超大规模集成电路技术基础 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:李兴主编

出品人:

页数:262

译者:

出版时间:1999-5

价格:35.00元

装帧:平装

isbn号码:9787505351950

丛书系列:

图书标签:

1
集成电路
超大规模集成电路
VLSI
芯片设计
半导体
电子工程
数字电路
模拟电路
工艺
EDA

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具体描述

本书系统地介绍了超大规模集成电路工艺理论和工艺方法。全书共九章，包括光刻、掺杂、氧化及热处理品、薄膜工艺基础与物理气相沉积、化学气相沉积、刻蚀、平坦化与多重内连线工艺及超大规模集成电路工艺汇总等。

《半导体制造的魔法：从硅片到芯片的奇幻之旅》本书将带领您踏上一段扣人心弦的旅程，探索支撑现代数字世界的基石——半导体芯片的诞生过程。我们不会深入探讨超大规模集成电路（VLSI）技术的深层理论和复杂设计，而是聚焦于那些构成每一颗芯片的微观世界里，令人惊叹的物理和化学转换，以及它们是如何在精密的工业流程中一步步实现的。想象一下，一片小小的硅片，如何通过一系列令人眼花缭乱的步骤，最终蜕变成承载着我们生活无数便利的处理器、存储器和传感器？这本书就是您揭开这层神秘面纱的钥匙。第一章：纯净的起点——硅的蜕变我们从最基础的原材料——二氧化硅（沙子）开始。您将了解到，如何将看似普通的沙子提炼出超高纯度的多晶硅，这是制造高性能半导体的关键。我们将详细介绍区域熔炼法和西门子法等提纯工艺，让您理解为何一丝杂质都可能对最终芯片的性能产生致命影响。接着，您将跟随我们进入晶体生长环节。单晶硅锭是如何在高温下，通过直拉法（Czochralski process）或区熔法（Float-zone process）缓慢拉伸成一根根直径数十厘米、长度近两米的巨大圆柱体？我们将解释晶体的取向、晶面以及它们的形成对后续制造步骤的影响。最终，这些晶体将被切割成薄薄的晶圆，成为后续所有工艺的画布。第二章：微缩的艺术——图案的雕刻当晶圆准备就绪，接下来的挑战是如何在比头发丝还要细微得多的尺度上，雕刻出成亿万计的晶体管和连接线。本书将重点介绍光刻（Photolithography）这一核心技术。您将看到，如何利用特殊的感光材料（光刻胶）覆盖在晶圆表面，然后通过高精度的掩模版（Mask）和紫外光，将预先设计好的电路图案“印刷”上去。我们会详细解释光刻机的运作原理，从紫外光源的种类（如g线、i线、深紫外光DUV、极紫外光EUV），到光学系统的设计，再到对准技术的精密度。您还将了解到，如何通过多次重复的光刻过程，叠加形成层层叠叠的复杂电路结构。第三章：物质的层叠——薄膜的沉积与蚀刻在光刻图案形成之后，就需要通过沉积（Deposition）和蚀刻（Etching）技术来构建三维的电路结构。本书将深入浅出地介绍化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）等方法，这些技术能够在晶圆表面生长出薄如蝉翼的导体、绝缘体和半导体薄膜。您将理解，不同材料的薄膜特性如何影响着芯片的电学性能。与此同时，蚀刻技术则扮演着“雕刻师”的角色，将不需要的材料移除，从而显现出图案化的结构。我们将重点讲解湿法蚀刻（Wet Etching）和干法蚀刻（Dry Etching），特别是等离子体蚀刻（Plasma Etching）和反应离子束蚀刻（RIBE）。您将看到，如何在精确控制下，将一层层材料“削去”，形成沟槽、柱体以及连接电路的通道。第四章：无形的连接——互连的奥秘即使有了数以亿计的晶体管，它们也需要被“连接”起来才能协同工作。本书将聚焦于芯片内部的互连技术。您将了解到，金属导线（如铝、铜）是如何通过多次沉积和蚀刻过程，形成复杂的网络，为电流在各个器件之间穿梭提供通路。我们将探讨铜互连技术的发展，以及其在低电阻和高速度方面的优势。同时，也会介绍化学机械抛光（CMP）这一至关重要的工艺，它能够保证每一层的表面平整，为后续工艺的精确进行奠定基础。第五章：最后的考验——封装与测试当芯片的基本结构建造完成，还需要经过一系列严苛的考验和最后的“穿衣戴帽”，才能走到我们手中。本书将带您了解芯片的封装（Packaging）过程。您将看到，为什么需要将裸露的芯片封装起来，以保护它免受物理损伤、环境污染，并提供与外部电路连接的接口。我们将介绍各种封装形式，从传统的引线框架封装（Leadframe Package），到现代的球栅阵列封装（BGA）和晶圆级封装（WLP）。您还将了解到，芯片测试（Testing）的重要性，以及在生产的各个阶段，如何通过一系列的电学和功能性测试，确保每一颗芯片都符合设计规范，剔除不合格品。《半导体制造的魔法》是一次对科技奇迹的探索，一次对微观世界的沉浸式体验。它不追求对复杂设计的深入剖析，而是力求展现从一块石头到一颗强大芯片的每一个关键节点，以及其中蕴含的科学智慧和工程巧思。如果您对驱动我们数字世界运转的微小奇迹充满好奇，那么这本书将为您揭开那层神秘的面纱，让您惊叹于人类在微纳尺度上创造的非凡成就。

