硅通孔3D集成技术 (美)JOHN H.Lau pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美JOHN H.Lau 著

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• 电子工程
• 材料科学
• 器件物理

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030393302

商品编码：29659545160

包装：平装

出版时间：2014-01-01

基本信息

书名：硅通孔3D集成技术

定价：150.00元

作者：(美)JOHN H.Lau

出版社：科学出版社

出版日期：2014-01-01

ISBN：9787030393302

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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《硅通孔3D集成技术=Through Silicon Vias for 3D Integration:导读版：英文》适合从事电子、光电子、MEMS等器件三维集成研究工作的工程师、技术研发人员、技术管理人员和科研人员阅读，也可以作为相关专业大学高年级本科生和研究生的教材。

内容提要

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《信息科学技术学术著作丛书：硅通孔3D集成技术》系统讨论用于电子、光电子和MEMS器件的三维集成硅通孔（TSV）技术的*进展和未来可能的演变趋势，同时详尽讨论三维集成关键技术中存在的主要工艺问题和可能的解决方案。通过介绍半导体工业中的纳米技术和三维集成技术的起源和演变历史，结合当前三维集成关键技术的发展重点讨论TSV制程技术、晶圆减薄与薄晶圆在封装组装过程中的拿持技术、三维堆叠的微凸点制作与组装技术、芯片／芯片键合技术、芯片／晶圆键合技术、晶圆／晶圆键合技术、三维器件集成的热管理技术以及三维集成中的可靠性等关键技术问题，后讨论可实现产业化规模量产的三维封装技术以及TSV技术的未来发展趋势。
　　《信息科学技术学术著作丛书：硅通孔3D集成技术》适合从事电子、光电子、MEMS等器件三维集成研究工作的工程师、技术研发人员、技术管理人员和科研人员阅读，也可以作为相关专业大学高年级本科生和研究生的教材。

目录

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序
前言
致谢
导读
章半导体工业的纳米技术和三维（3D）集成技术
1.1引言
1.2纳米技术
1.2.1纳米技术起源
1.2.2纳米技术重要的里程碑
1.2.3石墨烯与电子工业
1.2.4纳米技术的展望
1.2.5摩尔定律：电子工业的纳米技术
1.3三维集成技术
1.3.1硅通孔（TSV）技术
1.3.2三维集成技术的起源
1.4三维硅集成技术的挑战和展望
1.4.1三维硅集成技术
1.4.2三维硅集成键合组装技术
1.4.3三维硅集成技术面临的挑战
1.4.4三维硅集成技术的展望
1.5三维集成电路（3DIC）集成技术的潜在应用和挑战
1.5.13DIC集成技术的定义
1.5.2移动电子产品的未来需求
1.5.3带宽和wideI／O的定义
1.5.4储存器的带宽
1.5.5存储器芯片堆叠
1.5.6wideI／O存储器
1.5.7wideI／O动态存储器（DRAM）
1.5.8wideI／O接口
1.5.92.5D和3DIC集成（有源和无源转接板）技术
1.62.5DIC新进展（转接板）技术的新进展
1.6.1用作中间基板的转接板
1.6.2用作应力释放（可靠性）缓冲层的转接板
1.6.3用作载板的转接板
1.6.4用作热管理的转接板
1.7三维集成TSV无源转接板技术发展的新趋势
1.7.1双面贴装空腔式转接板技术
1.7.2有机基板开孔式转接板技术
1.7.3设计案例
1.7.4带有热塞或散热器的有机基板开孔式转接板技术
1.7.5超低成本转接板技术
1.7.6用于热管理的转接板技术
1.7.7对于三维光发射二极管（LED）和SiP有埋入式微流道的转接板
1.8埋人式3DIC集成
1.8.1带应力释放间隙的半埋入式转接板
1.8.2用于光电互连的埋入式三维混合IC集成技术
1.9总结与建议
1.10TSV
1.11参考文献
1.12其他阅读材料
1.12.1TSV、3D集成和可靠性
1.12.23DMEMS和IC集成
1.12.3半导体IC封装
第2章硅通扎（TSV）技术
2.1引言
2.2TSV的发明
2.3可采用TSV技术的量产产品
2.4TSV孔的制作
2.4.1DRIE与激光钻孔
2.4.2制作椎形孔的DRIE工艺
……
第3章硅通孔（BV）：机械、热和电学行为
第4章薄晶圆强度测量
第5章薄晶圆拿持技术
第6章微凸点制作、组装和可靠性
第7章微凸点的电迁移
第8章瞬态液相键合：芯片到芯片（C2C），芯片到晶圆（C2W），晶圆到晶圆（W2W）
第9章三维集成电路集成的热管理
0章三维集成电路封装
1章三维集成的发展趋势
索引

