Fundamentals of Semiconductor Fabrication

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出版者:Wiley
作者:Gary S. May
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2003
价格:0
装帧:Mass Market Paperback
isbn号码:9789812530721
丛书系列:
图书标签:
  • 半导体制造
  • 集成电路
  • 微电子学
  • 工艺流程
  • 器件物理
  • 薄膜技术
  • 刻蚀
  • 扩散
  • 离子注入
  • 材料科学
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具体描述

This concise introduction to semiconductor fabrication technology covers everything professionals need to know, from crystal growth to integrated devices and circuits. Throughout, the authors address both theory and the practical aspects of each major fabrication step, including crystal growth, silicon oxidation, photolithography, etching, diffusion, ion implantation, and thin film deposition.

The book integrates Computer Modeling & Simulation tools throughout.

Process simulation is used as a tool for what-if analysis and discussion.

Comprehensive coverage of process sequences helps readers connect individual steps into a cohesive whole.

《半导体制造工艺基础》 本书深入探索了现代半导体制造领域的核心技术和关键流程,为读者构建了一个全面且实用的知识框架。本书内容详实,聚焦于从基础理论到实际应用的各个环节,旨在培养读者对半导体器件制造过程的深刻理解。 核心内容聚焦: 1. 晶圆制备与表面处理: 详细阐述了硅晶圆的生长、切割、抛光等关键步骤,以及晶圆表面如何通过化学机械抛光(CMP)等技术达到纳米级的平整度和洁净度。这些步骤是后续所有制造工艺的基础,其质量直接决定了最终器件的性能和良率。 2. 薄膜沉积技术: 涵盖了物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两大类主流薄膜沉积方法。书中深入分析了等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)、原子层沉积(ALD)等具体技术,并讨论了如何通过调控工艺参数来控制薄膜的成分、厚度、均匀性、密度以及电学和光学特性,以满足不同器件的需求,例如用于栅极的介质层、用于互连的金属层等。 3. 光刻技术: 作为半导体制造的核心环节,光刻技术的介绍占据了重要篇幅。本书详细介绍了接触式光刻、接近式光刻,并重点聚焦于先进的光学投影光刻技术,包括深紫外(DUV)光刻、极紫外(EUV)光刻。内容将涵盖光刻胶的化学原理、曝光光源(如KrF、ArF、EUV)、掩模版(mask/reticle)的制作、以及成像和分辨率的物理限制,并探讨了提高分辨率的关键技术,如多重曝光、相移掩模(PSM)和计算光刻(OPC)。 4. 刻蚀技术: 介绍了干法刻蚀(Dry Etching)和湿法刻蚀(Wet Etching)两种主要刻蚀方式。重点讲解了等离子体刻蚀(Plasma Etching)和反应离子刻蚀(RIE)等干法刻蚀技术,分析了它们在选择性、各向异性、损伤控制等方面的优势与挑战。书中还将探讨如何通过精确控制刻蚀轮廓,实现器件结构的精细化加工,如制作纳米级的沟槽和通孔。 5. 掺杂技术: 详细阐述了实现半导体材料导电类型和载流子浓度的掺杂过程。重点介绍离子注入(Ion Implantation)技术,包括其工作原理、离子源、加速器、能量和剂量控制,以及后续的热处理(退火)过程如何激活注入的杂质,恢复晶格损伤。同时也会简要提及扩散(Diffusion)等其他掺杂方法。 6. 金属化与互连: 涵盖了用于构建芯片内部电气连接的金属化技术,包括溅射(Sputtering)、蒸发(Evaporation)等金属沉积方法,以及用于形成金属导线和通孔的化学机械抛光(CMP)和电化学沉积(ECD)技术,特别是铜(Cu)互连技术。本书将讨论如何实现低电阻、低电容的互连结构,以提高芯片的性能和降低功耗。 7. 器件制造流程与集成: 将以上各单元工艺有机地整合起来,展示了一个典型的CMOS(互补金属氧化物半导体)或其他先进逻辑或存储器件的制造流程。内容将涵盖从晶体管的形成(如源漏区域、栅极结构)到金属互连层的构建,以及封装前的晶圆测试(wafer testing)和划片(dicing)等关键环节。 8. 质量控制与良率提升: 探讨了半导体制造过程中至关重要的质量监控技术,包括表面形貌分析、薄膜厚度测量、成分分析、以及缺陷检测等。本书将强调理解和控制工艺过程中的变异性,以及如何通过统计过程控制(SPC)和失效分析(FA)来提高产品的良率和可靠性。 9. 洁净室环境与工艺安全: 介绍了半导体制造对洁净室环境的极端要求,以及空气过滤、工艺气体控制、化学品管理和废弃物处理等方面的规范和技术。同时,也涵盖了工艺过程中涉及的化学品和操作的安全注意事项。 本书旨在为电子工程、材料科学、物理学等相关领域的学生、研究人员和工程师提供一份扎实的理论基础和清晰的实践指导。通过对这些核心制造技术的深入解析,读者将能够全面理解半导体芯片是如何从基础的硅片一步步精密构建而成,并为进一步的工艺研发和创新奠定坚实基础。

