硅集成电路工艺基础

硅集成电路工艺基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京大学出版社
作者:关旭东
出品人:
页数:349
译者:
出版时间:2003-1
价格:40.00元
装帧:
isbn号码:9787301065075
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

《普通高等教育"十五"国家级规划教材•硅集成电路工艺基础》系统讲述了硅集成电路制造中的单项工艺,内容主要包括硅的晶体结构、氧化、扩散、离子注入、物理气相淀积、化学气相淀积、外延、光刻与刻蚀、金属化与多层互连,最后介绍了CMOS集成电路、双极集成电路以及BiCMOS集成电路的工艺集成。此外,对新工艺、新技术、集成电路工艺技术的发展趋势以及新结构器件对集成电路制造工艺提出的新要求等方面也作了介绍。《普通高等教育"十五"国家级规划教材•硅集成电路工艺基础》可作为高等学校微电子专业本科生和研究生的教材或参考书,也可供从事集成电路制造的工艺技术人员阅读。

好的,这是一份详细的图书简介,内容围绕“硅集成电路工艺基础”之外的领域展开,力求内容充实且自然流畅: --- 《高精度光刻系统:原理、设计与应用前沿》 图书简介 随着信息技术的飞速发展,对芯片性能的要求已不再局限于单一的电路设计优化,而是越来越依赖于底层制造工艺的极限突破。在现代半导体制造流程中,光刻技术无疑是决定集成电路特征尺寸和密度的核心瓶颈。本书《高精度光刻系统:原理、设计与应用前沿》并非聚焦于硅材料本身或基础的晶体管工艺,而是深入探讨支撑现代先进制程的复杂光刻装备——特别是浸没式深紫外(DUV)及极紫外(EUV)光刻系统的工程实现与前沿挑战。 本书的编写旨在为光刻系统工程师、精密光学设计人员、以及致力于半导体设备研发的高级科研人员提供一本详尽的技术参考和深入的学习指南。我们避开了对硅晶圆材料学和基础半导体物理的探讨,将全部焦点集中在如何精确地将光刻掩模上的微观图案,以纳米甚至亚纳米的精度转移到光敏聚合物(光刻胶)上,这是一个涉及光学、机械、控制和软件工程的复杂交叉学科。 第一部分:光刻系统光学基础与成像理论的深化 本部分首先建立了高级光刻系统的理论框架。不同于基础工艺书籍可能提及的简单光学成像原理,本书从瑞利判据的扩展应用开始,详细剖克普勒(Keplerian)和休斯顿(Huygensian)投影系统的优化策略。我们着重分析了遮蔽效应(Mask Blurring)、光刻胶的化学放大机制(CAR)与对比度优化之间的相互作用。 核心章节详细阐述了数值孔径(NA)的极限以及有效数值孔径(ENA)的设计理念。对于浸没式光刻,本书投入大量篇幅分析了液滴光学界面(Water-Immersion Interface)的声子散射、热畸变控制以及高折射率液体介质的纯净度要求,这些都是保证成像质量的关键,但通常在基础工艺介绍中被一笔带过。 第二部分:极紫外光刻(EUVL)系统的工程奇迹 EUV光刻是本书的重中之重,因为它完全颠覆了传统的光学设计范式。由于没有任何材料能有效地在13.5nm波长下透射,EUV系统被迫采用全反射光学设计。 我们详细剖析了EUV系统的三大工程难点: 1. 高功率光源的产生与收集: 深入探讨了激光等离子体(LPP)光源的产生机理、等离子体团的捕获技术,以及最关键的波长选择性收集镜(BSC)的多层膜堆叠设计(Bragg Reflectors)。这不是简单的反射,而是基于量子力学和电磁波理论的超精密镀膜技术。 2. 真空环境与污染控制: EUV光在空气中被强烈吸收,系统必须工作在高度真空环境中。本书分析了真空对光学元件的热稳定性和对光刻胶化学反应的潜在影响,特别是光刻胶残留物(Sticking/Contamination)对后续曝光批次的累积破坏。 3. 高精度掩模与检测: EUV掩模是反射式的,其缺陷检测难度远高于透射掩模。我们将介绍离线计量(Offline Metrology)和在线缺陷审查(In-situ Review)的技术,以及如何通过像素级图案的相位控制(Phase Shifting Masks, PSM)来补偿图案失真。 第三部分:精密机械与实时控制系统 光刻机的核心性能,即图案的套刻精度(Overlay Accuracy),直接取决于其机械和控制系统的稳定性。本书将目光投向了驱动这些系统的精密工程。 我们详细考察了空气轴承(Air Bearings)和线性电机驱动系统的设计原理,它们如何实现皮米级别的运动控制。特别关注零漂移(Zero Drift)和振动隔离(Vibration Isolation)技术的实现,包括主动式隔振平台和基于激光干涉仪的反馈回路。 实时控制部分聚焦于焦深控制(Focus Control)和套刻误差实时补偿。这涉及复杂的算法,如卡尔曼滤波和预测控制,用于实时修正由温度梯度、气流扰动和设备自身磨损引起的系统误差。我们分析了曝光过程中,如何利用过程误差前馈(PEF)和过程误差反馈(PER)架构,将测量到的误差快速映射并补偿到下一组曝光中去。 第四部分:先进分辨率增强技术(RET)与工艺集成 为了在现有NA限制下继续缩小特征尺寸,RET技术至关重要。本书详细分析了源-掩模优化(SMO)、辅助特征(Assist Features)的设计规则,以及如何通过OPC(Optical Proximity Correction)软件算法,迭代地修正掩模图形,以预先补偿光刻过程中的衍射和散射效应。 最后,本书探讨了先进的多图案技术(Multi-Patterning),如LELE(Litho-Etch-Litho-Etch)和SADP(Self-Aligned Double Patterning)的工艺流程管理。这部分内容不再关注硅的刻蚀本身,而是专注于如何通过两次或多次光刻步骤,精确地对准和叠加图案,从而实现超高密度的集成,强调了两次光刻之间图案转移精度和对准精度的严苛要求。 总结 《高精度光刻系统:原理、设计与应用前沿》是一部聚焦于“如何将光打准”的专业书籍。它不涉及半导体器件物理、CMOS设计流程或硅晶圆的清洗与薄膜生长,而是将光刻机视为一个独立的、高度复杂的精密工程系统来剖析。读者将从中获得对现代半导体制造“引擎”运作机制的透彻理解。

