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李惠军著 著

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• 微电子学
• 制造技术
• 电子工程
• IC制造

店铺： 广影图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302370321

商品编码：29692572164

包装：平装

出版时间：2014-09-01

基本信息

书名：集成电路制造技术教程

定价：39.00元

作者：李惠军著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2014-09-01

ISBN：9787302370321

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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李惠军编著的这本《集成电路制造技术教程》本 着深入浅出、通俗易懂、内容全面、操作性强等编写 原则，简化了不少理论性的推导及内容， 使得本书接近于一本较为实用的工具书特征，既符合 本科院校的系统化教学需要，又适用于高等高职高专 类院校的可操作性要求，也可用于半导体器件及集成 电路芯片晶圆制造企业的技术培训。
本课程教学内容讲授现代集成电路制造基础工艺 ，重点阐述核心及关键制造工艺的基本原理。教学 内容共分为15章。前9章以常规平面工艺为主要教学 内容，包括：集成制造技术基础；硅材料及衬 备；外延生长工艺原理；氧化介质薄膜生长；半导体 的高温掺杂；离子注入低温掺杂；薄膜气相淀积工 艺；图形光刻工艺原理；掩膜制备工艺原理等章节。
后6章包括：超大规模集成工艺；集成结构测试图 形；电路管芯键合封装；工艺过程理化分析；管芯失 效及可靠性；芯片产业质量管理等教学内容。
本书内容丰富、文字简练、图文并茂、结合实际 ，较为详尽地阐述了当代集成电路制造领域的核心知 识 点。本课程教学安排为三学分（48学时）为宜，任课 教师可根据本校的教学大纲设置适当取舍教学内容， 统 筹教学学时的安排。

目录

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作者介绍

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李惠军，山东日照人。1952年生于济南。1975年毕业于南京邮电学院一系半导体器件专业。现为山东大学信息科学与工程学院教授、硕士研究生导师，兼任山东大学孟完微电子研发中心主任。中国电子学会《CIE）高级会员，信息产业部《微纳电子技术》特邀编委。 主要教学与科研方向超大规模集成电路制造工艺技术的研究；超大规模专用集成电路（ASIC）的一体化设计研究：超大规模集成电路SOC（片上系统）芯片的下CAD一体化设计、仿真与优化研究深亚微米，超深亚微米及纳米集成化器件ICCAD工艺级与器件物理级可制造性设计领域的硕究。 近年来，承担并完成了三项省、部级科研与教学立项。曾获山东省科学技术进步二等奖一项，山东省省教委科技进步一等奖一项，山东省省级教学成果一等奖一项。山东省省级教学成果二等奖一项{均为首位）。 近五年来，独立编著、主编著作四部：1《计算机辅助设计在微电子技术领域中的应用》ISBN7—5636—1365—x（独立编著），石油大学出版社；2《集成电路制造技术》ISBN7—90033—29—x（主编），山东省出版总社；3《集成电路工艺设计仿真与教学平台》ISBN7—900313—99—O（主编），山东电子音像出版社；4《现代集成电路制造技术一原理与实践》多媒体．交互式、立体化教程ISBN47—89496—924—9（主编），电子工业出版社。近十年，发表学术论文七十余篇。

