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出版者:清华大学出版社

作者:李国斌

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:2007-1

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787302141709

丛书系列:

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好的，这是一本关于《现代集成电路设计与制造工艺》的详细图书简介。 --- 现代集成电路设计与制造工艺 ——从硅基材料到先进封装的深度探索 导言：驱动数字世界的基石 在信息技术飞速发展的今天，集成电路（IC）已成为现代社会的心脏和神经系统。从智能手机的尖端处理器到自动驾驶汽车的复杂控制单元，再到支撑全球互联网运行的数据中心服务器，无一不依赖于性能日益强大的集成电路。然而，这些微观尺度的奇迹是如何从沙粒中提炼的硅片上诞生的？它们的设计流程经历了哪些严苛的考验？制造工艺又是如何突破物理极限，实现纳米级的精度？ 《现代集成电路设计与制造工艺》正是为了系统性地解答这些核心问题而编写的权威著作。本书旨在为电子工程、微电子学、材料科学以及相关领域的工程师、研究人员和高年级本科生提供一个全面、深入且与工业实践紧密结合的技术蓝图。我们不仅聚焦于当前主流的CMOS技术，更以前瞻性的视角探讨了下一代器件和制造技术的挑战与机遇。 第一部分：半导体基础与材料科学 本部分奠定了理解现代IC制造所需的理论基础，深入探讨了驱动半导体技术进步的核心材料学和物理原理。 第一章：半导体物理基础回顾 本章首先回顾了晶体结构、能带理论、载流子输运机制（漂移与扩散）等基础概念，并详细分析了P型和N型半导体的掺杂特性。重点讨论了PN结在稳态和动态工作条件下的电流-电压特性，以及齐纳击穿和雪崩击穿的物理机制。 第二章：硅基材料的精炼与准备 集成电路的起点是高纯度硅。本章详述了从石英砂到冶金级硅（MG-Si）的提纯过程，随后重点介绍了电子级硅（EG-Si）的化学气相沉积（CVD）和拉直生长法（CZ法）的工艺细节，包括晶体缺陷的控制（如氧和碳的浓度）。最后，解析了硅锭的切割、研磨、抛光（CMP）技术，以及如何制备具有原子级平坦度的硅衬底，这是后续光刻精度的前提。 第三章：薄膜的生长与沉积技术 在硅片上构建电路需要精确控制多层材料的沉积。本章系统介绍了热氧化、ALD（原子层沉积）和PVD（物理气相沉积，如溅射）等关键技术。特别关注了高K介质材料（High-k/Metal Gate）的引入背景、挑战及其在先进节点中的应用，包括如何通过ALD实现亚纳米级的均匀厚度控制。 第二部分：集成电路的制造工艺流程 这是全书的核心部分，以流程驱动的方式，详细剖析了IC制造的“七步循环”——光刻、刻蚀、掺杂、薄膜沉积、金属化、清洗与检测。 第四章：光刻技术：定义微观世界的画笔 光刻技术是决定集成电路特征尺寸和密度的关键步骤。本章从光刻的历史沿革讲起，详细阐述了光刻系统的组成（光源、掩模、物镜、光刻胶）。重点深入探讨了深紫外（DUV）光刻（ArF液浸式）和极紫外（EUV）光刻的物理原理、挑战与突破。对掩模版（Reticle）的制造、缺陷检测和修复技术进行了详尽的介绍。同时，对图案化技术（Patterning）中的关键参数，如分辨率、套刻精度（Overlay）和关键尺寸（CD）的控制进行了深入分析。 第五章：干法刻蚀与反应离子刻蚀（RIE） 刻蚀是实现图形转移的精确去除过程。本章详细对比了湿法刻蚀与干法刻蚀的优劣，将重点放在了先进的干法刻蚀技术上。深入解析了RIE、高密度等离子体刻蚀（ICP-RIE）的工作原理，如何通过控制离子能量、反应气体配比和基板偏压来实现高深宽比（HARC）结构的各向异性刻蚀。对侧壁保护（Sidewall Passivation）和选择性刻蚀在复杂结构中的应用进行了细致讨论。 第六章：掺杂与离子注入工艺 掺杂是赋予半导体材料特定导电特性的过程。本章详细介绍了离子注入（Ion Implantation）的物理过程，包括离子源的设计、加速器的原理以及不同能量和剂量的控制。讨论了注入后的激活退火（Annealing）技术，如快速热处理（RTP），以修复晶格损伤并激活掺杂剂，这对先进节点中的浅结（Ultra-shallow Junctions）的形成至关重要。 第七章：互连技术与金属化 随着晶体管尺寸的缩小，互连线（Interconnect）的电阻和电容成为限制电路速度的主要瓶颈。本章聚焦于大马士革（Damascene）工艺，详细阐述了铜互连的引入背景、电化学沉积（ECD）技术以及介质层的刻蚀与填充。系统分析了不同层级金属线的电阻、电容、串扰（Crosstalk）对电路性能的影响，并探讨了先进节点中极低介电常数（Low-k）材料的应用。 第三部分：先进节点与未来展望 本部分关注当前行业面临的技术前沿，特别是FinFET、GAA以及新兴材料技术的应用。 第八章：晶体管结构的演进：从平面到三维 本章追溯了晶体管结构从平面MOSFET到应变硅（Strained Si），再到鳍式场效应晶体管（FinFET）的演变历程。深入解析了FinFET的结构优势，包括对短沟道效应的抑制、亚阈值摆幅的改善。随后，本章详细介绍了全环绕栅极（GAA）FET（包括Nanosheet和Nanowire结构）的设计理念、制造挑战，以及它们如何应对极小尺寸下的静电控制难题。 第九章：先进封装与异构集成 集成电路的性能提升已不再仅仅依赖于芯片内部的微缩。本章探讨了先进封装技术的作用，包括2.5D（如硅中介层TSV）和3D堆叠技术。详细介绍了硅通孔（TSV）的制造流程，以及如何通过高密度封装实现芯片间的快速通信和异构集成，从而构建出更强大、更具功耗效率的系统级芯片（SoC）。 第十章：可靠性、良率与测试 制造过程中的每一个步骤都可能引入缺陷，影响器件的长期可靠性和最终良率。本章分析了集成电路制造中常见的失效模式，如电迁移（EM）、热载流子注入（HCI）效应以及静电放电（ESD）保护。同时，详细介绍了半导体制造中的关键计量学（Metrology）和检测（Inspection）技术，以及如何通过先进的良率分析方法（Yield Analysis）来指导工艺优化。 结语 《现代集成电路设计与制造工艺》提供了一条清晰的路径，带领读者从基础的半导体材料学出发，逐步深入到当前最尖端的纳米级制造前沿。本书的编写立足于当前行业标准和未来技术发展趋势，力求实现理论深度与工程实践的完美结合，是半导体领域从业者和学习者不可或缺的参考宝典。

