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诺森图解芯片技术田民波编著978712907化学工业出版社
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章? 集成电路简介1.1? 概述21.1.1? 从分立元件到集成电路21.1.2? 由硅圆片到芯片再到封装41.1.3? 三极管的功能——可以比作通过水闸的水路61.1.4? n沟道MOS(nMOS)三极管的工作原理 81.1.5? 截止状态下MOS器件中的泄漏电流101.2? 半导体硅材料——集成电路的核心与基础121.2.1? MOS型与双极结型晶体管的比较121.2.2? CMOS构造的断面模式图(p型硅基板)141..? 快闪存储器单元三极管“写入”“擦除”“读取”的工作原理161.3? 集成电路元件的分类181.3.1? IC的功类型181.3.2? RAM和ROM201.3.3? 半导体器件的分类方法221.4? 半导体器件的制作工艺流程241.4.1? 前道工艺和后道工艺241.4.2? IC芯片制造工艺流程简介26书角茶桌集成电路发展的十大里程碑事件28第2章? 从硅石到晶圆2.1? 半导体硅材料362.1.1? 硅是目前要的半导体材料362.1.2? 单晶硅中的晶体缺陷382.1.3? pn结中杂质的能级402.1.4? 按电阻对绝缘体、半导体、导体的分类422.2? 从硅石到金属硅,再到99.999999999%的高纯硅442.2.1? 从晶石原料到半导体元器件的制程442.2.2? 从硅石还原为金属硅462..? 多晶硅的析出和生长48.? 从多晶硅到单晶硅棒50..1? 改良西门子法生产多晶硅 50..2? 直拉法(Czochralski,CZ法)拉制单晶硅52..? 区熔法制作单晶硅54..4? 直拉法中位错产生的原因及消除措施562.4? 从单晶硅到晶圆582.4.1? 晶圆尺寸不断扩582.4.2? 要行取向标志的加工602.4.3? 将硅坯切割成一片一片的硅圆片622.4.4? 硅圆片有各种不同的类型642.5? 抛光片、退火片、外延片、SOI片662.5.1? 抛光片和退火片662.5.2? 外延片682.5.3? SOI片70书角茶桌“硅是上帝赐予人类的宝物”72第3章? 集成电路制作工艺流程3.1? 集成电路逻辑LSI元件的结构743.1.1? 双极结型器件的结构743.1.2? 硅栅MOS器件的结构763.1.3? 硅栅CMOS器件的结构783.1.4? BiCMOS器件和SOI器件的结构803.2? LSI的制作工艺流程823.2.1? 利用光刻形成接触孔和布线层的实例823.2.2? 曝光,显影843..? 光刻工程发展梗概863.2.4? “负型”和“正型”光刻胶感光反应原理883.2.5? 光刻工艺流程903.2.6?? 硅圆片清洗、氧化、绝缘膜生长——光刻923.2.7? 绝缘膜区域刻蚀——栅氧化膜的形成943.2.8? 栅电极多晶硅生长——向n沟道源-漏的离子注入963.2.9? 向p沟道的光刻、硼离子注入——欧姆接触埋置983.2.10? 层金属膜生长——电极焊盘形成1003.2.11? 铜布线的大马士革工艺 1023.2.12? 如何发展我们的IC芯片制造产业1043.3? IC芯片制造工艺的分类和组合1063.3.1? IC芯片制造中的基本工艺 1063.3.2? IC芯片制造中的复合工艺1083.3.3? 工艺过程的模块化1103.3.4? 基板工艺和布线工艺112书角茶桌世界集成电路产业发展的领军人物114第4章? 薄膜沉积和图形加工4.1? DRAM元件和LSI元件中使用的各种薄膜1204.1.1? 元件结构及使用的各种薄膜1204.1.2? DRAM中电容结构的变迁1224.1.3? DRAM中的三维结构存储单元1244.1.4? 薄膜材料在集成电路中的应用1264.2? IC制作用的薄膜及薄膜沉积(1)——PVD法1284.2.1? VLSI制作中应用不同种类的薄膜1284.2.2? 多晶硅薄膜在集成电路中的应用1304..? IC制程中常用的金属1324.2.4? 真空蒸镀1344.2.5? 离子溅和溅镀膜1364.3? IC制作用的薄膜及薄膜沉积(2)——CVD法1384.3.1? 用于VLSI制作的CVD法分类1384.3.2? CVD中主要的反应装置1404.3.3? 等离子体CVD(PCVD)过程中传输、 反应和成膜的过程1424.3.4? 晶圆流程中的各种处理室方式1444.4? IC制作用的薄膜及薄膜沉积(3)——各种方法的比较1464.4.1? 各种成膜方法的比较1464.4.2? 热氧化膜的形成方法1484.4.3? 热氧化膜的形成过程1504.4.4? 用于VLSI的薄膜种类和制作方法 1524.4.5? 用于VLSI制作的CVD法1544.5? 布线缺陷的改进和消除——Cu布线代替Al布线1564.5.1? 影响元器件寿命的大敌——电迁移1564.5.2? 断线和电路缺陷的形成原因以及、修补措施1584.5.3? Cu布线代替Al布线的理由1604.5.4? 用电镀法即可制作Cu布线1624.5.5? 铝用于IC芯片的优缺点 1644.6? 曝光光源不断向短波长进展1664.6.1? 如何由薄膜加工成图形1664.6.2? 几种常用的光曝光方法1684.6.3? 光刻对周边技术的要求1704.6.4? 曝光波长的变迁及相关的技术保1724.6.5? 光刻系统的发展及展望1744.7? 