文摘

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序言

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《集成电路制造工艺原理与实战》 内容梗概： 本书是一本全面深入探讨集成电路（IC）制造工艺的书籍，旨在为读者提供关于半导体器件制造各个环节的详尽知识和实践指导。从硅晶圆的制备到最终的封装测试，本书系统地介绍了每一个关键工艺步骤的物理原理、化学过程、设备需求以及实际操作要点。本书特别强调了工艺参数的控制、质量保障以及新兴技术的发展趋势，力求使读者在掌握基本原理的同时，也能理解现代集成电路制造的复杂性和高精度要求。 第一章：集成电路制造概述 本章首先简要介绍了集成电路的历史发展及其在现代科技中的重要地位。随后，详细阐述了集成电路制造的整体流程，将其划分为前端工艺（晶圆制造）和后端工艺（封装与测试）两大类。读者将了解到，从一块普通的硅晶圆到一块功能强大的芯片，需要经历数百甚至上千个精密且复杂的步骤。本章还探讨了集成电路制造的关键挑战，包括微米/纳米级尺寸的加工精度、洁净室环境的极端要求、以及对材料纯度与稳定性的苛刻标准。最后，为后续章节的学习奠定基础，概述了集成电路制造所需的主要设备和工艺设备。 第二章：晶圆制备与表面处理 作为集成电路制造的基石，本章深入讲解了高纯度硅晶圆的制备过程。内容涵盖从多晶硅的提炼、单晶硅的生长（如直拉法、区熔法），到晶棒的切片、研磨、抛光等一系列物理和化学处理。详细阐述了晶圆表面的平整度、晶体缺陷控制、以及表面化学性质对后续工艺的影响。此外，本章还将介绍晶圆的清洗技术，包括湿法清洗和干法清洗，以及它们在去除表面污染物、控制氧化物和金属残留方面的作用。读者将理解，一个高质量的晶圆是制造高性能集成电路的前提。 第三章：薄膜沉积技术 薄膜沉积是集成电路制造中至关重要的一环，用于在晶圆表面形成各种功能性薄膜，如绝缘层、导电层和半导体层。本章将详细介绍几种主要的薄膜沉积技术，包括： 物理气相沉积（PVD）： 重点讲解溅射（Sputtering）和蒸发（Evaporation）两种方法，包括其工作原理、工艺参数（如真空度、靶材、功率、温度）以及它们在金属互连、阻挡层和缓冲层沉积中的应用。 化学气相沉积（CVD）： 详细介绍等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、低压化学气相沉积（LPCVD）、以及高密度等离子体化学气相沉积（HDPCVD）等多种CVD技术。深入分析反应机理、前驱体选择、温度、压力、气体流量等参数对薄膜质量（如厚度均匀性、致密性、缺陷密度、化学成分）的影响。重点关注二氧化硅（SiO2）、氮化硅（SiN）、氮氧化硅（SiON）、多晶硅（Poly-Si）等常用薄膜的沉积。 原子层沉积（ALD）： 介绍ALD技术的自限性反应原理，以及它在制备超薄、高均匀性、高致密性薄膜方面的独特优势，尤其是在先进逻辑器件和存储器制造中的应用。 第四章：光刻技术 光刻是集成电路制造中最具挑战性的工艺之一，它决定了器件的最小特征尺寸。本章将全面解析光刻技术，从基础的光学原理到先进的曝光技术。 光刻原理： 详细阐述掩模版（Mask）、光刻胶（Photoresist）、曝光光源（如g线、i线、KrF、ArF）以及投影系统（如步进式光刻机、扫描式光刻机）的作用。 光刻胶： 介绍正性光刻胶和负性光刻胶的工作原理，以及光刻胶的配方、涂覆、曝光、显影、硬化等关键步骤。 分辨率与衍射限制： 深入分析光刻分辨率的限制因素，包括光源波长、数值孔径（NA）、光刻胶的特性以及工艺参数。 先进光刻技术： 重点介绍深紫外（DUV）光刻、极紫外（EUV）光刻的原理、设备挑战和应用。同时，还将探讨计算光刻（Optical Proximity Correction, OPC）和掩模版层（Mask Layer）的制造技术，以实现更精细的图案转移。 