作者简介

目录信息

前言第一章 硅的晶体结构 1.1 硅晶体结构的特点 1.1.1 晶胞 1.1.2 原子密度 1.1.3 共价四面体 1.1.4 晶体内部的空隙 1.2 晶向、晶面和堆积模型 1.2.1 晶向 1.2.2 晶面 1.2.3 堆积模型图 1.2.4 双层密排面 1.3 硅晶体中的缺陷 1.3.1 点缺陷 1.3.2 线缺陷 1.3.3 面缺陷 1.3.4 体缺陷 1.4 硅中杂质 1.5 杂质在硅晶体中的溶解度 参考文献第二章 氧化第三章 扩散第四章 离子注入第五章 物理气相淀积第六章 化学气相淀积第七章 外延第八章 光刻与刻蚀工艺第九章 金属化与多层互连第十章 工艺集成附录缩略语及物理量
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书给我的感觉,就像是为我量身定制的集成电路工艺入门指南。它以极其清晰的逻辑和条理,将繁杂的工艺流程分解成一个个易于理解的单元,并且每个单元都辅以恰当的图示和详细的文字说明。我尤其欣赏书中对“清洁”在集成电路制造中的重要性强调。作者通过生动的比喻,比如将灰尘比作“灾难”,将洁净室比作“无菌实验室”,让我深刻认识到,微米级甚至纳米级的制造过程中,一个微小的颗粒都可能导致整个芯片报废。书中对于各种清洗方法的原理和应用场景的讲解,也非常详尽,让我对各种化学试剂的特性和作用有了更深入的了解。另外,书中对“应力”在器件性能中的影响的分析,也让我耳目一新。我之前只知道应力会影响材料,但从未想到它在集成电路器件中扮演如此重要的角色,甚至可以通过人为引入应力来提升器件性能。这本书让我意识到,工艺的每一个细节都蕴含着深厚的学问,都需要精心的设计和控制。