作者简介

Gary S. May, Ph.D. is Executive Assistant to the President and Motorola Foundation Professor of Microelectronics in the School of Electrical and Computer Engineering at the Georgia Institute of Technology. Dr. May was a national Science Foundation national Young Investigator, Georgia Tech?s Outstanding Young Alumnus, received Georgia Tech?s Outstanding Service Award, and was named a Giant of Science by the Quality Education for Minorities network in 2001. He was a member of the NSF Engineering Advisory Committee, served on and chaired the NSF Committee for Equal Opportunity in Science and Engineering, and was Editor-in-Chief for IEEE Transactions of Semiconductor Manufacturing from 1997 to 2001. Dr. May currently serves as chair of the National Advisory Board for the National Society of Black Engineers.

Simon M. Sze, Ph.D. is UMC Chair Professor of National Chiao Tung University, and President of the National Nano Device Laboratories. He has received the IEEE Ebers Award, the Sun Yet-sen Award, the National Science and Technology Award, and the National Chair Professor

目录信息

读后感

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用户评价

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我向来对那些只停留在概念层面、缺乏实际操作指导的文献感到不耐烦,而这本书的严谨性恰恰在于它对制造流程的忠实还原。它并不是那种只关注晶体管结构或器件物理的“高精尖”读物,它真正关注的是如何“制造”出这些器件。从晶圆的准备开始,到清洗、氧化、掺杂、刻蚀,再到最后的金属互连,作者仿佛全程手把手地带着读者走一遍完整的Fab流程。尤其是在刻蚀部分,书中对干法刻蚀(如RIE)的等向性、选择性、负载效应等参数的讨论,非常到位。它没有回避这个工艺中最让人头疼的“侧壁保护”和“微负载”问题,反而将其作为深入探讨的切入点。这种对细节的关注,体现了作者深厚的行业经验。对于在研发部门工作的人来说,这本书提供了宝贵的参考基准;而对于刚进入工厂的新人,它无疑是一部“保姆级”的入门指南,能够帮助他们迅速理解各个单元操作在整个制造链中的关键作用和相互影响,避免了在实际工作中那种“摸着石头过河”的盲目感。