其他光刻技术： 简要介绍纳米压印光刻（NIL）、电子束光刻（EBL）等非光学光刻技术，及其在特定应用中的作用。 第五章：刻蚀技术 刻蚀是将光刻图案转移到晶圆表面薄膜上的关键工艺。本章将深入探讨各种刻蚀技术。 干法刻蚀（Dry Etching）： 反应离子刻蚀（RIE）： 详细介绍RIE的工作原理，包括等离子体的产生、离子轰击和化学反应的协同作用。分析工艺参数（如气体种类、压力、功率、温度）对刻蚀速率、选择比（Selectivity）、各向异性（Anisotropy）和侧壁形貌的影响。 感应耦合等离子体刻蚀（ICP-RIE）： 介绍ICP-RIE的高密度等离子体产生方式，以及其在高纵横比结构刻蚀中的优势。 定向刻蚀（Directional Etching）： 探讨实现高方向性的刻蚀技术，以满足微小特征的精确图形化。 湿法刻蚀（Wet Etching）： 介绍湿法刻蚀的化学腐蚀原理，以及其在特定材料（如某些金属、氧化物）去除和选择性刻蚀中的应用。分析蚀刻液成分、温度、时间和搅拌等参数的影响。 刻蚀选择比与工艺控制： 重点强调刻蚀选择比（Desired Etch Rate / Undesired Etch Rate）的重要性，以及如何通过工艺优化来提高选择比，保护下层结构。 第六章：离子注入与掺杂 离子注入是实现半导体材料掺杂的重要方法，它用于改变半导体材料的导电类型和载流子浓度，从而形成PN结等器件结构。 离子注入原理： 详细讲解离子源的工作原理、离子束的加速与偏转、以及离子在晶体中的注入过程。 注入参数： 深入分析注入能量、注入剂量、注入角度等关键参数对掺杂深度、浓度分布和晶体损伤的影响。 退火工艺（Annealing）： 重点介绍退火在激活注入的掺杂离子、修复晶体损伤、以及扩散掺杂剂方面的作用。分析快速热退火（RTA）、高温退火等不同退火方式的特点和应用。 其他掺杂方法： 简要介绍扩散掺杂等传统方法。 第七章：化学机械抛光（CMP） CMP技术是将晶圆表面实现纳米级平坦化的关键工艺，它对于多层互连结构的制造尤为重要。 CMP原理： 详细阐述CMP的化学腐蚀和机械研磨协同作用。分析抛光液（Slurry）的成分（如氧化剂、络合剂、研磨颗粒）和抛光垫（Pad）的材料、结构对其性能的影响。 CMP工艺流程： 介绍晶圆在CMP设备上的固定、运动方式，以及工艺参数（如压力、速度、时间）的控制。 平坦化效果与缺陷控制： 重点讨论CMP如何实现全局平坦化（Global Planarization）和局部平坦化（Local Planarization），以及如何有效控制表面划痕、引入的污染物和材料去除不均等缺陷。 第八章：金属互连技术 金属互连是将芯片内部各个器件连接起来形成复杂电路的网络。本章将详细介绍各种金属互连技术。 铜互连（Copper Interconnect）： 重点讲解铜互连的优势，包括低电阻率和优异的抗电迁移性能。深入介绍铜的沉积（如电化学沉积ECD、PVD）和刻蚀（如干法刻蚀）。 铝互连（Aluminum Interconnect）： 介绍铝互连的早期应用和特点，包括其易于刻蚀的优点。 阻挡层与扩散阻挡层： 介绍钽（Ta）、氮化钽（TaN）、钛（Ti）、氮化钛（TiN）等阻挡层材料的作用，以及它们如何防止金属原子扩散，提高互连结构的可靠性。 镶嵌工艺（Damascene Process）与双镶嵌工艺（Dual Damascene Process）： 详细解析这两种先进的互连技术，它们如何实现金属层与介质层的集成，降低互连电阻和电容。 通孔（Via）与接触孔（Contact）的形成： 介绍如何通过光刻和刻蚀技术制作用于层间连接的通孔和器件连接的接触孔。 第九章：介质层材料与隔离技术 介质层材料（如二氧化硅、氮化硅）在集成电路制造中扮演着绝缘和结构支撑的角色。本章将深入探讨。 低介电常数（Low-k）材料： 介绍低k材料的重要性，以及其在减小互连线之间的电容、提高芯片速度和降低功耗方面的作用。