Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4

Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

出版者:Lattice Press
作者:Stanley Wolf
出品人:
頁數:822
译者:
出版時間:2002-5
價格:USD 229.95
裝幀:Hardcover
isbn號碼:9780961672171
叢書系列:
圖書標籤:
  • 半導體製造聖經
  • 半導體
  • Wolf
  • IC
  • VLSI
  • Silicon Processing
  • Semiconductor Devices
  • Microfabrication
  • Integrated Circuits
  • Process Technology
  • Materials Science
  • Thin Films
  • Diffusion
  • Oxidation
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具體描述

電子學領域前沿洞察:半導體製造工藝與器件物理的深度探索 本書聚焦於現代集成電路(IC)設計與製造的前沿課題,深入剖析支撐當今高性能電子設備運行的底層物理機製與復雜工藝流程。它並非針對特定的“Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4”的重述或替代,而是提供瞭一個廣闊的視角,涵蓋瞭從材料科學到先進光刻技術,再到器件可靠性評估等多個關鍵維度,是電子工程、材料科學及微納加工領域專業人士的必備參考。 --- 第一部分:超大規模集成電路(VLSI)的物理基礎與材料科學革新 本書的開篇部分,將讀者帶入理解現代半導體技術基石的領域。我們不再僅僅關注傳統的矽基技術,而是全麵探討支撐摩爾定律持續推進的各種新型半導體材料及其特性。 1.1 矽基體材料的精細控製與缺陷工程 深入探討高品質單晶矽的生長技術(如CZ和FZ法),重點分析晶圓的錶麵形貌控製對後續薄膜沉積和摻雜均勻性的決定性影響。闡述瞭如何通過精確控製晶格缺陷(如位錯、點缺陷群)的密度和分布,來優化器件的電學性能,特彆是對於高功率和高頻率應用中的載流子遷移率和壽命的影響機製。內容詳盡分析瞭SOI(絕緣體上矽)結構的演變及其在降低寄生電容和提高器件隔離度方麵的優勢,包括應變矽(Strained Silicon)在提高CMOS器件速度上的作用。 1.2 互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件物理的深入分析 本章節詳細剖析瞭先進CMOS結構,特彆是FinFET (鰭式場效應晶體管) 和 GAA (全環繞柵極) 架構下的載流子輸運物理。重點討論瞭短溝道效應(Short Channel Effects, SCEs)的緩解策略,如高K/金屬柵極(HKMG)堆棧的材料選擇和界麵工程。詳細建模瞭在亞10納米節點下麵臨的量子隧穿效應和載流子散射機製的復雜性,並介紹瞭如何通過精確調控源/漏區域的應變來工程化載流子有效質量和遷移率。 1.3 先進互連技術與低介電常數材料 在先進工藝節點中,互連延遲和功耗成為主要瓶頸。本書詳細評估瞭銅(Cu)互連技術的沉積、化學機械拋光(CMP)和阻擋層(Barrier Layer)的優化。重點探討瞭超低k介電材料(Ultra-low-k Dielectrics)的開發,包括多孔材料的製備挑戰及其在保持機械強度和降低RC延遲方麵的權衡。分析瞭3D集成(3D IC) 中TSV(矽通孔)的製造流程、電阻/電容特性以及熱管理問題。 --- 第二部分:核心製造工藝:沉積、刻蝕與光刻的精微控製 本部分側重於微納加工領域的核心技術,闡述瞭如何將材料沉積成具有特定功能結構。 2.1 薄膜沉積技術的高級應用 除瞭傳統的LPCVD和PECVD,本書重點介紹瞭原子層沉積(ALD) 在製造超薄、高均勻性、高界麵質量薄膜中的關鍵作用。通過詳細的化學反應機理分析,解釋瞭ALD如何實現對柵極氧化層、高k介電層以及阻擋層厚度和組成的原子級控製。同時,討論瞭外延生長(Epitaxy) 在形成異質結構和提高晶體質量方麵的新進展。 2.2 反應離子刻蝕(RIE)與等離子體化學 刻蝕是決定器件特徵尺寸和側壁形貌的關鍵步驟。詳細分析瞭乾法刻蝕(Dry Etching) 的等離子體鞘層物理、離子轟擊能量對側壁廓形(Profile Control)的影響,以及深反應離子刻蝕(DRIE,尤其是Bosch工藝) 在高深寬比結構製造中的應用與挑戰。著重探討瞭先進節點中對各嚮異性控製的需求,以及多步刻蝕序列的設計原則。 2.3 光刻技術的前沿突破:超越紫外綫極限 光刻環節是決定集成電路密度的核心。本書全麵覆蓋瞭從深紫外(DUV)到極紫外光刻(EUV) 的演進。 EUV光刻的挑戰與解決方案: 深入解析瞭EUV光源的産生(激光等離子體)、掩模版的反射光學設計、真空環境下的物鏡校正,以及對微汙染的極端敏感性。 分辨率增強技術(RETs): 詳細闡述瞭OPC(光學鄰近效應校正)、相位掩模(Phase-Shift Masks)在提升分辨率和對比度方麵的復雜算法和實施細節。 下一代技術展望: 討論瞭高數值孔徑(High-NA)EUV和納米壓印光刻(Nanoimprint Lithography)的潛力與工程障礙。 --- 第三部分:器件可靠性、測試與新興技術集成 現代芯片不僅需要高性能,更需要極高的可靠性與良率。本書的最後部分聚焦於這些保障環節,並展望瞭未來的技術方嚮。 3.1 製造過程中的可靠性挑戰與分析 TDDB (時間依賴性介電擊穿)、NBTI (負偏置溫度不穩定性) 和 HCI (熱載流子注入) 是評估器件壽命的關鍵指標。本書提供瞭詳細的物理模型和實驗驗證方法,分析瞭這些可靠性問題在HKMG結構和應變矽中的新錶現。深入探討瞭電遷移(Electromigration) 在微小互連綫中的加速效應及緩解策略。 3.2 過程集成與良率提升 重點分析瞭CMP(化學機械拋光) 在多層金屬化結構中實現全局和局部的平坦化(Global/Local Planarization)的技術要求,以及由此帶來的缺陷控製問題。討論瞭先進計量學(Metrology) 技術,如高分辨率SEM、TEM和X射綫技術在缺陷檢測和關鍵尺寸(CD)控製中的應用。良率分析部分聚焦於缺陷密度與工藝窗口之間的統計關係。 3.3 跨越矽基的界限:新興功能材料與器件 探索瞭在傳統CMOS技術遇到瓶頸後,為實現特定功能而引入的新材料和器件概念: 二維材料(2D Materials): 如石墨烯和過渡金屬硫化物(TMDs)在超薄晶體管和高頻器件中的潛在應用。 鐵電材料(Ferroelectrics): 用於非易失性存儲器(FeRAM)的集成與驅動機製。 憶阻器(Memristors): 作為下一代神經形態計算硬件的基礎單元,其物理開關機製與陣列集成麵臨的工藝挑戰。 本書旨在提供一個全麵、深入且極具技術深度的知識體係,幫助讀者理解支撐當今乃至未來電子工業發展的復雜科學與工程集成。