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这本书给我留下了极其深刻的印象,甚至可以说是颠覆了我之前对集成电路设计的一些固有认知。首先,它在讲解基础概念时,并非简单地罗列术语,而是循序渐进地将复杂的原理层层剥开,让你在理解基本概念的同时,也能自然而然地掌握其背后的物理机制。例如,在讲解MOSFET的栅极结构时,作者没有止步于“栅极、氧化层、半导体”,而是深入到了电场如何穿过氧化层,以及在不同偏置电压下,沟道中的载流子是如何被感应出来的,甚至还探讨了量子效应在微观尺度上的体现,这对于我这个初学者来说,简直是打开了新世界的大门。我尤其欣赏书中对工艺流程的细致描绘,从硅衬底的制备,到光刻、刻蚀、薄膜沉积等一系列步骤,每一个环节都如同电影般在我脑海中真实地呈现。书中不仅介绍了这些工艺的“是什么”,更重要的是“为什么”要这么做,每一个步骤的优化都直接关系到最终芯片的性能和良率,这种深入浅出的讲解方式,让我深刻理解了“制造”在集成电路设计中的核心地位。我常常在阅读过程中,会忍不住拿起笔来,在书页边缘记录下自己的思考和疑问,这足以证明这本书激发了我极大的学习热情和求知欲。它并非枯燥的技术手册,而更像是一位经验丰富的导师,耐心地引导你一步步走向集成电路工艺的殿堂,让你在享受知识的同时,也感受到技术背后的魅力与智慧。

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我之所以对这本书如此推崇,是因为它以一种极为系统和全面的方式,为我展现了硅集成电路工艺的宏大图景。它不仅仅是关于单一样品的制造,而是涉及到了从材料选择、晶体管构建、互连布线,到封装测试的整个产业链条。我特别喜欢书中对“良率”和“成本”这两个关键因素的深入探讨。作者通过大量的数据和案例,让我认识到,在实际的芯片生产中,每一个工艺环节的优化都直接关系到最终的成本和良率。这让我明白,集成电路制造不仅仅是技术活,更是一门经济学。书中对“EDA工具”在工艺设计和仿真中的作用的介绍,也让我看到了现代集成电路设计与制造的协同性。让我印象深刻的是,书中还对“知识产权保护”和“行业标准”等非技术性因素进行了探讨,这让我看到了一个成熟产业所具备的完整生态。总而言之,这本书不仅仅是一本技术教材,更是一部关于集成电路产业发展的百科全书,它让我对这个行业有了更深刻的理解和敬意。

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这本书的文字风格简洁明快,却又不失学术的严谨性。作者在讲解复杂的工艺原理时,善于运用类比和形象化的语言,将抽象的概念变得生动有趣。比如,在讲解“外延生长”时,作者用“给土地施肥,让它长出更优质的庄稼”来比喻,让我一下子就理解了其核心思想。我尤其喜欢书中对“掺杂”工艺的讲解。作者详细分析了不同掺杂剂(如磷、砷、硼)的特性,以及它们如何通过离子注入或扩散等方式,改变硅的导电类型和载流子浓度。书中还探讨了掺杂浓度对器件性能的影响,以及如何通过精确控制掺杂过程来优化器件特性。这让我明白,看似简单的“改变材料性能”背后,蕴含着如此复杂的科学原理和精密的工艺控制。此外,书中对“退火”工艺的讲解也让我受益匪浅。我之前只知道退火可以“软化”金属,但这本书让我了解到,在集成电路制造中,退火的作用远不止于此,它可以用来消除晶格缺陷、促进扩散、形成金属硅化物等,是影响器件性能的关键步骤。

