图解半导体制造装置 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　你我日常生活离不开的电脑、手机等电子产品，它们具备的智慧型功能要靠半导体才得以完成，因此半导体是资讯化社会不可或缺的核心要素。本书即针对半导体如何制造的具体内容来说明，从实践的观点专业分析半导体制造的整体架构，着重在半导体的所有制程与具代表性制造装置。

本书特色

　　本书针对制造半导体的主要装置详尽解说。介绍半导体所有制程及与使用装置的关系，并深入了解装置的构造、动作原理及性能，辅以图解进行细部分析，建立系统化知识。

监修者简介

菊地正典

　　1944年生，1968年东京大学工学部物理工学科毕业后，即进入日本电气公司（NEC），长期从事半导体元件及制程开发相关工作，累积半导体开发与量产的丰富经验。1996年担任NEC公司半导体事业集团总工程师，2000年担任NEC电子元件总工程师，2002年起担任日本半导体制造装置协会（SEAJ）专务理事。

执笔者简介

赖金雅春

　　1972年神户大学工学部毕业后，即任职于日本电气公司（NEC），负责超高速半导体元件、制程开发工作，并于相模原事业场从事半导体制造工厂前段制程到后段制程的生产线及制程品质管理。2002年4月起，外派至日本半导体制造装置协会。共同着作有《ULSI制造装置实用便览》（Science Forum）。

春日寿夫

　　1970年大坂大学基础工学部毕业后，即任职于日本电气公司（NEC），进行半导体封装技术开发，以及执行美国NEC公司半导体后段工程的工场建设及营运。目前从事NEC Electronics的技术涉外总括业务，并兼任JEITA及IEC半导体．实装相关标准化与技术动向委员会的要职。主要着作有：《CSP/BGA技术》、《CSP实装技术》（以上日刊工业新闻社出版）、《高密度实装技术100问》（工业调查会）等。

审订者简介

罗丞曜

　　国立中央大学光电科学研究所硕士。目前就读于东京大学工学系研究科电气工学专攻博士课程。近期研究兴趣为半导体元件、微机电系统、印刷电子电路及软性显示器。于2001年至2005年任职于台湾积体电路公司担任90奈米及45奈米制程整合专案资深研发工程师。个人着有十一篇科技论文并拥有六件半导体元件制程国际专利。并自2000年起持续从事英文及日文科技图书及论文的翻译、校稿及润稿工作。

译者简介

张萍

高雄科技大学应用日语系、云林科技大学企研所毕业，日本特别研究生一年。
目前任职于财团法人从事对日国际业务，兼职翻译。

图解集成电路设计与制造：从硅片到芯片的精密旅程 内容简介 本书旨在为广大工程技术人员、电子专业学生以及对集成电路（IC）制造领域抱有浓厚兴趣的读者，提供一套全面、深入且极具实践指导意义的知识体系。本书不涉及半导体制造设备的具体原理与操作，而是聚焦于集成电路从概念设计到最终封装的全流程，特别是集成电路的设计方法学、光刻工艺中的关键参数控制、先进封装技术等领域。 第一部分：集成电路设计基石与流程解析 本部分首先搭建起现代集成电路设计的理论框架。我们将详细阐述从系统级需求定义到最终的版图（Layout）生成的完整流程。重点剖析数字电路设计（如CMOS逻辑族、时序分析、功耗优化）与模拟/混合信号电路设计（如运放、PLL、ADC/DAC基础原理）之间的差异与互补性。 1. 硬件描述语言（HDL）与仿真验证： 深入探讨Verilog与VHDL在描述复杂数字系统中的应用。不仅限于语法介绍，更会侧重于高效的代码编写规范、功能仿真、形式验证（Formal Verification）等前沿验证技术，确保设计在流片前达到最高的可靠性标准。 2. 物理设计自动化（EDA工具链）： 详细解析综合（Synthesis）、布局布线（Place & Route）的底层算法逻辑。我们聚焦于时序收敛（Timing Closure）的策略、时钟树综合（CTS）的优化目标、设计规则检查（DRC）与版图对齐规则（LVS）的深层含义，使读者理解工具背后的工程决策。 3. 先进制程节点的挑战： 针对当前10nm及以下工艺节点，分析寄生效应（Parasitic Effects）对设计性能的影响，以及如何通过库特征描述（Liberty Files）和PPA（功耗、性能、面积）优化来应对这些挑战。 第二部分：微纳加工工艺的核心原理与挑战（侧重于薄膜与刻蚀） 本部分将集成电路制造过程中的关键化学与物理转化步骤进行系统梳理，但着重于薄膜材料的沉积特性和干法刻蚀的等向性控制，而非具体设备的操作细节。 1. 薄膜沉积的物理化学基础： 详细讲解化学气相沉积（CVD）与物理气相沉积（PVD）在形成介质层（如SiO2, SiN）和金属互连层（如Al, Cu）中的作用机理。重点分析原子层沉积（ALD）在实现超薄、高均匀性薄膜方面的独特优势及其对栅氧层控制的意义。 2. 刻蚀工艺的精密控制： 深入探讨反应离子刻蚀（RIE）等干法刻蚀技术，如何通过等离子体中的离子轰击和化学反应实现对特定材料的选择性去除。阐述侧壁保护技术（Sidewall Passivation）在实现高深宽比结构刻蚀中的关键作用，以及负载效应（Loading Effect）对刻蚀速率和均匀性的影响。 3. 工艺集成与缺陷控制： 讨论如何将不同的薄膜堆叠起来，形成功能性器件结构。分析应力管理（Stress Management）在多层结构中的重要性，以及如何通过先进的清洁技术来最小化颗粒物和金属杂质对器件性能的负面影响。 第三部分：后段制造与先进封装技术 随着摩尔定律放缓，后段制造，特别是先进封装技术，成为提升系统性能和集成密度的主要驱动力。本部分着重于互连技术和系统级集成。 1. 铜互连与低介电常数材料： 详细解析大马士革（Damascene）工艺在实现铜互连中的应用，包括铜的电镀过程、化学机械抛光（CMP）技术在实现平坦化方面的核心地位。介绍超低k材料（ULK）的使用，以及如何通过降低层间介质的介电常数来减少RC延迟。 2. 先进封装的范式转移： 全面介绍2.5D和3D集成技术。重点讲解硅通孔（TSV）的制造流程、对齐与填充技术。分析扇出晶圆级封装（Fan-Out Wafer Level Packaging, FOWLP）的结构优势及其在高性能计算中的应用前景。 3. 芯片异构集成与热管理： 讨论如何通过Chiplet（小芯片）的概念实现不同功能模块（如CPU、GPU、HBM内存）的混合集成。深入探讨在密集异构系统下，热耗散设计（Thermal Dissipation Design）的重要性，包括导热界面材料（TIM）的选择和散热路径的优化。 总结 本书结构严谨，逻辑清晰，从设计源头出发，贯穿至物理实现和系统封装，为读者提供了一个完整、深入的IC工程图景。它避开了对特定制造设备的冗余描述，而是将重点放在了支撑现代芯片制造的材料科学、电学理论、工艺集成策略和先进的系统级封装技术之上，确保读者获得的知识具有长期的参考价值和前瞻性。

