1 ALD原子層澱積技術
3．6．2 激光加工技術
3．7 工藝庫
3．8 總結

第4章 IC製造工藝原理
4．1 工藝模塊與流程
4．1．1 LOCOS工藝模塊
4．1．2 用於銅互連的大馬士革工藝
4．1．3 CV測試短流程
4．1．4 CMOS工藝
4．1．5 BiCMOS工藝
4．2 工藝結構加工製造排序
4．2．1 單元加工的排序及規則
4．2．2 CMOS結構工藝順序
4．2．3 工藝流程的全展開
4．2．4 工藝流程優化
4．3 工藝過程仿真
4．3．1 仿真軟件簡介
4．3．2 流程仿真實例
4．4 正交實驗設計
4．5 總結

第5章 IC製造工藝設備
5．1 IC製造設備總論
5．2 IC製造設備
5．2．1 熱處理
5．2．2 LPCVD
5．2．3 離子注入機
5．2．4 等離子體加工設備
5．2．5 光刻及輔助工藝裝備
5．2．6 電學測試
5．3 總結

第6章 IC製造的實施與優化
6．1 IC製造的生産規劃和作業調度
6．1．1 IC設備的産能匹配
6．1．2 IC製造單流程作業調度
6．1．3 IC製造多流程作業調度
6．1．4 生産過程的狀態跟蹤
6．2 成品率控製技術
6．2．1 統計控製
6．2．2 動態工藝條件技術
6．2．3 工藝診斷分析
6．3 總結
參考文獻
附錄 多晶發射極NPN晶體管工藝仿真代碼

前言/序言

　　集成電路製造涉及眾多工業技術領域，其製造特徵充分體現瞭高端製造的技術難度與復雜性。我國在該領域的製造實力與國際相比是比較薄弱的，在很多環節上，從原材料、製造裝備、工藝技術到IC産品，都還要依賴於國外。
　　本書內容是作者在該領域長期從事相關技術工作的總結，寫作初衷是希望在既有IC製造領域成果和現狀的基礎上，能夠更進一步梳理、歸納相關的經驗和規律，使之成為體係。
　　本書的內容敘述以電子器件為切入點，各種半導體器件和IC産品是IC製造的齣發點和歸宿。一個製造流程，如果是有意義和實際可行的，就必然要以某個或者某一組器件作為産齣的結果；器件結構上的不同，將導緻不同的加工工藝，有時還會引入特殊的工藝處理。簡言之，器件的結構形式是生産綫上各類生産活動如何依序進行的決定性的因素。製造活動的多種多樣，包括很多不公開的技術秘訣，本質上是由於現實中對於器件及其性能的多樣化的要求而産生的，這種多樣化直接決定瞭製造過程的復雜性、高技術含量的特性等。通常對於半導體器件，有兩種考察的角度。一個是電子器件工程師的角度，從器件內在的結構、電性能的角度來處理器件，最終將器件優化成特定的結構形式、尺寸等，然後以此為藍圖，對器件製造的具體實施者提齣要求，由後者製造實現；另一種角度是從製造者角度來看待器件，製造者原則上不一定必須關心器件的工作機理。從製造角度來看，器件或者集成電路，無論結構上多麼復雜（因而對應到製造工藝流程的復雜）都可以看成一些結構單元的有機結閤體，例如，對於MOS管，從縱嚮看，為“M（金屬）-O（氧化物）-S（半導體）”的結構疊層；從橫嚮看，則是由“源區一溝道區一漏區”這樣的不同有源區組成。當器件製造專注於器件的分解結構和各結構單元的具體工藝技術時，往往能夠取得“專與精”的效果。在IC製造這種特殊的高端製造領域，如果缺乏專精的精神，則很難生産製造齣高端的電路産品。
　　本書重點是麵嚮集成電路製造人員，因此對於器件（作為加工製造的目標）的描述在文字上是簡明的，但是仍突齣瞭一些本質性的特徵。書中這一部分內容，很多是其他相同題材書籍所不具備的，例如，從能量角度（能級一能帶角度）對器件進行的分類，三極管收集極作用的說明（在於分辨電子流與空穴流，兩種成分電流的比值由製造過程中的摻雜水平決定，是三極管電流放大特性本領的真正來源）等。
　　曆來人們處理事物的方式都是實事求是的，具體問題具體分析；而對於過於復雜化的事物，一般會進行分解，分而治之。這樣的思想也體現在集成電路的製造中。當器件分解至各結構單元後，接下來的問題就是各結構單元如何製備，有哪些工業技術和裝備可以支撐這些製造步驟具體執行，本書關於這些內容的描述構成瞭單步工藝技術（工藝庫）、工藝設備兩章的內容，敘述體例和技術內容遠多於同題材其他書籍。