光学曝光技术1764.7.1? 图形曝光装置的分类及变迁1764.7.2? 光曝光方式1784.7.3? 近接曝光和缩小投影曝光1804.7.4? 曝光中的各种位相补偿措施1824.8? 束曝光和离子束曝光技术1844.8.1? 束曝光技术1844.8.2? 低能束近接曝光(LEEPL)技术1864.8.3? 软X线缩小投影(EUV)曝光技术1884.8.4? 离子束曝光技术1904.9? 干法刻蚀替代湿法刻蚀1924.9.1? 刻蚀技术在VLSI制作中的应用1924.9.2? 干法刻蚀与湿法刻蚀的比较1944.9.3? 干法刻蚀装置的种类及刻蚀特征1964.9.4? 干法刻蚀(RIE模式)反应中所发生的现象1984.9.5? 高密度等离子体刻蚀装置200书角茶桌世界芯片产业的十大领头企业202第5章? 杂质掺杂——热扩散和离子注入5.1? 集成电路制造中的热处理工艺2085.1.1? IC芯片制程中的热处理工艺(Horces)2085.1.2? 热氧化膜的形成技术2105.1.3? 至关重要的栅绝缘膜2125.2? 用于杂质掺杂的热扩散工艺2145.2.1? LSI制作中杂质导入的目的2145.2.2? 杂质掺杂中离子注入法与热扩散法的比较2165..? 求解热扩散杂质的浓度分布2185.2.4? 热处理的目的——推,坦化,电气活化2205.2.5? 硅中杂质元素的行为2225.3? 精准的杂质掺杂技术(1)——离子注入的原理2245.3.1? 离子注入原理2245.3.2? 离子注入装置2265.3.3? 低能离子注入和高速退火2285.3.4? 离子注入的浓度分布05.4? 精准的杂质掺杂技术(2)——离子注入的应用25.4.1? 标准的MOS三极管中离子注入的部位25.4.2? 基本的阱构造及倒梯度阱构造45.4.3? 单阱形成5.4.4? 双阱形成5.4.5? 离子注入在CMOS中的应用2405.4.6? 离子注入用于浅结形成242书角茶桌“核心技术是国之重器”244第6章? 摩尔定律能否继续有效6.1? 多层化布线已进入第4代2466.1.1? 多层化布线——适应微细化和高集成度的要求2466.1.2? 代和第2代多层化布线技术——逐层沉积和玻璃流平2486.1.3? 第3代多层化布线技术——导入CMP2506.1.4? 第4代多层化布线技术——导入大马士革工艺2526.2? 铜布线的单大马士革和双大马士革工艺2546.2.1? Cu大马士革布线逐渐代替Al布线2546.2.2? 大马士革工艺即中的景蓝金属镶嵌工艺2566..? 从Al布线 W柱塞到Cu双大马士革布线2586.2.4? Cu双大马士革布线结构及可能出现的问题2606.3? 摩尔定律能否继续有效?2626.3.1? 半导体器件向巨大化和微细化发展的两个趋势2626.3.2? 芯片集成度不断沿摩尔定律轨迹前进2646.3.3 “摩尔定律并非物理学定律”,“而是描述产业化的定律” 2666.3.4? “踮起脚来,跳起来摘苹果”2686.4? 新材料的导入——“制造材料者制造技术”2706.4.1? 多层布线层间膜,DRAM电容膜,Cu布线材料2706.4.2? 硅材料体系仍有潜力(1)2726.4.3? 硅材料体系仍有潜力(2)2746.4.4? 化合物半导体焕发活力2766.5? 如何实现器件的高能?2786.5.1? 整机对器件的高能化要求越来越高2786.5.2? 器件的高能化依赖于新工艺、新材料2806.5.3? 要同时从基板工艺和布线工艺入手2826.6? 从100nm到7nm——以材料和工艺的创新为支撑2846.6.1? 纯硅基MOS管和多晶硅/high-k基MOS管2846.6.2? 金属栅/high-k基MOS管和鳍式场效应晶体管(FinFET)2866.6.3? 90nm——应变硅2886.6.4? 45nm——high-k绝缘层和金属栅极2906.6.5? 22nm——鳍式场效应晶体管2926.6.6? 7nm —— EUV光刻和 SiGe-Channel294书角茶桌集聚的力量打好核心技术研发攻坚战296参考文献297作者简介298?
田民波,清华大学,材料学院,教授,博士生导师,长期从事材料学的教学预可研工作,在材料、封装技术、磁材料、粉体材料等领域取得了原创成就。已经和现承担的课题有:(1) 科学重大项目“高密度封装的应用基础研究”,(2)靠前合作项目“零收缩率LTCC研究”,(3)“十五”军工预研项目“新型叠层LCCC-3D MCM封装技术研究”,(4)“863”项目“银掺合型聚合物导体材料的研究和开发”,(5)“985”面上项目“低温共烧陶瓷多层基板及高密度封装研究等。
针对入门者、应用者及研究开发者的多方面的需求,《图解芯片技术》在汇集大量资料的前提下,采用图文并茂的形式,全面且简明扼要地介绍芯片工作原理,集成电路材料,制作工艺,芯片的新进展、新应用及发展前景等。采用每章之下“节节清”的论述方式,左文右图,图文对照,并给出“本节重点”。力求做到深入浅出,通俗易懂;层次分明,思路清晰;内容丰富,重点突出;选材新颖,强调应用。 本书可供微、材料、物理、精密仪器等学科生及相关领域的工程技术人员参考。
中兴事件深深震撼了中国人,让我们再次认识到芯片是当之无愧的“国之重器”,而我们,与世界水平还有明显差距。《图解芯片技术》邀请清华大学知名教授,我国芯片封装专家田民波老师亲自编写,详细介绍了芯片的切割、光刻、封装等的基础技术和发展方向,对于初学者有显著指导价值。
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