详细介绍多种低k材料的种类（如多孔二氧化硅、含碳的有机介质）及其沉积和处理技术。 浅沟槽隔离（STI）： 详细阐述STI技术，包括沟槽的刻蚀、介质层的填充（通常是二氧化硅）以及CMP平坦化，以有效隔离相邻的器件。 场氧化（LOCOS）： 介绍LOCOS技术作为一种较早的隔离技术，以及其优缺点。 第十章：先进制造技术与未来趋势 本章将展望集成电路制造领域的最新进展和未来发展方向。 三维集成（3D IC Integration）： 介绍垂直堆叠芯片的优势，包括提高密度、缩短互连长度和增强性能。涵盖晶圆键合（Wafer Bonding）、垂直互连（Through-Silicon Vias, TSVs）等关键技术。 纳米线/纳米管器件： 探讨基于纳米材料的新型器件结构和制造挑战。 新材料与新工艺： 介绍如高迁移率沟道材料（如III-V族化合物）、新型栅介质材料（如高k栅介质）以及下一代光刻技术（如EUV Lithography）的最新进展。 人工智能在制造中的应用： 探讨AI技术如何用于工艺优化、缺陷检测、设备预测性维护等，以提高生产效率和产品良率。 可持续制造： 讨论在集成电路制造中如何减少能源消耗、化学品使用和环境污染。 第十一章：封装与测试 尽管封装和测试属于后端工艺，但它们是保证芯片最终功能和可靠性的重要环节。 封装技术： 介绍各种封装形式，如引线键合封装（Wire Bonding）、倒装芯片封装（Flip-Chip）、晶圆级封装（Wafer-Level Packaging）以及先进的3D封装技术。重点讲解封装材料、工艺流程以及它们对芯片性能和可靠性的影响。 测试技术： 详细介绍在晶圆级（Wafer Sort）和成品级（Final Test）进行的各种电学测试、功能测试和可靠性测试。讲解测试设备、测试方法以及测试数据分析。 缺陷分析与失效分析： 介绍集成电路制造过程中常见的缺陷类型，以及如何通过各种分析手段（如扫描电子显微镜SEM、透射电子显微镜TEM、能谱分析EDS）对失效芯片进行分析，找出根本原因并加以改进。 本书特色： 理论与实践相结合： 每一章节都力求在讲解原理的同时，结合实际的工艺流程和参数设置，帮助读者建立直观的理解。 图文并茂： 包含大量的示意图、流程图和照片，直观展示工艺步骤和设备结构，降低阅读难度。 前沿性： 涵盖了当前和未来集成电路制造领域的热点技术和发展趋势。 系统性： 从晶圆制备到最终封装，全面覆盖集成电路制造的各个环节。 面向读者： 适合集成电路设计、制造、测试等相关领域的工程师、研究人员以及高等院校相关专业的学生阅读。 通过阅读本书，读者将能够建立起一套关于集成电路制造的系统性知识体系，理解现代芯片制造的复杂性与精密性，为在该领域深入学习和职业发展奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在校学生，选这本作为专业课的参考书，主要是因为推荐的人比较多。读完第一章后，我的感受是，作者的文笔非常流畅，不像一些技术书籍那样晦涩难懂，读起来相对轻松愉快。它用一种比较亲近读者的口吻来介绍那些原本听起来非常高大上的概念，比如原子层沉积（ALD）的机理，用了很多类比的手法，这对于我这种刚接触这块知识的人来说，极大地降低了理解门槛。不过，我注意到书中对一些新兴技术的介绍似乎更新得不够及时。例如，在讨论先进封装（Advanced Packaging）时，对3D堆叠和异质集成（Heterogeneous Integration）的介绍就比较基础，很多近两年业界爆出的新进展和新材料体系都没有被涵盖进来。另外，书中提供的习题部分设计得有些简单，大多是概念性的回顾，缺乏那种需要进行定量分析和实际计算的复杂题目。因此，虽然作为入门读物很友好，但如果想通过这本书来为参加竞赛或者做毕业设计准备扎实的技术功底，可能还是需要多花精力去查找最新的学术论文和行业报告来补充信息差。