《半導體芯片設計原理與實踐》 內容簡介 在信息爆炸的時代，集成電路（IC）作為現代電子設備的核心，其重要性不言而喻。從智能手機到超級計算機，從汽車電子到醫療設備，無處不閃耀著集成電路的光芒。而集成電路的設計，則是將抽象的邏輯功能轉化為可製造的物理版圖，並最終在矽片上實現復雜運算和控製的精妙藝術。《半導體芯片設計原理與實踐》一書，正是為您揭示這一神秘而迷人的領域。 本書旨在為讀者提供一套係統、深入且實用的集成電路（IC）設計知識體係。我們並非聚焦於芯片的製造過程，而是將視角完全聚焦在芯片從概念到最終可製造設計文件的整個生命周期，涵蓋瞭從基礎的數字邏輯原理，到復雜的係統級芯片（SoC）設計流程，再到前沿的設計驗證和優化技術。本書將帶領您穿越集成電路設計的廣袤天地，理解其核心原理，掌握其關鍵技術，並為你未來的 IC 設計生涯奠定堅實的基礎。 第一部分：集成電路設計基礎 在正式進入復雜的設計流程之前，理解集成電路設計的根本原理至關重要。本部分將從最基礎的知識入手，循序漸進地引導讀者掌握集成電路設計的“語言”和“工具”。 數字邏輯與邏輯門電路： 我們將從最基本的布爾代數和邏輯門（如AND, OR, NOT, XOR）開始，介紹它們如何構成數字電路的基本單元。深入講解各種組閤邏輯和時序邏輯電路的設計，例如加法器、寄存器、計數器等，以及這些基本電路如何組閤成更復雜的邏輯功能。您將理解邏輯門是如何在半導體器件（如MOSFET）的物理層麵實現的，但重點將放在邏輯功能的設計和分析上，而非具體的晶體管物理特性。 硬件描述語言 (HDL)： 現代集成電路設計幾乎完全依賴於硬件描述語言，其中Verilog和VHDL是最為常見的兩種。本書將詳細介紹這兩種語言的語法、語義和設計風格。您將學習如何使用HDL來描述數字電路的行為和結構，這是將您的設計思想轉化為可執行代碼的關鍵。我們將通過大量實例，演示如何用HDL實現各種邏輯功能，並理解HDL在邏輯綜閤（Logic Synthesis）過程中的作用，即如何將HDL代碼映射到實際的門電路庫。 數字係統化設計方法： 隨著集成電路復雜度的指數級增長，傳統的門級電路設計已不再適用。本書將介紹自頂嚮下（Top-Down）和自底嚮上（Bottom-Up）的設計方法論，以及如何進行有效的模塊化設計。您將學習如何將一個復雜的係統分解為更小、更易於管理的模塊，並如何進行模塊間的接口定義和通信協議設計。這種分而治之的思想是設計大規模集成電路的基石。 第二部分：集成電路設計流程詳解 理解瞭基礎原理之後，本書將帶領讀者深入瞭解集成電路設計的完整流程。這部分內容將涵蓋從概念設計到生成可製造文件的每一個關鍵步驟。 架構設計與規格定義： 任何一個集成電路的設計都始於明確的需求和規格。本部分將探討如何進行係統架構設計，包括功能劃分、性能目標設定、功耗預算、接口定義等。您將學習如何將高層次的係統需求轉化為具體的硬件模塊規格，為後續的設計工作奠定基礎。 邏輯綜閤 (Logic Synthesis)： 這是將HDL代碼轉化為門級網錶（Netlist）的關鍵步驟。我們將詳細介紹邏輯綜閤的原理，包括如何選擇最閤適的門電路、優化邏輯路徑以提高速度、降低功耗和麵積。您將瞭解綜閤工具的工作方式，以及如何通過約束（Constraints）來指導綜閤過程，以滿足設計的性能和資源要求。 布局布綫 (Place and Route, P&R)： 邏輯綜閤完成後，得到的是邏輯結構。布局布綫則負責將這些邏輯門和觸發器在芯片物理空間中進行放置，並連接它們之間的連綫。本部分將深入講解布局布綫的各個階段，包括標準單元的放置、時鍾樹的構建、信號綫的路由以及設計規則檢查（DRC）和物理驗證。您將理解布局布綫如何直接影響芯片的性能、功耗和良率。 時序分析與優化 (Timing Analysis and Optimization)： 在高速集成電路設計中，時序是至關重要的。本部分將詳細介紹靜態時序分析（STA）的原理，包括建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）違例的檢測與修復。您將學習如何通過調整門延遲、布綫延遲、時鍾偏移等來滿足設計的時間約束，以及各種時序優化技術。 功耗與麵積優化： 隨著移動設備和物聯網的興起，低功耗設計成為瞭IC設計的重中之重。本書將探討各種降低芯片功耗的技術，包括動態功耗和靜態功耗的分析與優化方法。同時，也將介紹麵積優化的策略，如何在滿足性能要求的前提下，盡可能減小芯片的尺寸，從而降低成本。 設計驗證 (Design Verification)： “驗證是IC設計的皇冠上的明珠。” 90%的IC設計失敗都源於驗證不足。本部分將詳細介紹驗證的重要性、不同的驗證方法論（如UVM, OVM），以及如何構建高效的驗證環境。您將學習如何編寫激勵（Stimulus）、檢查器（Checker）和參考模型（Reference Model），以確保設計的正確性。我們將強調形式驗證（Formal Verification）和仿真驗證（Simulation-Based Verification）的結閤使用。 第三部分：高級設計主題與前沿展望 在掌握瞭集成電路設計的基礎和流程後，本書將進一步探討一些高級主題，並展望集成電路設計的未來發展方嚮。 係統級芯片 (SoC) 設計： 現代集成電路大多是SoC，它們集成瞭CPU、GPU、內存控製器、通信接口等多種功能單元。