作者简介

目录信息

第一章　硅的晶体结构
1.1　硅晶体结构的特点
1.2　硅晶体中的缺陷和杂质
1.2.1　点缺陷
1.2.2　线缺陷
1.2.3　面缺陷和体缺陷
1.2.4　硅中的杂质
1.2.5　杂质在硅晶体中的溶解度
1.3 切克劳斯基（CZ）晶体生长
1.3.1　晶体生长理论
1.3.2　晶体生长规范
1.3.3　杂质和缺陷的考虑
1.3.4　晶体的特性和检验
1.4　硅的整形
1.4.1　整形加工
1.4.2　腐蚀
1.4.3　抛光
1.5　小结与展望
参考文献
第二章　光刻
2.1　光刻工艺流程
2.1.1　光刻胶
2.1.2　涂胶
2.1.3　前烘（软烤）
2.1.4　曝光
2.1.5　烘烤
2.1.6　显影
2.1.7　坚膜
2.2　分辨率
2.3　紫外线曝光
2.4　X射线曝光与电子束曝光
2.4.1　X射线曝光
2.4.2　电子束曝光
2.5　小结与展望
第三章　掺杂
3.1 扩散
3.1.1 固体中的扩散模型
3.1.2　菲克一维扩散模型
3.2　测量技术
3.2.1　结深和薄层电阻
3.2.2　剖面分布测量
3.3 离子注入
3.3.1　原理
3.3.2　设备
3.3.3　工艺技术
3.3.4　应用
3.4　小结与展望
第四章　氧化及热处理
4.1　二氧化硅的结构及性质
4.1.1　结构
4.1.2　二氧化硅的主要性质
4.1.3　二氧化硅的掩蔽作用
4.2　硅的热氧化
4.2.1　干氧氧化
4.2.2　水汽氧化
4.2.3　湿氧氧化
4.3　椭偏光法测量二氧化硅薄膜厚度
4.4 热处理
4.4.1　退火
4.4.2　硅化反应
4.4.3　熔流
4.4.4　固化
4.5　快速热处理
4.6　小结与展望
第五章　薄膜工艺基础与物理气相沉积
5.1　薄膜沉积原理
5.1.1　沉积现像
5.1.2　形成晶核
5.1.3　晶粒成长
5.1.4　聚结
5.1.5　缝道填补与沉积膜成长
5.1.6　杂质的影响
5.1.7　沉积理论总结
5.2　超大规模集成电路中的铝膜
5.2.1　Al/Si接触及其改进
5.2.2　电迁移现像
5.3　物理气相沉积（PVD）
5.4　溅射沉积
5.4.1　辉光放电的性质
5.4.2　溅射物理
5.4.3　溅射沉积膜的生长
5.4.4　射频溅射
5.4.5　磁控溅射
5.4.6　偏置溅射
5.4.7　阻挡金属的溅射镀膜
5.4.8　钛的应用
5.5　溅射沉积镀膜设备
5.6　小结与展望
第六章　化学汽相沉积（CVD）
6.1　化学汽相沉积原理
6.1.1　复相生产薄膜的过程
6.1.2　Grove模型
6.1.3　边界层与质量转移系数
6.2　外延
6.3　介电材料CVD
6.3.1　二氧化硅
6.3.2　磷硅玻璃与硼磷硅玻璃
6.3.3　氮化硅
6.4　多晶硅CVD
6.4.1　沉积变量
6.4.2　结构
6.4.3　掺杂多晶硅
6.4.4　多晶硅的氧化
6.4.5　多晶硅的性质
6.5　金属材料CVD
6.5.1　硅化钨
6.5.2　钨
6.6　CVD反应室
6.6.1 常压及亚常压化学汽相沉积反应室
6.6.2　低压化学汽相沉积（LPCVD）反应室
6.6.3　等离子体增强型化学汽相沉积（PECVD）反应室