作者介绍

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曹立强，1974年9月出生。工学博士，现为中国科学院微电子研究所研究员，博士生导师，中国科学院“百人计划”学者。1997年毕业于中国科学技术大学，2003年在瑞典Chalmers大学微电子及纳米技术研究中心获得博士学位。曾在瑞典国家工业产品研究所、北欧微系统集成技术中心、美国Intel技术开发有限公司从事系统级封装技术的研发和管理工作。主要从事先进封装的研究工作，承担了国家科技重大专项、国家自然科学基金重点项目、国家创新团队国际合作计划等项目，在电子封装材料、品圆级系统封装、三维硅通孔互连技术等方面取得多项成果，授权发明10余项，SCI/EI收录论文50余篇。

文摘

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序言

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《微纳制造与精密加工的革命：纳米科技在先进材料与器件领域的应用》 内容简介 本书深入探讨了纳米科技在材料科学、微电子制造、生物医学工程以及能源科学等前沿领域中的革命性应用。本书并非聚焦于某一特定材料或技术，而是以广阔的视角，剖析纳米尺度下物质的独特性能如何被人类智慧所利用，从而催生出一系列前所未有的先进材料与精密器件。本书旨在为读者提供一个全面而深入的纳米科技应用图景，揭示其如何重塑我们对材料、器件乃至整个世界的认知，并驱动各行各业的创新与发展。 第一部分：纳米材料的精密构筑与调控 本部分将重点阐述纳米材料的制备技术，以及如何通过精确的纳米尺度调控来赋予材料特定的功能。 1.1 纳米结构的精准合成： 1.1.1 自组装技术： 详细介绍DNA折纸、嵌段共聚物自组装、分子自组装等策略，如何利用分子间的弱相互作用力，在纳米尺度上自发形成有序的纳米结构，如纳米粒子阵列、纳米管、纳米线等。重点分析不同驱动力、溶剂环境、温度、浓度等因素对自组装过程的影响，以及如何通过设计分子结构来控制最终的纳米形貌。 1.1.2 模板辅助合成： 深入探讨使用多孔膜（如氧化铝纳米模板、介孔二氧化硅）、微流控芯片、甚至生物模板（如病毒、细菌）作为模板，引导纳米材料生长的方法。阐述不同模板材料的优势、制备过程、以及如何通过控制模板孔径、间距、形状来精确控制纳米材料的尺寸、形貌和排列。 1.1.3 纳米打印与刻蚀技术： 介绍基于光刻、电子束刻蚀、聚焦离子束刻蚀等微纳加工技术，如何在基底上精确地“绘制”或“雕刻”出纳米尺度的图案和结构。重点分析不同刻蚀剂、能量源、掩膜技术等在纳米结构形成中的作用，以及如何实现高精度、高分辨率的纳米图案化。 1.1.4 化学气相沉积（CVD）与物理气相沉积（PVD）的纳米尺度应用： 详细讲解CVD和PVD技术在生长高质量纳米线、纳米膜、异质结纳米结构中的应用。重点分析不同前驱体、反应温度、压力、载气等工艺参数对纳米材料生长机制、晶体结构、表面形貌以及掺杂均匀性的影响。 1.2 纳米尺度下的材料性能调控： 1.2.1 量子尺寸效应与光学性质调控： 深入分析当材料尺寸减小到纳米量级时，其电子能带结构发生改变，出现量子尺寸效应。重点以量子点、量子线为例，阐述其光学吸收和发射光谱如何随尺寸变化而展现出“颜色调谐”特性，以及如何利用这些特性开发新型发光材料、光学传感器。 1.2.2 表面效应与催化性能增强： 强调纳米材料巨大的比表面积对催化性能的显著提升。分析纳米催化剂（如金属纳米粒子、氧化物纳米颗粒）在表面原子数量、表面缺陷、晶格畸变等方面的特点，以及这些特点如何影响吸附、活化、反应路径，从而提高催化效率和选择性。 1.2.3 增强的力学与电学性能： 探讨碳纳米管、石墨烯等纳米材料在宏观复合材料中如何通过增强基体强度、韧性、导电性等方面发挥作用。分析纳米材料在不同应力、电场作用下的独特响应机制，以及如何利用这些特性开发高性能轻质材料、新型电极材料。 1.2.4 磁性与热学特性的纳米尺度操控： 介绍超顺磁性纳米粒子在磁共振成像（MRI）、靶向药物输送、磁分离等方面的应用。