本部分將探討SoC的設計挑戰，包括IP核集成、總綫架構、片上網絡（Network-on-Chip, NoC）設計等。您將理解如何有效地組織和管理一個復雜的SoC項目。 低功耗與高能效設計： 深入探討更精細的功耗管理技術，如動態電壓頻率調整（DVFS）、門控時鍾（Clock Gating）、電源門控（Power Gating）等。結閤具體的應用場景，分析如何設計齣在滿足性能的同時，最大限度降低能耗的芯片。 半定製與全定製設計： 介紹半定製（ASIC）和全定製（Full Custom）設計的區彆、優缺點以及適用的場景。重點講解全定製設計中，如版圖設計（Layout Design）、寄生參數提取（Parasitic Extraction）等，這些在低功耗、高性能領域扮演著重要角色，但我們將側重於其設計理念而非具體的版圖繪製工具操作。 可重用IP核的設計與集成： 在現代IC設計中，IP核（Intellectual Property Core）是實現高效設計的關鍵。本書將介紹IP核的設計原則、驗證方法以及如何將其有效地集成到更大的係統中。 新興設計技術與趨勢： 展望未來，介紹一些前沿的集成電路設計技術，如先進的製程節點（如FinFET, GAA）、3D IC設計、Chiplet技術、AI輔助設計等，以及它們對集成電路設計帶來的變革。 本書特色： 係統性強： 從基礎概念到高級應用，構建瞭一個完整的集成電路設計知識體係。 實踐導嚮： 結閤大量的實際設計案例和流程講解，幫助讀者理解理論在實踐中的應用。 前瞻性： 關注行業前沿技術和發展趨勢，為讀者指明學習方嚮。 語言通俗易懂： 盡量避免使用過於晦澀的專業術語，並通過清晰的圖示和比喻來幫助讀者理解復雜概念。 目標讀者： 本書適閤於高等院校電子工程、微電子學、計算機科學與技術等相關專業的本科生、研究生，以及從事集成電路設計、驗證、EDA工具開發等相關工作的工程師。對於希望快速入門集成電路設計領域的初學者，本書也將是一個極佳的起點。 通過閱讀《半導體芯片設計原理與實踐》，您將不僅能深入理解集成電路設計的美妙之處，更能掌握其核心技術，為您的科技夢想插上翅膀，參與到這場正在深刻改變世界的電子革命之中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字本身就充滿瞭技術含量，讀起來似乎就能感受到撲麵而來的信息洪流。我一直覺得，集成電路的製造是現代工業皇冠上的明珠，它集中瞭物理、化學、材料學、機械工程等多個領域的頂尖技術。讀到這個書名，我立刻想到的是那些在無塵室裏一絲不苟工作的工程師們，他們麵對的是微觀世界的精密操作，任何一點點的誤差都可能導緻整個批次的芯片報廢。這本書是否會詳細介紹各種關鍵的工藝步驟，比如外延生長、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、化學機械拋光等等？我很好奇，這些工藝是如何協同工作的，它們之間是否存在著某種精妙的平衡和製約？而且，隨著技術的發展，新的工藝和材料層齣不窮，這本書是否能夠涵蓋到最新的發展趨勢，例如EUV光刻技術，或者3D NAND等先進的存儲器製造技術？我希望這本書能夠提供一些關於工藝優化和良率提升的深入探討，畢竟這直接關係到芯片的成本和性能。作為一名對半導體産業充滿興趣的愛好者，我期待這本書能夠像一位經驗豐富的老師，為我打開集成電路製造的奇妙世界。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常吸引人，有一種科技感和嚴謹感交織的視覺衝擊力。封麵上“集成電路製造工藝技術體係”這幾個字，讓我立刻聯想到高精尖的半導體産業，以及那些支撐著現代科技運轉的微小奇跡。我一直對芯片的製造過程充滿瞭好奇，從原材料的提純到最終成品的封裝，每一個環節都充滿瞭挑戰和智慧。想象一下，在無塵車間裏，精密的光刻機如何在矽片上雕刻齣肉眼不可見的電路，那種工程學的精妙之處，簡直令人神往。我期待這本書能夠深入淺齣地揭示這一復雜體係的核心奧秘，比如在材料選擇上，有哪些獨特的考量？在光刻技術上，不同世代的進步是如何實現的？在蝕刻和沉積工藝中，又有哪些精巧的化學和物理原理在起作用？我希望這本書能讓我明白，為什麼一塊小小的芯片能夠承載如此強大的計算能力，並且它的製造過程又對我們的生活産生瞭哪些深遠的影響。作為一名對技術充滿熱情但並非專業人士的讀者，我渴望通過這本書，能夠獲得一個係統而全麵的認知，瞭解集成電路製造背後所蘊含的科學精神和創新力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名“集成電路製造工藝技術體係”立刻勾起瞭我的求知欲。作為一名業餘電子愛好者，我深知芯片在現代科技中的核心地位，但對其製造過程卻知之甚少，總覺得它充滿瞭神秘感。我非常期待這本書能夠為我揭開這層神秘的麵紗。我想瞭解，從一塊普通的矽片，是如何一步步變成我們手中智能手機、電腦裏的“大腦”的？這本書是否會詳細講解光刻、刻蝕、薄膜沉積、離子注入等關鍵的製造步驟？在這些過程中，有哪些核心的技術難點和挑戰？我尤其對“工藝技術體係”這個說法感到好奇，它是否意味著這本書會著重介紹不同工藝之間的協同關係，以及它們是如何構成一個整體的製造流程？我希望這本書能夠用一種相對易懂的方式，介紹這些復雜的概念，讓我能夠理解其中的原理和技術演進。對於任何對電子技術有興趣的人來說，瞭解芯片的製造過程，無疑是深化理解的關鍵一步。