6.7　小结与展望
第七章　刻蚀
7.1 超大规模集成电路对图形转移的要求
7.2　等离子体增强刻蚀（干法刻蚀）原理
7.3　二氧化硅的刻蚀
7.3.1　氧的作用
7.3.2　氢的作用
7.3.3　选择性
7.3.4　反应气体
7.4　氮化硅的刻蚀
7.5　多晶硅化金属（Polycide）的刻蚀
7.6　铝及铝合金的刻蚀
7.6.1　铝的刻蚀
7.6.2　硅与铜的去除
7.6.3　铝合金的腐蚀
7.7　钨的回蚀
7.8　湿法刻蚀
7.9　终点检测和损伤
7.9.1　光发射分光仪法
7.9.2　激光干涉测量法
7.9.3　等离子体引起的损伤
7.9.4　等离子体工艺引起的微粒污染
7.10　小结与展望
第八章　平坦化及多重内连线工艺
8.1　旋涂玻璃法（SOG）
8.2　化学机械抛光（CMP）
8.3　多重金属化
8.4　小结与展望
第九章　超大规模集成电路工艺汇总
9.1　简介
9.2　超大规模集成电路基本工艺模块及器件
9.2.1 简介
9.2.2 阱结构
9.2.3　隔离
9.2.4　漏极工程
9.2.5　浅结
9.2.6 自对准硅化
9.2.7　局部互连
9.2.8　自对准结构和接触
9.2.9　多层互连
9.3　CMOS技术
9.3.1　简介
9.3.2　生产工艺流程
9.3.3　特殊考虑
9.4　双极技术
9.4.1　简介
9.4.2　标准双极工艺
9.4.3 自对准双极结构和生产
9.4.4　特殊考虑
9.5　BiCMOS技术
9.5.1　简介
9.5.2　不同的工艺设计方法
9.5.3　生产工艺流程
9.5.4　特殊考虑
9.6　MOS存储器技术
9.6.1 动态随机存取存储器（DRAM）工艺技术
9.6.2　静态随机存取存储器（SRAM）工艺技术
9.6.3　软错记的考虑
9.6.4　其它存储器技术
9.7　超大规模集成电路生产工艺汇总的考虑
9.7.1　简介
9.7.2　设计规则
9.7.3　封装密度
9.7.4　台阶高度
9.7.5　工艺窗口和工艺灵敏度
9.7.6　工艺参数监视
9.8　小结与展望
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

对于一个资深硬件工程师来说，这本书提供了一个绝佳的“复盘”机会。我们日常工作中接触的往往是经过高度抽象和模块化的IP核或者成熟的设计流程，很多时候会忘记我们脚下的基石究竟是如何构建起来的。这本书没有急于展示最新的光刻技术或者FinFET结构，而是花了大量篇幅深入剖析了PN结的形成、MOS管的四大工作区，以及它们在直流和交流状态下的等效模型。这种对基础物理的回归，让我重新审视了许多设计决策背后的物理限制。例如，在讨论亚阈值漏电时，作者提供的分析模型非常贴合实际，这对于优化低功耗设计至关重要。虽然其中有些内容（比如早期的工艺参数）在今天看来可能略显过时，但这恰恰体现了技术发展的脉络。它强迫你去思考，现在的先进工艺是如何解决这些经典问题的，这种历史的深度感是其他只关注前沿技术的书籍所不具备的。我尤其喜欢它对寄生效应的介绍，那些看似微小的电容和电阻，在高速设计中却能毁掉整个系统，这本书对此的讲解细致入微。

