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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Doering, Robert (EDT)/ Nishi, Yoshio (EDT)

出品人:

页数:1720

译者:

出版时间:2007-7-9

价格:USD 199.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781574446753

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《半导体制造工艺指南：从前沿技术到未来趋势》 导言：新时代的驱动力 在当今飞速发展的数字时代，半导体技术无疑是所有前沿科技进步的基石。从智能手机、高性能计算到物联网和人工智能，每一个创新都深深植根于对更小、更快、更节能的半导体器件的追求。然而，将这些复杂的理论转化为实际的、可大规模量产的芯片，其过程充满了严峻的工程挑战。《半导体制造工艺指南：从前沿技术到未来趋势》正是为深入解析这一复杂制造链条而精心打造的专业参考书。 本书并非仅仅是对既有知识的简单罗列，而是一次对现代半导体制造领域核心流程、关键技术瓶颈及其未来发展方向的全面、深入的系统性探索。我们的目标读者群体涵盖了半导体行业的研发工程师、工艺工程师、制造厂高层管理者，以及在相关领域学习深造的研究生和博士生。 第一部分：微观制造的基石——材料与前处理 任何成功的半导体制造都始于完美的材料基础。本部分将首先聚焦于集成电路制造的“源头活水”——半导体衬底材料的精炼与准备。 1. 硅基材料的精进： 我们将详细探讨从高纯度石英砂到电子级多晶硅的提纯过程，重点分析直拉法（CZ）和区熔法（FZ）单晶硅锭的生长机理及其对晶体缺陷（如微缺陷、氧/碳杂质）的控制策略。随后，深入剖析晶圆的切割、研磨、抛光（CMP）工艺的最新进展，强调表面粗糙度和洁净度对后续薄膜沉积质量的决定性影响。 2. 宽禁带半导体材料的崛起： 面对摩尔定律的物理极限，第三代半导体（如SiC和GaN）因其优异的高温、高频、高功率特性而成为焦点。本章将系统介绍碳化硅（SiC）衬底的制备难题，包括高温升华法和溶液生长法的优劣势，以及氮化镓（GaN）外延生长中对缓冲层设计以缓解晶格失配的关键技术。 3. 洁净室环境的终极控制： 制造过程的任何污染都是灾难性的。本部分将超越传统的ISO等级划分，探讨超净室中对粒子、化学蒸汽（VOCs）以及亚原子级污染的实时监测和主动控制技术，包括局部气流管理和高精度自动化物料搬运系统（AMHS）的集成标准。 第二部分：核心工艺的深度解析——薄膜、刻蚀与光刻的交响 半导体制造的核心在于以极高的精度在硅片上构建起数十亿个晶体管结构。这需要薄膜沉积、光刻成像和刻蚀去除这三大核心工艺的完美协同。 1. 薄膜沉积的艺术： 本章系统梳理了关键功能薄膜的沉积方法。在介质层方面，重点分析原子层沉积（ALD）技术如何通过自限域反应实现亚纳米级的厚度控制和极佳的保形性，尤其是在高深宽比（HARC）结构中的应用。在金属互联层方面，深入探讨化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）在铜（Cu）互连技术中的电化学沉积（ECD）策略和阻挡层（Barrier Layer）的选择。 2. 图案转移的主导者——光刻技术： 光刻技术是决定器件密度的关键。本部分将详尽阐述从深紫外（DUV）到极紫外（EUV）光刻的演进路线。对于EUV，我们将深入探讨光源（激光等离子体源LPP）的效率提升、反射光学系统的挑战、掩模版的缺陷检测与修复技术，以及先进光刻胶（Photoresist）的化学放大机制。同时，对多重曝光技术（LELE/SADP）在节点缩小时期的应用策略进行细致的分析。 3. 形状的精确塑造——刻蚀工艺： 刻蚀是“减法”制造的精髓。本章区分干法刻蚀（如反应离子刻蚀RIE、深反应离子刻蚀DRIE）和湿法刻蚀。针对先进节点的鳍式场效应晶体管（FinFET）和平面化结构，重点讨论等离子体刻蚀的各向异性控制，包括侧壁钝化层（Sidewall Passivation）的形成与去除，以及先进的选择性刻蚀技术，以应对不同材料层之间的刻蚀选择性急剧下降的难题。 第三部分：后段制造与先进封装的融合 当晶体管结构完成后，需要通过金属互连层将它们连接起来，并最终进行测试和封装，以构成可投入使用的集成电路产品。 1. 互连技术与金属化： 阐述了从铝互连到无铅铜互连的转变过程，并聚焦于大马士革（Damascene）工艺在多层结构中的实现。详细分析了低介电常数（Low-k）材料在减少RC延迟中的作用，以及由此带来的刻蚀和清洗工艺的匹配挑战。 2. 先进封装的革命： 摩尔定律的放缓推动了“更佳封装”（More than Moore）战略。本部分系统介绍了2.5D/3D 芯片堆叠技术，包括硅中介层（Interposer）的制造、混合键合（Hybrid Bonding）技术在实现极细间距连接中的应用，以及对散热管理和信号完整性的优化设计。 3. 过程控制与良率提升： 制造过程中海量数据的实时采集和分析是保障良率的关键。本章探讨了基于模型的控制（Model-Based Control, MBC）和先进过程控制（APC）系统的架构，以及如何利用机器学习算法预测潜在的工艺漂移和设备故障，实现预测性维护。 结论：面向未来的制造蓝图 《半导体制造工艺指南》在最后一部分展望了未来十年半导体制造的技术前沿：从隧道场效应晶体管（TFET）等新型晶体管架构的潜在应用，到二维材料（如石墨烯、二硫化钼）在亚1纳米器件中的集成可行性。本书旨在为读者提供一个既扎实于当前工业标准，又富有前瞻性的视角，深刻理解半导体制造这门精密科学与工程艺术的复杂性与无限潜力。