分析纳米材料的低热导率如何用于高效隔热材料，以及如何通过纳米结构设计来优化热量管理。 第二部分：纳米科技驱动的先进器件创新 本部分将聚焦于纳米技术如何赋能微电子、光电子、生物传感器、能源器件等领域的革命性发展。 2.1 新一代微电子器件： 2.1.1 纳米半导体器件： 探讨基于纳米线、纳米带、二维材料（如MoS2, WSe2）构建的场效应晶体管（FET）。分析其相对于传统硅基FET在亚阈值摆幅、漏电流、载流子迁移率等方面的优势，以及面临的挑战（如界面态、掺杂控制）。 2.1.2 纳米存储器： 介绍基于电阻式随机存取存储器（RRAM）、相变存储器（PCM）、磁性隧道结（MTJ）等纳米存储技术的原理与进展。重点关注材料选择、器件结构设计、读写机制优化，以及其在高密度、低功耗存储方面的潜力。 2.1.3 纳米互连与封装： 讨论纳米线、碳纳米管等作为未来高性能互连材料的应用前景，以及如何解决其集成、可靠性等问题。介绍纳米级封装技术在减小器件尺寸、提高散热效率、增强可靠性方面的作用。 2.2 先进光电子与光子器件： 2.2.1 纳米发光器件： 深入研究量子点LED（QD-LED）、纳米线LED等新型发光器件。分析其发光颜色纯度高、能效比高、可溶液加工等优势，以及在显示、照明领域的应用前景。 2.2.2 纳米光探测器与传感器： 探讨基于纳米材料（如石墨烯、钙钛矿纳米晶）构建的高灵敏度、宽光谱光探测器。分析其在光通信、成像、环境监测等领域的应用。 2.2.3 等离激元光子器件： 介绍金属纳米结构在表面等离激元共振下的独特光学响应。分析如何利用等离激元效应实现亚波长光场操控、增强光与物质的相互作用，以及开发超材料、纳米光子回路等。 2.3 生物医学应用中的纳米技术： 2.3.1 纳米生物传感器： 详细阐述纳米材料（如纳米金、纳米银、碳纳米管）在构建高灵敏度、高特异性生物传感器中的应用。分析其如何用于检测生物标志物、病原体、DNA序列，从而实现早期疾病诊断。 2.3.2 纳米药物输送系统： 介绍利用纳米粒子（如脂质体、聚合物纳米粒、介孔二氧化硅）作为载体，实现药物的靶向递送、缓释和控释。分析其如何提高药物疗效，降低毒副作用，以及在癌症治疗、基因治疗等领域的应用。 2.3.3 纳米医学影像： 探讨纳米材料（如磁性纳米粒子、荧光量子点）在医学影像技术（MRI、荧光成像）中的应用，作为造影剂以提高图像对比度和分辨率。 2.4 能源科学中的纳米技术： 2.4.1 纳米结构太阳能电池： 分析染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、量子点太阳能电池中纳米材料的作用，如提高光吸收效率、优化载流子传输。 2.4.2 纳米材料在储能设备中的应用： 探讨纳米材料（如石墨烯、金属氧化物纳米颗粒）在锂离子电池、超级电容器等储能设备中的应用，以提高能量密度、功率密度和循环寿命。 2.4.3 纳米催化剂用于能源转化： 介绍纳米催化剂在燃料电池、电解水制氢、二氧化碳还原等能源转化过程中的关键作用，如何提高反应效率和降低能耗。 结论：纳米科技的未来展望与挑战 本书最后将总结纳米科技在各领域的颠覆性贡献，并展望其未来发展趋势。同时，也会客观分析当前纳米科技发展所面临的挑战，例如： 规模化生产与成本控制： 如何实现高品质纳米材料和器件的大规模、低成本制备。 可靠性与稳定性： 纳米材料和器件在实际应用中的长期稳定性和可靠性问题。 标准化与表征： 建立统一的纳米材料表征方法和质量标准。 环境与健康影响： 深入研究纳米材料对环境和人体健康的潜在影响，并制定相应的安全规范。 跨学科融合与人才培养： 纳米科技的发展需要物理、化学、材料、工程、生物等多个学科的紧密合作，以及培养具备跨学科知识的专业人才。 本书适合从事材料科学、微电子工程、生物医学工程、能源科学等领域的研究人员、工程师、技术人员，以及对纳米科技前沿应用感兴趣的大学生和研究生阅读。通过本书，读者将能够深刻理解纳米科技如何从微观世界走向宏观应用，为未来的科技创新与产业升级提供坚实的理论基础和丰富的实践启示。