评分☆☆☆☆☆

这本书的知识体系结构非常严谨，但缺乏对新兴趋势的关注，读起来有种“经典回顾”的感觉。它完美地覆盖了从MOS管基础到基本的标准单元设计流程，对于建立一个坚实的学术基础绝对无可指摘。然而，当我们谈论“超大规模集成电路”时，我们不得不面对十亿甚至万亿晶体管的时代，这本书在讨论先进封装技术、3D IC堆叠、或者最新的存储器技术（如MRAM或ReRAM）时，显得过于保守和简略了。例如，关于功耗墙和散热管理的部分，处理得非常初步，没有深入探讨现代片上网络（NoC）的功耗优化策略。对于那些希望快速了解当前行业热点，比如AI加速器设计中对特定新型器件的需求，这本书提供的指导性就不够强。它更像是一部优秀的参考手册，可以用来查阅和巩固基础理论，但如果你想了解未来五年VLSI领域会走向何方，你可能需要搭配阅读一些近期的会议论文或更专业的综述性书籍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示设计简直是一场视觉的灾难，如果不是内容实在太扎实，我可能早就弃读了。首先，图注的编号经常混乱，有些关键的波形图和能带图看起来像是上个世纪的扫描件，灰度过渡非常生硬，很多细节根本看不清楚。其次，公式的字体和行距处理得非常局促，当你试图跟踪一个长推导过程时，眼睛会非常疲惫。而且，似乎排版人员对某些希腊字母的渲染存在问题，搞得我经常需要对照书后面的附录去确认某个变量到底代表的是什么。不过，硬着头皮读下去后发现，一旦你克服了这些外部的干扰，里面的内容质量还是非常高的。它对各种工艺模型（如BSIM模型的基础思想）的介绍虽然略显简略，但足够让你建立一个宏观概念。总而言之，这是一本“内容远胜于形式”的书，适合那些更看重知识深度而非阅读体验的读者。

评分☆☆☆☆☆

我本以为这是一本偏向理论的教科书，没想到它在实际应用和实验验证方面也做得相当出色。书中穿插了许多“设计挑战”的小节，这些情境化的案例要求读者应用前面学到的知识来解决实际的电路问题，比如如何设计一个具有特定跨导的差分对，或者如何应对电源噪声对数字电路的影响。这些练习并非简单的习题，它们更像是真实的研发场景的模拟。最让我印象深刻的是它对工艺角（Process Variation）的讨论，这是在仿真和实际晶圆测试中都会遇到的核心问题。这本书清晰地解释了不同工艺角对电路性能（如延迟和功耗）的系统性影响，并给出了一些基本的应对策略，比如使用冗余设计或失配补偿技术。这种理论结合实践的叙述方式，让枯燥的器件物理立刻变得生动起来，我甚至找到了一些可以用来指导我日常版图检查的思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我这种刚踏入微电子领域的新手量身定做的。我之前对集成电路的理解还停留在高中物理的范畴，看到那些复杂的电路图就头大。然而，这本书从最基础的半导体物理开始，循序渐进地引入了晶体管的结构和工作原理。作者的叙述非常清晰，没有过多地纠缠于深奥的数学推导，而是通过生动的比喻和大量的实例来解释复杂的概念。特别是关于CMOS器件的讲解，那些关于阈值电压、亚阈值摆幅的讨论，让我第一次真正理解了为什么我们需要先进的制程工艺。它不仅仅是介绍了“是什么”，更深入地解释了“为什么会这样工作”。阅读这本书的过程，就像是有人牵着我的手，一步一步走进了那个微小而精密的数字世界。我尤其欣赏它对器件特性的描述，那些对噪声、功耗和速度权衡的讨论，为后续学习更高级的电路设计打下了坚实的基础。读完前几章，我已经能自信地去阅读一些更专业的文献了，那种豁然开朗的感觉真是太棒了。

评分☆☆☆☆☆