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这本书,说实话,刚拿到手的时候,我有点犹豫。封面设计得相当朴实,那种传统的学术书籍风格,让人一眼就能看出它的专业性,但同时也略显枯燥。我本来以为这是一本专注于理论推导和复杂数学模型的著作,毕竟“半导体制造”这个领域听起来就充满了高深的公式和抽象的概念。然而,当我翻开前几页,我发现我的担忧是多余的。作者在介绍基本概念时,采用了非常清晰、循序渐进的叙述方式,就像一位经验丰富的老教授在为你耐心梳理知识的脉络。他没有一上来就抛出那些让人望而生畏的复杂方程,而是先用大量的工程实例和实际操作中的挑战来引出理论的必要性。比如,在讨论薄膜沉积的章节,书中花了很大篇幅去对比不同工艺(如PVD和CVD)的优缺点,不仅解释了其背后的物理化学原理,还配有大量的流程图和设备示意图,这对于初学者或者希望系统回顾基础知识的工程师来说,简直是福音。我特别欣赏作者对于“为什么”的深入探讨,而不是仅仅停留在“是什么”的层面,这让整个阅读过程充满了探索的乐趣,而不是被动地接收信息。阅读体验非常扎实,感觉每读完一章,我的知识体系就稳固了一层,这种踏实感在许多同类书籍中是很难得的。

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整体阅读下来,这本书给我的感觉是“厚重却不晦涩”。它的学术严谨性毋庸置疑,参考文献和数据图表的引用都非常权威,保证了信息的准确性。但令人称道的是,作者的文字驾驭能力非常强悍,他总能用一种相对平实的语言来解释那些极其复杂的物理和化学现象。比如,描述等离子体反应室中的电离过程时,如果换作另一位作者,可能就会陷入晦涩难懂的等离子体动力学描述中去,但这本书却能巧妙地结合工程师关心的“功率设定”和“气体流量”来解释现象的宏观变化。这使得读者在掌握前沿知识的同时,丝毫不会感到认知负担过重。它更像是一位耐心且博学的导师,在你需要的时候给予精确的指引,在你迷茫的时候提供清晰的路线图。对于任何希望在半导体制造领域深耕的专业人士来说,这本书绝不仅仅是一本可供参考的书籍,它更像是一张工艺领域的“导航地图”,指引着我们穿越复杂的技术迷宫,直达核心。

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这本书的深度和广度,绝对是教科书级别的,但阅读起来的体验却远超我预期的枯燥。我印象最深的是关于光刻技术的那几章。光刻工艺是半导体制造的“皇冠上的宝石”,其复杂程度可想而知。很多书籍在处理这个主题时,要么过于侧重理论物理,让人抓不住重点;要么就是只做表面介绍,缺乏技术细节。这本书则找到了一个绝佳的平衡点。它不仅详细讲解了瑞利判据、数值孔径等核心光学概念,还深入剖析了先进光刻技术中遇到的实际难题,比如掩模的缺陷控制、光刻胶的化学放大机制以及应力管理。最让我惊喜的是,书中穿插了大量的实际案例分析,展示了在不同节点(比如从0.25微米到更先进的制程)中,工艺工程师是如何解决实际生产线上的“疑难杂症”的。这种将理论与工程实践紧密结合的写法,使得书中的知识点非常“落地”,不再是空中楼阁。我甚至觉得,这本书更像是一本高级的“工艺诊断手册”,而不是单纯的理论教材,因为它教会你的是如何像一个资深的制造专家一样去思考问题,去权衡不同工艺参数之间的取舍和制约关系。

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与其他同类书籍相比,这本书在“材料科学”与“工艺工程”的交叉点上做得尤为出色。半导体制造的本质就是对材料在不同条件下进行精确控制的过程,而这本书对此的阐述,简直是教科书级别的典范。它没有将材料特性(如介电常数、电阻率、应力)视为固定参数,而是将其与具体的工艺步骤紧密联系起来。例如,在讨论介质层时,作者不仅分析了SiO2的优越性,还详细介绍了低k介质材料的结构、合成挑战以及它们在减小RC延迟方面的潜力,同时也没有忽略这些新材料在良率控制方面带来的潜在风险。这种辩证的、全景式的视角,极大地拓宽了我的视野。我原以为我对材料这块已经了解得比较充分了,但阅读过程中,我发现许多过去被我忽略的、看似微小的工艺窗口变化,实际上对最终器件性能有着连锁反应般的巨大影响。这本书教会我,在半导体制造中,没有什么是孤立存在的,一切都是相互耦合的系统工程。

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