评分☆☆☆☆☆

这本《硅通孔3D集成技术》的作者，约翰·劳（JOHN H.LAU），真是个行家。光看书名，我就知道这绝对不是一本泛泛而谈的入门读物。我首先被它在微电子封装领域的深度和广度所吸引。在我看来，要真正理解硅通孔（TSV）技术，必须对整个半导体制造流程有清晰的认知，而这本书恰恰在这方面做得非常扎实。它没有满足于仅仅介绍TSV是什么，而是深入探讨了从晶圆的背面处理（Back-End-of-Line）到最终封装的每一个关键环节。特别是对于如何解决TSV在深宽比、均匀性以及对晶圆机械强度影响这些行业痛点，书中提供了非常具体的工程案例和解决方案的思路。阅读过程中，我深刻体会到作者不仅仅是理论的阐述者，更是一位经验丰富的实践者，他清晰地勾勒出了3D集成技术从概念走向大规模商业化所必须跨越的技术壁垒。对于我们这些在芯片设计或制造一线摸爬滚打的人来说，这种既有理论深度又有实战指导的材料，简直是如虎添翼。书中对材料科学在TSV中的作用的论述也极具启发性，比如不同介质材料的选择如何影响最终的电学性能和热管理，这直接关系到系统级的可靠性。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本书时，最让我感到惊喜的是它对“系统级封装”（System-in-Package, SiP）哲学观的阐述。这本书明显超越了单纯的“技术手册”范畴，它将TSV置于整个电子系统性能提升的大背景下进行审视。作者非常强调，3D集成不是孤立的技术突破，而是实现更高密度、更低功耗、更快互连速率的必由之路。书中对异构集成（Heterogeneous Integration）的讨论尤其精彩，它展示了如何将不同功能模块——比如逻辑芯片、存储芯片、甚至MEMS传感器——通过TSV紧密地堆叠和连接起来，从而创造出性能远超传统平面架构的“超级芯片”。这种宏观的视角让我这个硬件工程师受益匪浅，它迫使我重新思考设计流程，不再局限于单一芯片的设计，而是要站在整个模组甚至系统的角度去优化TSV的布局和绕线。对热管理和良率控制的章节，作者处理得极为谨慎和细致，充分反映了将这些复杂组件集成在一起时所面临的巨大挑战，以及相应的先进工艺控制策略。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我留下的最深刻印象，是它对未来技术趋势的敏锐洞察力。作者在讨论完现有的TSV技术后，并没有止步不前，而是展望了下一代互连技术，比如混合键合（Hybrid Bonding）的潜力，以及对未来Chiplet（小芯片）架构的支撑作用。他清晰地指出，TSV技术是实现“摩尔定律”在三维空间延续的关键驱动力。这种前瞻性使这本书不仅对当前项目具有指导意义，更能帮助我们规划未来三到五年的技术路线图。它促使我思考，我们现在所做的TSV设计，是否已经为下一代内存-逻辑堆叠做好了准备。书中对于不同TSV技术路径（如单通道、多通道、单次键合、多次键合）的优劣势对比分析得非常中立和深入，帮助读者在众多技术选项中找到最适合自己产品需求的平衡点。总而言之，这是一本面向行业资深人士、内容厚重、结构严谨且富有前瞻性的专业著作。

评分☆☆☆☆☆

从语言风格上来说，这本书带有浓厚的美国工程学著作的严谨和务实色彩。作者的叙述直接、清晰，极少使用晦涩的修辞，所有的论述都建立在扎实的物理模型和实验数据之上。这一点对于追求效率和精确度的技术人员来说，是极大的福音。你不会在书中浪费时间去解读模棱两可的描述，每一句话似乎都精确地指向一个技术要点或一个工程限制。例如，在讨论深亚微米级别的TSV互连延迟时，作者直接引用了电磁场理论和传输线模型来量化损耗，这使得我们能够基于这些模型去预测和优化我们自己的设计。这种毫不拖泥带水的叙事方式，极大地提高了阅读效率。在我看来，这本书更像是一份经过时间检验的“工程宝典”，它记录了行业内几代工程师在攻克TSV难题时积累的“非卖品”经验，而不是一篇篇最新的学术论文的简单汇编。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排逻辑性极强，仿佛一位经验丰富的导师在引导学生逐步攀登技术高峰。从基础的TSV结构定义、侧壁隔离技术，到核心的对准与键合（Alignment and Bonding），每一步都衔接得天衣无缝。尤其值得称赞的是，作者对于“超薄晶圆处理”这一高难度工序的讲解，简直是教科书级别的。他没有回避这个过程中极易发生的翘曲（Warping）和破裂（Cracking）问题，反而详细分析了应对这些问题的关键工艺窗口和参数控制。对于我们这些需要与代工厂密切合作的研发人员而言，这种对工艺细节的把控能力至关重要。此外，书中对测试和诊断环节的关注也体现了作者的全面性。毕竟，制造出精密的TSV结构只是第一步，如何高效、准确地验证堆叠结构的电学完整性，是决定最终产品能否成功上市的关键。阅读后，我感觉自己对TSV的整个生命周期都有了更清晰的认识，不再是零散的技术点的拼凑。