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讀後感

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用戶評價

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我對《Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4》的初步印象,可以說是一種“既愛又怕”的情感。它的專業深度和廣度無疑是毋庸置疑的,這對於我這樣希望在半導體領域持續深耕的工程師來說,是不可多得的學習資源。我希望通過這本書,能夠係統性地梳理和鞏固我對矽片加工流程的認識,特彆是那些我平時接觸較少但又至關重要的環節,比如晶圓生長、外延層製備、以及後續的一係列復雜摻雜和熱處理過程。 我特彆期待書中對新材料和新工藝的介紹,比如那些能夠突破傳統矽基技術瓶頸的新興領域。我知道隨著摩爾定律的逐漸放緩,業界一直在探索新的技術路徑,如3D ICs、異質集成、先進封裝技術等等,而這些技術的實現都離不開矽片加工工藝的重大革新。我希望這本書能夠為我打開一扇窗,讓我窺見半導體技術未來的發展方嚮,從而更好地調整自己的學習和職業規劃。

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坦白說,我對《Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4》的期待,更多的是希望它能成為我解決實際工程問題的“工具箱”。在我的工作中,我經常會遇到一些源於工藝限製的設計挑戰,例如時序收斂睏難、功耗瓶頸,甚至是一些難以解釋的良率問題。我希望通過閱讀這本書,能夠更清晰地理解這些問題産生的根本原因,以及可以通過哪些工藝層麵的調整來緩解甚至解決。我尤其關注關於etching(刻蝕)和deposition(沉積)工藝的章節,因為這些過程直接決定瞭器件的尺寸和形貌,對電路性能有著至關重要的影響。 我記得有一次,我們在設計一個高頻模擬電路時,遇到瞭一個反復齣現的噪聲問題,我們團隊花瞭很多時間在電路仿真和版圖優化上,但效果不盡如人意。後來,一位資深的工藝工程師半開玩笑地說,可能是我們版圖中的某些特徵與製造過程中的某些隨機性偏差耦閤得太厲害。這句話一直在我腦海裏揮之不去,讓我深刻意識到,脫離工藝的設計終究是空中樓閣。因此,我對這本書中關於工藝變異性(process variation)及其對設計影響的討論充滿瞭期待。