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这本《Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology》的到来，让我的工作效率得到了显著提升。一直以来，我都在寻找一本能够全面、系统地介绍半导体制造技术的书籍，以便在遇到技术瓶颈时能够快速找到解决方案。当我拿到这本书后，我被它详尽的目录和专业的语言所吸引。书中对于每一个制造环节的阐述，都做到了既有理论深度，又不失实践指导意义。例如，在“薄膜沉积”章节，书中详细介绍了化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、原子层沉积（ALD）等多种薄膜制备技术的原理、设备特点、适用材料以及优缺点。它还针对不同的薄膜材料（如二氧化硅、氮化硅、金属薄膜），提供了具体的沉积工艺参数和可能遇到的问题分析，以及相应的解决方案。我尤其欣赏书中关于“掩模制造”的讲解。书中详细介绍了不同类型的掩模版（如光刻掩模版、电子束掩模版），以及它们的设计、制造和检测过程。它还分析了掩模版上的关键缺陷（如颗粒、划痕、欠缺），以及这些缺陷对最终器件性能的影响，并提供了有效的缺陷检测和修复方法。这本书，为我提供了宝贵的知识储备，让我能够更自信地应对工作中的各种挑战。

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这本书，简直是我工作台上的“百科全书”。作为一名在半导体行业摸爬滚打了十多年的资深工程师，我一直渴望有一本能够系统性地梳理行业内所有关键制造技术，并提供深度解析的参考书。当我看到《Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology》时，我被它庞大的篇幅和严谨的排版所吸引。它不仅仅是一本技术手册，更像是一部行业发展史的缩影。书中对于每一个制造环节的描述，都力求做到全面、准确、深入。我尤其对书中关于“缺陷控制”的章节印象深刻。它详细列举了在晶圆制造过程中，从材料制备到最终封装，可能出现的各种微观和宏观缺陷，并结合实际的检测技术（如SEM、TEM、AFM）对其进行分析。书中还通过大量的案例研究，展示了如何通过优化工艺参数、改进设备设计、加强洁净室管理等多种手段，来有效降低缺陷率，提升产品良率。这种深入到细节的分析，让我对许多看似微不足道的工艺环节的重要性有了全新的认识。这本书，为我提供了宝贵的知识财富，也让我对这个行业的严谨和精益求精有了更深刻的体会。

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我与这本《Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology》的相遇，可以说是一场恰逢其时的“救赎”。在一次复杂的工艺整合项目中，我遇到了前所未有的技术难题，各种文献资料看得我眼花缭乱，却始终找不到问题的根源。就在我几乎要放弃的时候，一位同事向我推荐了这本书。拿到书后，我立刻被其清晰的结构和详实的论述所吸引。书中对于每一个工艺流程的描述，都做到了层层递进，由宏观到微观，再到具体的参数控制。例如，在“氧化”章节，书中不仅介绍了热氧化、等离子体氧化等不同方法的原理，还详细阐述了氧化速率、氧化层厚度均匀性、以及氧化层中应力等关键因素对器件性能的影响。它还提供了如何通过控制温度、气氛、时间等参数，来获得高质量氧化层的详细指导，并分析了在不同工艺阶段可能出现的氧化缺陷及其成因。这种细致入微的讲解，让我能够迅速定位到项目中遇到的问题，并找到可行的解决方案。这本书，绝对是我职业生涯中一本不可多得的宝贵财富，它不仅解决了我的燃眉之急，更让我对半导体制造工艺有了更深层次的理解。