评分☆☆☆☆☆

我主要关注的是本书在工业应用实例上的展现力。坦率地说，我希望这本书能多一些“实战经验”的分享，而不是纯粹的理论推导。比如，当提到CMP（化学机械抛光）这个关键步骤时，我期待看到的是不同设备厂商的CMP机台在实际应用中的性能对比，不同研磨液配方的优缺点分析，以及如何通过优化工艺参数来解决划痕、粘附物等典型的“疑难杂症”。这本书确实提到了CMP的原理，描述了研磨垫的结构，但这些信息更多是教科书式的描述。很多我们实际生产中遇到的“Know-How”，比如如何处理晶圆边缘效应，或者如何进行在线污染监测，这些宝贵的经验性知识在这本书里几乎找不到踪影。它更侧重于“是什么”和“为什么”，而“如何做”的实操细节，尤其是那些被行业内部视为核心机密的经验技巧，则被明显地省略了，这使得这本书的实用价值大打折扣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计倒是挺考究的，封面那种哑光质感，拿在手里感觉挺有分量的。我原本是冲着它名字里那个“教程”二字去的，想着能系统地梳理一下半导体制造的流程。拿到手后翻看目录，发现内容覆盖的知识点还挺广的，从硅晶圆的准备到最后的封装测试，几乎把整个产业链的环节都点到了。不过，作为一本“教程”，我个人期待的是那种层层递进、由浅入深的讲解方式，最好能配上大量的图示和具体的工艺参数作为佐证。我发现这本书在理论阐述上还是下了功夫的，对一些基础物理和化学原理的引用也比较扎实。但就实际操作层面的指导而言，比如某个具体的光刻步骤中，如何调整关键参数以应对不同光刻胶的特性变化，或者在刻蚀过程中如何精确控制选择比，这些细节性的、能直接帮助工程人员解决现场问题的部分，感觉略显单薄。它更像是一本高屋建瓴的概览手册，适合初次接触该领域的人建立宏观认知，但对于想要深入钻研特定工艺难题的工程师来说，可能需要再搭配其他更专业的参考资料。整体上，它在知识的广度上表现不错，但深度上略有遗憾，希望后续版本能在这方面有所加强。

评分☆☆☆☆☆

从一个跨学科研究者的角度来看这本书，我发现它在技术整合度上做得不错，至少在理论层面，它试图将物理、化学、材料学紧密地联系起来。书中在讲解薄膜沉积时，对等离子体反应动力学的描述还是相当专业的，涉及到了一些高阶的电磁场理论，这让我这个背景略偏材料的人也得以一窥半导体物理的深层奥秘。但是，这本书的另一个缺点是，它似乎没有充分考虑到当前半导体制造中越来越重要的“软件和数据管理”环节。如今的制造，数据采集、SPC（统计过程控制）、良率管理系统（YMS）的重要性已经和硬件工艺本身一样关键了。然而，这本书对这些信息管理系统和数字化转型的讨论几乎是空白的，它停留在对物理制造步骤的详尽描述上，却忽略了现代晶圆厂是如何通过海量数据流来优化和控制这些物理过程的。这本书的视野略显传统，没有充分体现出21世纪智能制造对传统半导体工艺提出的新要求和新挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的最大印象是它的结构组织非常严谨，几乎每一个章节的过渡都显得非常自然。从材料科学的本源讲起，逐步过渡到器件结构，再到复杂的制造流程，逻辑链条清晰可见，这对于我这种喜欢按部就班学习的人来说，简直是福音。我特别欣赏它在描述工艺流程时，那种“时间轴”的叙事方式，让你仿佛置身于洁净室里，看着硅片一步步被加工。然而，这种严谨也带来了一点小小的副作用——那就是整体的阅读节奏被拉得有点慢。某些章节对背景知识的铺陈显得有些冗长，比如在讲解光刻胶化学成分时，花了大篇幅去介绍各种单体和聚合反应，虽然有助于理解，但对于已经对有机化学有一定基础的读者来说，显得有些重复劳动。我更希望看到的是对工艺窗口（Process Window）的敏感性分析，比如在一个特定的工艺步骤中，温度、压力、时间这几个关键变量是如何相互制约，并直接影响最终良率的量化模型，这部分在书中探讨得不够深入，略显不足。