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《Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4》這本書,在我拿到它的時候,就給我一種“沉甸甸”的感覺,這不僅僅是紙張的重量,更是知識分量的體現。我是一名在電子産品研發領域摸爬滾打多年的工程師,我見過無數令人驚嘆的芯片設計,也為它們所帶來的便捷生活而驚嘆。但同時,我也常常思考,這一切背後的“魔法”是如何實現的。 我尤其對書中關於“planarization”(平麵化)和“CMP”(化學機械拋光)的章節非常感興趣。我知道,在多層金屬互連的製造過程中,實現層與層之間的平整度是至關重要的,否則會導緻後續光刻和刻蝕過程的失敗。我希望通過這本書,能夠理解CMP技術是如何在微觀尺度上實現材料的精密去除和錶麵平整化,以及在這個過程中可能遇到的各種挑戰和解決方案。我猜想,這本書中會包含很多關於設備、化學品和工藝參數之間相互作用的細節,這對於我理解實際的生産製造過程非常有幫助。

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《Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4》這本書,老實說,當我拿到它的時候,我心裏是帶著一絲期待但又夾雜著些許遲疑的。畢竟“VLSI Era”這個前綴就暗示瞭其專業性和深度,而“Vol. 4”更是讓我預感到這絕非一本入門讀物。我是一個對半導體製造過程充滿好奇的工程師,雖然我的日常工作主要集中在芯片設計的高層邏輯和架構,但底層的物理實現和工藝流程一直是我內心深處的一個“知識盲區”。我希望通過這本書能夠對矽片加工的各個環節有一個更係統、更深入的瞭解,從而更好地理解設計與工藝之間的耦閤關係,以及在設計中如何規避潛在的製造問題,優化性能和功耗。 這本書的封麵設計非常簡潔,但卻透露齣一種嚴謹和專業的氣息。我尤其看重的是作者團隊的背景,他們都是在半導體行業有著深厚積纍的專傢,這讓我相信書中的內容是經過實踐檢驗的,並且具有前沿性。我最感興趣的部分是關於光刻技術及其衍生的各種復雜工藝,比如多重曝光、納米壓印等,這些技術是實現超高密度集成電路的關鍵。我也很想瞭解當前最先進的材料科學在矽片加工中的應用,比如新型介電材料、金屬互連材料等等,這些材料的特性直接影響著芯片的性能和可靠性。

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對我而言,《Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4》這本書,就像是打開瞭通往微電子世界大門的一把鑰匙,盡管我知道門後的世界充滿著復雜的科學原理和精密的工程技術,但這恰恰是我最渴望去探索的。我本身是一名對半導體行業充滿熱情的研究生,我的研究方嚮也涉及到一些與先進工藝相關的課題,因此,我渴望通過這本書,能夠係統地學習和理解矽片加工的核心知識。 我尤其對書中關於“doping”(摻雜)和“annealing”(退火)的章節充滿瞭好奇。我知道,這兩個過程對於改變半導體材料的電學特性至關重要,直接影響著晶體管的開關性能、閾值電壓等等。我希望能夠更深入地理解不同摻雜技術(如離子注入、擴散)的原理,以及退火過程中原子擴散和晶格重排對器件性能的影響。同時,我也想瞭解,在不同的工藝節點下,這些過程的具體參數是如何進行調整和優化的,以應對越來越小的器件尺寸帶來的挑戰。

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當我翻開《Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4》這本書時,我腦海中浮現的不是枯燥的公式和圖錶,而是一幅幅精密的機械臂在潔淨室中運轉,一道道光束在矽片上刻畫齣納米級彆的圖案的畫麵。我是一名對半導體製造流程充滿熱情的業餘愛好者,雖然我的專業背景並非直接與此相關,但我始終堅信,瞭解事物運行的底層邏輯,纔能真正地理解其價值和意義。 我特彆好奇的是,在如此微觀的尺度下,如何保證工藝的一緻性和可重復性?這本書中關於“process control”(工藝控製)和“yield”(良率)的討論,對我來說具有非凡的吸引力。我希望能夠瞭解到,工程師們是如何通過精密的監測和反饋係統,來確保每一片晶圓、甚至每一個晶體管都符閤設計要求。我也對書中可能涉及到的“design for manufacturing”(麵嚮製造的設計)理念感興趣,畢竟,讓設計更好地適應製造,是提升整體效率和降低成本的關鍵。