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我拿到这本《Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology》时，正是我职业生涯的一个关键时期。公司正计划引进一条新的半导体生产线，而我被委以重任，负责其中一个关键工艺的调试和优化。坦白说，我之前对这条生产线的某些核心技术了解并不深入，尤其是涉及到一些最新的材料和设备。当我翻开这本书，首先被它详尽的目录和索引所吸引，几乎涵盖了半导体制造的每一个角落。书中对于每一项工艺的介绍，都不仅仅停留在原理层面，而是深入到具体的设备类型、操作步骤、工艺参数的设定范围以及可能遇到的问题和解决方案。例如，在薄膜沉积章节，书中对化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）的原理、设备结构、适用材料以及工艺窗口进行了详细的描述。我特别关注了关于原子层沉积（ALD）的部分，书中不仅解释了ALD的自限性生长机制，还列举了ALD在栅介质、阻挡层等关键应用中的优势，并提供了不同ALD前驱体和反应条件下的生长速率和薄膜质量的对比数据。这些信息对我来说是极其宝贵的，它直接帮助我理解了新生产线所使用的ALD设备的原理和操作要点，为我后续的调试工作奠定了坚实的基础。这本书，就像是我在黑暗中摸索时手中的火把，让我能够更加清晰地看到前进的道路。

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这本书的厚度本身就足以说明其内容的丰富程度，而当我真正开始阅读时，才发现它的价值远不止于此。在当前半导体行业飞速发展的背景下，想要跟上技术的步伐，掌握最新的制造工艺至关重要。我注意到这本书在编写上，非常注重理论与实践的结合，既有对基础科学原理的严谨阐述，也有对实际生产中常见问题的深入剖析。例如，在离子注入章节，书中详细解释了离子注入的物理过程，包括离子源的工作原理、加速电场的作用、以及离子在晶圆中的沟道效应和能量分布。更重要的是，它还提供了关于不同注入剂量、能量、角度等参数对器件性能影响的实证数据，以及如何通过退火等后处理工艺来修复注入损伤和激活掺杂。我印象特别深刻的是，书中对“沟道长度调制效应”的分析，它不仅给出了相关的理论模型，还结合实际的工艺控制，解释了为何需要精确控制离子注入的剂量和深度，以减小这个效应，从而提升器件的性能和稳定性。这本书，让我对许多我曾经模糊的概念有了清晰而深刻的理解，为我在日常工作中解决技术难题提供了强大的理论支持和实践指导。

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这是一本让我眼前一亮的书，它的出现，填补了我知识体系中长久以来存在的空白。作为一名初入半导体制造行业的工程师，我常常感到信息碎片化，各种零散的知识点堆积在一起，却无法形成完整的认知。在一次行业技术交流会上，我听一位资深专家提到了这本书，并高度评价了其内容的系统性和前瞻性。当我拿到这本书后，我立刻被它流畅且富有逻辑的叙事风格所吸引。它不像我之前读过的很多技术手册那样，仅仅是罗列公式和参数，而是将整个半导体制造的宏观图景呈现在读者面前，然后逐步深入到每一个具体环节。书中对于各种材料的特性、设备的工作原理、工艺流程的设计以及质量控制方法，都进行了深入浅出的讲解。我尤其对书中关于“良率提升”的章节印象深刻。它详细分析了在晶圆制造过程中可能出现的各种缺陷，并提供了相应的检测方法和预防措施。例如，在刻蚀环节，书中详细介绍了干法刻蚀和湿法刻蚀的区别，以及等离子体刻蚀中各种参数（如射频功率、气体流量、反应腔压力）对刻蚀速率、选择比和侧向腐蚀的影响，并结合实际案例分析了如何通过优化工艺参数来减少因刻蚀不均匀或过腐蚀导致的器件失效。这种由表及里、循序渐进的讲解方式，让我在短时间内就建立起对整个制造流程的清晰认识。这本书，不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，在我迷茫时指引方向，在我困惑时提供启迪。