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这本书的价值,体现在它不仅仅传授了知识,更培养了我的工程思维。作者在讲解每一个工艺时,都不仅仅停留在“是什么”和“怎么做”,而是深入探讨“为什么”要这样做,以及这样做可能带来的潜在问题和解决方案。比如,在讲解“刻蚀”工艺时,作者详细分析了干法刻蚀和湿法刻蚀的优缺点,以及它们在不同场景下的应用。更重要的是,书中还探讨了刻蚀过程中可能出现的“侧向刻蚀”和“过刻蚀”等问题,并给出了相应的控制方法。这让我深刻理解到,在集成电路制造中,每一个环节都需要精密的权衡和控制,以达到最佳的性能和良率。我尤其欣赏书中关于“可靠性”的章节。作者详细分析了不同类型的器件失效机制,如热载流子效应、电迁移、栅氧化层击穿等,并给出了相应的预防措施。这让我认识到,制造出能够稳定工作的芯片,比单纯地制作出能够工作的芯片更具挑战性,也更具价值。

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这本书的阅读体验,就像是在一次精彩的工厂参观。作者以一种沉浸式的方式,带领我一步步走进芯片制造的每一个环节。我被书中对“光刻”技术的细致描述所深深吸引。作者不仅仅介绍了光刻机的原理和类型,还深入探讨了不同波长光源(如深紫外光、极紫外光)的优缺点,以及它们对分辨率和工艺复杂度的影响。更让我印象深刻的是,书中对“掩模版”制作的讲解。我之前从未想过,一块小小的掩模版,竟然需要如此高的精度和复杂的制造工艺,它直接决定了芯片的最终图形。这本书让我对“设计”与“制造”之间的紧密联系有了全新的认识。此外,书中对“互连”技术的讲解也让我大开眼界。我一直以为芯片就是由一个个晶体管组成的,却忽略了将这些晶体管连接起来的“道路”同样至关重要。书中对多晶硅、金属栅极、铜互连等技术的详细介绍,让我明白了如何构建一个高效、低延迟的芯片内部通信网络。

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坦白说,当我拿到这本书时,并没有抱太高的期望,毕竟“基础”这两个字常常意味着枯燥和理论化。然而,《硅集成电路工艺基础》却完全打破了我的预设。它并没有一味地堆砌公式和图表,而是巧妙地将理论知识融入到实际的工艺流程中,使得每一个抽象的概念都变得触手可及。比如,书中在讲解CMOS反相器的失效模式时,不仅仅给出了几个简单的错误图示,而是详细分析了不同工艺缺陷(如栅氧化层击穿、漏电流增大、阈值电压漂移等)是如何产生的,以及它们如何一步步导致电路失效,并且还给出了相应的工艺改进建议,这让我意识到,好的设计往往离不开对工艺细节的深刻理解。我特别喜欢书中对晶体管物理特性的探讨,作者通过生动的类比和图示,将复杂的半导体物理效应解释得浅显易懂,例如,将少数载流子注入比作“意外访客”,将表面态的陷阱比作“收费站”,这些形象的比喻极大地降低了理解门槛。更让我惊喜的是,书中还穿插了一些历史上重要的工艺突破和技术演进的案例,这些历史的沉淀,不仅增加了阅读的趣味性,更让我看到了整个集成电路产业波澜壮阔的发展历程,从而对所学知识有了更宏观和深刻的认识。这本书的价值,远不止于知识的传授,更在于它点燃了我对集成电路工艺研究的浓厚兴趣,让我迫切地想要深入了解更多。