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《Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4》這本書,對我來說,是一份渴望已久的“工藝地圖”,它指引著我深入瞭解支撐現代電子科技基石的每一個細微環節。我是一名對物理世界有著強烈探索欲的工程師,尤其對那些能夠將抽象概念轉化為實際産品的工程實踐著迷。我希望通過這本書,能夠更深刻地理解在納米尺度上,材料是如何被精確地操控和塑造的。 我特彆留意書中關於“cleaning”(清洗)和“surface preparation”(錶麵製備)的內容。我知道,在半導體製造過程中,一絲微小的汙染物都可能導緻嚴重的良率問題。因此,我非常好奇,工程師們是如何設計和實施如此嚴苛的清洗流程,以確保矽片錶麵的純淨。我也想瞭解,在不同的工藝步驟之間,是如何進行有效的錶麵製備,以保證後續工藝的成功進行。我期待在這本書中能找到關於各種化學清洗劑、超聲波清洗、以及其他精密錶麵處理技術的詳細介紹,以及它們在實際生産中的應用考量。

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《Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4》這本書,在我看來,不僅僅是一本技術手冊,更像是一部記錄著半導體工業發展脈絡的百科全書。我本身是一名對技術細節充滿好奇心的研發工程師,尤其對那些支撐著現代電子設備核心的微觀世界有著濃厚的興趣。我希望通過這本書,能夠深入理解從最基礎的矽晶圓製備,到復雜的器件結構形成,再到最終的互連和封裝,每一個環節的科學原理和工程實踐。 我特彆關注書中關於“scaling”(尺寸縮小)的章節,這是推動半導體技術不斷前進的核心動力。我好奇在不斷縮小特徵尺寸的過程中,會遇到哪些新的物理和工程挑戰,以及廠商是如何通過創新的工藝技術來剋服這些挑戰的。同時,我也希望瞭解在不同技術節點下,例如7nm、5nm甚至更先進的工藝,在材料選擇、設備配置和工藝參數上會發生哪些根本性的變化,這些變化又如何影響最終的芯片性能和可靠性。

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《Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4》這本書,對我來說,是一次係統學習半導體製造工藝的絕佳機會。我是一名初入半導體行業的新人,對於這個龐大而復雜的領域,我感到既興奮又有些不知所措。我希望通過這本書,能夠建立起一個紮實的知識體係,理解從矽晶圓到最終芯片的每一個關鍵步驟。 我特彆關注書中關於“wafer bonding”(晶圓鍵閤)和“through-silicon vias”(TSVs,矽通孔)的章節。我知道,這些技術是實現3D集成和先進封裝的關鍵,也是未來芯片發展的重要方嚮。我希望能夠深入瞭解晶圓鍵閤的各種技術,例如熱壓鍵閤、共晶鍵閤、以及各種無掩膜鍵閤技術,並理解它們各自的優缺點以及在不同應用中的選擇。同時,我也對TSVs的製作工藝非常感興趣,好奇如何在微小的矽片上精準地鑽孔、填充金屬,以及如何解決這些通孔帶來的寄生效應和可靠性問題。

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《Silicon Processing for the VLSI Era, Vol. 4》這本書,對我來說,是一次深入探索半導體工藝“幕後故事”的旅程。我作為一名軟件開發者,雖然我的日常工作與硬件製造看似相去甚遠,但我深知,沒有強大的硬件支撐,再優秀的軟件也隻是空中樓閣。我希望通過這本書,能夠建立起對芯片製造更全麵的認知,理解軟件運行所依賴的物理基礎。 我特彆關注書中關於“interconnects”(互連綫)的章節。在現代集成電路中,互連綫的性能往往成為製約芯片整體性能的關鍵瓶頸,比如信號延遲、串擾、功耗等。我很好奇,在如此復雜的3D堆疊結構中,工程師們是如何設計和製造這些微小的“血管”,來保證信息能夠高效、準確地在芯片的各個部分之間傳遞。我也想瞭解,有哪些新興的互連技術,比如銅互連之外的新材料,或者更先進的封裝方式,正在為未來的高性能計算提供動力。

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