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我必须说，这本书是一项真正的行业里程碑。它以一种令人钦佩的严谨和全面性，梳理了半导体制造的每一个核心环节。当我深入阅读时，我被它对工艺细节的深入挖掘和对原理的清晰阐述所打动。书中在介绍每一个工艺步骤时，不仅仅是简单的描述，而是会深入到其背后的物理化学原理，以及与相关设备和材料的相互作用。例如，在“互连与布线”章节，书中详细阐述了多层金属互连的形成过程，包括介质层的沉积、通孔的刻蚀、金属的填充以及后续的化学机械抛光（CMP）。它详细分析了介质层材料（如二氧化硅、低k材料）的特性、通孔刻蚀的深宽比和侧壁形貌控制、金属填充过程中可能出现的空洞和侧壁粘附问题，以及CMP工艺的关键参数（如研磨压力、转速、化学液配方）对表面平整度和材料去除速率的影响。书中还结合实际的器件结构，解释了如何通过优化布线设计和制造工艺，来减小RC延迟、串扰和电迁移效应，从而提升芯片的性能和可靠性。这本书，为我提供了一个完整的视角来理解复杂芯片的制造过程，并为我在工艺改进和问题诊断方面提供了宝贵的指导。

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当我拿起这本《Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology》时，我带着一种既期待又忐忑的心情。期待的是它能否像宣传的那样，成为我解决工作难题的利器；忐忑的是，我对其中的某些前沿技术了解甚少，担心无法完全消化。然而，当我深入阅读后，我的所有顾虑都烟消云散了。这本书的叙述风格非常独特，它既保持了科学文献的严谨性，又充满了对读者负责的态度。书中在讲解每一个工艺步骤时，都会先回顾相关的物理化学基础，然后引入具体的工艺设备，接着详细阐述工艺参数的选择和优化，最后还会对可能出现的各种问题进行详细的分析和归纳。我尤其欣赏它在“金属化”章节的讲解。书中详细介绍了不同金属材料（如铝、铜、钨）的特性、它们的沉积方法（如溅射、电化学沉积）、以及在互连线形成过程中的关键挑战，例如空洞的形成、电迁移现象等。它还针对这些问题，提供了相应的工艺改进方案和可靠性测试方法。这本书，让我不仅仅是“知道”这些工艺，更是“理解”了它们背后的原理和逻辑，这对于我进行工艺创新和问题诊断至关重要。

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这本书的到来，简直是为我这个在半导体制造领域摸爬滚打多年的老兵注入了一针强心剂。我是在一个偶然的机会下，从一位资深的行业前辈那里得知这本书的。当时，我正为公司一个新项目的技术瓶颈而焦头烂额，无数个夜晚都在查阅各种技术文档和论文，但总感觉缺少一条清晰的脉络。当我拿到这本《Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology》时，我被它厚重的体量和严谨的排版所震撼。翻开第一页，就被它开宗明义的陈述所吸引，那种直击核心、条理清晰的语言风格，瞬间就让我感受到了它的专业性。书中对于整个半导体制造流程的梳理，从硅晶圆的制备，到光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、金属化，再到最后的封装和测试，每一个环节都进行了详尽的阐述。更让我惊喜的是，它并没有停留在理论层面，而是深入到各种工艺参数的控制、设备的选择以及潜在的缺陷分析。例如，在光刻章节，我一直对不同光源（如深紫外光、极紫外光）的衍射极限和分辨率问题感到困惑，书中不仅用清晰的图示解释了光衍射的原理，还详细对比了不同光源在实际生产中的应用优劣，以及如何通过掩模设计和先进光刻技术来克服衍射限制。这对于我们优化产品良率、突破工艺瓶颈提供了宝贵的指导。我特别欣赏它在分析具体工艺问题时，那种抽丝剥茧般的逻辑，能够将复杂的物理化学过程分解成易于理解的步骤，并提供切实可行的解决方案。这本书，绝对是我近几年阅读过的最实用、最有价值的专业书籍之一。

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这本书的内容之详尽，简直超出了我的预期。作为一名长期从事半导体研发的工程师，我一直希望能有一本能够系统性地涵盖从材料制备到器件封装所有关键制造技术的参考书。当我拿到《Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology》时，我被它严谨的结构和对每一个细节的深度挖掘所折服。书中在介绍每一个工艺环节时，都会引用大量的实验数据和理论模型，并对不同工艺参数的选择进行详细的分析和比较。我尤其对书中关于“等离子体刻蚀”章节的讲解印象深刻。书中详细介绍了不同类型的等离子体刻蚀设备（如CCP、ICP），以及它们在工作原理、等离子体特性和应用上的差异。它还深入分析了等离子体刻蚀过程中，自由基的生成与消耗、离子的加速与轰击、以及化学反应与物理溅射的协同作用，并提供了如何通过优化气体组分、射频功率、偏压等参数，来控制刻蚀速率、选择比、各向异性以及侧向腐蚀。书中还针对不同的材料（如二氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺），提供了具体的刻蚀配方和优化建议。这本书，无疑是我进行工艺开发和优化的宝贵资源，它帮助我更好地理解了复杂的刻蚀过程，并指导我进行更有效的实验设计。

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