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这本书的排版和设计我真的想好好夸一夸。首先，它的字体大小和行间距都非常适中，长时间阅读眼睛不会感到疲劳，这一点对于我这种需要经常伏案苦读的学生来说，简直太友好了。其次，书中的插图和表格都处理得非常精美，不仅清晰度高，而且布局合理，与文字内容完美结合，能够有效地辅助理解。我尤其喜欢作者在讲解复杂公式或者原理时，会配上一张逻辑清晰的流程图，这比单纯的文字描述要直观得多。而且，书中的重点内容，例如重要的定义、公式或者结论，都会用特殊的字体或者背景色标出，这样我在复习的时候，能够快速抓住核心要点，节省了很多时间。整体来看，这本书的编辑团队是相当专业的，他们真正站在读者的角度去思考，把每一个细节都做到了极致，让这本书不仅仅是一本教材，更是一件值得细细品味的艺术品。

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老实说，我之前对这类技术性很强的书籍总是抱有一种畏难情绪，总觉得内容会枯燥乏味，难以理解。但这本书的出现，彻底改变了我的看法。作者的文笔非常流畅，行文风格既严谨又不失趣味性，在讲解专业知识的同时，还穿插了一些相关的历史典故和技术发展趣闻，这让我在学习过程中感到一种新奇和放松。我能够感觉到作者在写这本书时，倾注了大量的心血，不仅是知识的传授，更是在传递一种对机械工程的热爱和执着。特别是书的结尾部分，作者对未来技术发展趋势的展望，更是让我深受启发，对我的专业选择和学习方向有了更清晰的规划。总而言之，这本书不仅仅是知识的载体，更像是一位良师益友，它点燃了我对机械工程的兴趣，也给了我前进的动力。

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这本书的装帧设计实在令人眼前一亮，封面色彩搭配和谐，字体选择也很讲究，散发出一种严谨而又不失活力的气息。初次翻阅时，纸张的触感就非常舒适，不是那种廉价的滑腻感，而是带着一丝温润的质感，即使长时间翻阅也不会感到疲倦。印刷清晰度也极高，文字轮廓分明，没有任何模糊或重影的现象，这对于阅读密集型内容的图书来说至关重要。尤其是一些复杂的插图和图表，线条流畅，细节丰富，色彩过渡自然，这无疑给阅读体验增添了不少乐趣，让人在枯燥的理论学习中也能感受到一丝视觉上的愉悦。书脊的装订也十分牢固，可以轻松摊平，方便查找和做笔记，这对于学生或者需要反复查阅资料的研究者来说，绝对是一个加分项。我尤其喜欢它那种低调的奢华感，没有过多的装饰，却处处透露出一种对品质的追求，让人忍不住想珍藏。

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读这本书最大的感受就是它的叙述方式非常接地气，就像一位经验丰富的工程师在旁边手把手教你一样。作者在解释那些看似复杂的原理时，总是能用最通俗易懂的语言来阐述，并且善于运用类比和生活中的例子来帮助理解。我记得在讲到某个力学概念时，作者竟然拿我们日常生活中搬家具的场景来比喻，瞬间就把我之前困扰很久的问题给解决了，真是豁然开朗。而且，作者在讲解过程中，还会时不时穿插一些“经验之谈”或者“注意事项”，这些都是在其他教材中很难看到的，它们往往是作者多年实践经验的总结，对于我们这些即将步入实际工作岗位的人来说，简直是无价之宝。这本书没有那种高高在上的理论说教，更多的是一种润物细无声的引导，让我感觉学习的过程不再是单纯的记忆，而是在逐步建立一种解决问题的思维方式。

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这本书的内容，虽然我还没来得及深入研读，但从目录和章节划分来看，就觉得它非常有条理，结构清晰。开篇就用一种非常生动的方式引入了学科的背景和发展历程，这对于我这种初学者来说，极大地降低了学习的门槛，让我能够迅速对这门学科产生兴趣和初步的认知。后续的章节也层层递进，从基础概念到核心理论，再到实际应用，逻辑链条非常紧密，几乎没有断层的地方。我尤其欣赏作者在讲解每一个概念时，都配有大量的图示和实例，这些图示不是简单的示意图，而是经过精心设计的，能够非常直观地帮助理解抽象的理论。而且，作者在选择实例时，也考虑到了多样性，涵盖了不同领域和不同复杂程度的机械系统，这让我能够从多个角度去理解和应用所学的知识。整体感觉这本书的知识体系非常完整，内容翔实，即使是深入钻研，也应该能够找到足够的信息支持。

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