評分☆☆☆☆☆

光看書名，我就覺得這是一本需要靜下心來仔細研讀的書。 “集成電路製造工藝技術體係”——光是這個名字就透露齣其內容的深度和廣度。我一直對電子産品的核心——芯片的製造過程感到好奇，但又覺得它極其復雜而難以理解。我希望這本書能夠帶領我一步步深入這個神秘的領域。例如，它是否會從最基礎的矽晶圓製備開始講起？光刻技術是如何做到在微米甚至納米尺度上“畫齣”電路的？化學蝕刻和物理濺射又有什麼區彆？各種不同的薄膜材料是如何沉積在矽片上的？我尤其想知道，這些極其復雜的工藝是如何被集成在一起，形成一個完整的製造體係的。書名中的“體係”二字，暗示瞭這不僅僅是單個工藝的介紹，更是一種係統性的思維方式。這本書是否會探討不同工藝之間的相互影響，以及如何通過優化整個體係來提高芯片的性能和良率？我希望能在這本書中找到答案，並對集成電路的製造有一個更清晰、更全麵的認識。

評分☆☆☆☆☆

看到“集成電路製造工藝技術體係”這個書名，我腦海中立刻浮現齣那些高科技的無塵車間，以及那些精密的儀器設備。我一直對半導體製造這個領域充滿敬意，它代錶著人類在微觀世界裏對精確控製的極緻追求。這本書的名字預示著它將提供一個係統性的視角，去理解整個製造流程。我非常好奇，它是否會深入探討不同材料在製造過程中的應用，比如矽、砷化鎵等，以及它們各自的優劣勢？光刻作為其中至關重要的一環，本書是否會對其技術原理、設備以及不同光刻技術（如DUV、EUV）的發展曆程進行詳細介紹？我同樣對後道工序，如封裝和測試，有著濃厚的興趣，希望這本書也能有所涉及，讓我瞭解芯片是如何從晶圓狀態，最終成為可用於電子産品上的成品。作為一名對科技發展有濃厚興趣的讀者，我希望這本書能夠帶領我全麵瞭解集成電路製造的復雜工藝和技術演進，讓我對這個塑造現代世界的産業有更深刻的認識。