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《硅集成电路工艺基础》这本书,以其严谨的学术态度和生动的教学风格,为我打开了集成电路工艺世界的大门。我原以为这类专业书籍会充斥着晦涩难懂的公式和枯燥乏味的理论,但这本书却彻底颠覆了我的看法。作者在讲解每一个技术点时,都辅以大量的图示、表格和实际案例,将抽象的概念形象化、具体化,使得即便是我这样的初学者,也能轻松理解。例如,在讲解不同类型光刻胶的特性时,书中不仅给出了它们的化学结构和响应曲线,还通过模拟图展示了光刻胶在曝光和显影过程中的变化,让我直观地看到了它们是如何将掩模版上的图形转移到硅片上的。更让我赞叹的是,书中对各种工艺缺陷的分析,堪称教科书级别的。它不仅仅列举了常见的缺陷类型,更深入剖析了产生这些缺陷的根本原因,以及对器件性能造成的具体影响,甚至还给出了相应的预防和修复措施。这种“治病求本”的讲解方式,让我受益匪浅。我经常会反复阅读书中关于“良率提升”和“可靠性分析”的部分,因为这直接关系到芯片的商业价值和用户体验,而这本书在这方面提供了非常系统和深入的指导。

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我不得不说,这本书的深度和广度都超出了我的想象。它不仅仅停留在对各种工艺的表面介绍,而是深入到了每一个工艺背后的物理原理和化学反应。比如,在讲解化学机械抛光(CMP)时,作者并没有简单地描述其功能,而是详细分析了抛光液的成分、纳米颗粒的尺寸和分布、抛光垫的材料和结构,以及它们如何协同作用,实现对硅片表面纳米级的平坦化。这种对细节的极致追求,让我深刻体会到了集成电路制造的精密性。我最喜欢的部分是书中对“摩尔定律”的延伸解读。它不仅仅是简单地将晶体管尺寸缩小,而是详细阐述了为了支撑这种缩小,材料科学、设备制造、EDA工具等各个方面所经历的巨大变革。这本书让我看到了集成电路产业是一个高度协同、不断创新的生态系统。同时,书中对未来工艺发展趋势的展望,也让我深受启发。作者对新材料、新结构、新工艺的介绍,让我看到了集成电路领域无限的可能性,也激发了我对未来技术发展的浓厚兴趣。

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这本书的结构设计堪称一绝,给我带来了前所未有的学习体验。它没有采取传统的、按部就班的讲解方式,而是巧妙地将不同章节的知识点串联起来,形成了一个相互呼应、层层递进的知识网络。例如,在介绍晶体管的电学特性之前,作者会先详细讲解与之相关的材料特性和掺杂工艺,这样一来,读者在理解电学特性时,就已经对它们的物理基础有了初步的认识,从而避免了“知其然不知其所以然”的困境。我尤其欣赏书中对不同工艺技术之间的相互制约和影响的阐述。书中并没有将每一种工艺孤立地讲解,而是强调它们之间的协同作用。比如,在讨论光刻技术时,作者会深入分析其分辨率与材料敏感度、曝光剂量、显影时间等多个因素的关联,并且在后续章节中,会进一步探讨这些光刻工艺参数对后续刻蚀、离子注入等工艺的影响,以及最终对器件性能的影响。这种系统性的讲解,让我能够从宏观的角度去理解整个集成电路的制造流程,并认识到每一个环节的微小改动都可能对最终产品产生蝴蝶效应。这本书让我深刻体会到了“牵一发而动全身”的道理,也让我对集成电路工艺的复杂性和精妙性有了更深刻的认识。

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充实一遍!拾起!

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少的可怜的微电子知识,就来自于当年的 它了~

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充实一遍!拾起!

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工艺这事儿,还是各种实验各种文献各种数据庞杂地堆起来的,弄成教材,总感觉有点别扭。不过这书用来查阅,还是不错。

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一个学期见证完授课老师朗诵技巧的飞速提升,现在该锻炼自己的背诵能力了。 @2017-05-28 08:36:59

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