前言

第1章　概观半导体制程
1-1　前段制程与后段制程
          前段制程安装元件、配线；后段制程进行组装、选别、检验等  8
1-2　元件形成制程(前段制程 FEOL) 1
         从晶圆洗净、氧化到闸极氧化层之形成  12
1-3　元件形成制程(前段制程 FEOL) 2
         闸极多结晶硅之形成到埋设接触孔  16
1-4　配线形成制程(前段制程 BEOL)
　　 将电晶体等以金属配线、接续后形成回路  20
1-5　晶圆电路检查制程
          确认埋入晶圆内晶片回路特性，判定其优、劣  24
1-6　组装制程(后段制程)
          将优质的晶片与外埠端子连接，用薄膜来保护晶片  26
1-7　选别、检验制程(后段制程)
          逐个检查已完成之LSI电力特性、尺寸、外观  28
          Column  新材料、新技术持续登场  29
1-8　制造流程与所使用之装置
          各元件构成零组件之流程概观  30

第2章　前段制程(洗净 ~ 曝后烤)之主要制程与装置
2-1　洗净 1
　　 一般使用药剂之化学性清除方法  40
2-2　洗净 2
         晶圆洗净技术与新兴洗净技术  43
2-3　干燥
          晶圆处理后务必要水洗、干燥  45
2-4　氧化
         将晶圆硅表面转换为硅氧化层  47
2-5　化学气相沈积(CVD) 1
          让反应瓦斯进行化学反应，沉积出膜  49
2-6　化学气相沈积(CVD) 2
          ALD与Cat-CVD  52
2-7　光阻蚀剂涂佈
          图形(pattern)加工前之光阻蚀剂涂佈  54
2-8　预烤
          将光阻蚀剂稍微加热  56
2-9　曝光 1
          步进机(stepper) 、扫描机(scanner)、液浸曝光装置  57
2-10　曝光 2
            EUV与图形解析度提升技术  59
2-11　曝光 3
            电子束曝光装置  62
             Column  曝光装置方式  63
2-12　显像．曝后烤
　　    在光阻蚀剂上制作图形，烧刻  64

第3章　前段制程(干式蚀刻~金属镀膜) 之主要制程与装置
3-1　干式蚀刻 1
　　 反应性离子蚀刻装置   72
3-2　干式蚀刻 2
         非等向性蚀刻与等向性蚀刻  74
3-3　抗蚀剂剥离．灰化
         去除不要之光阻蚀剂  76
3-4　CMP
         表面研磨、平坦化  78
3-5　湿式蚀刻
          整体蚀刻之主要用途  80
          Column  硅化物技术  82
3-6　不纯物质(杂参)导入装置 1
          离子佈植  83
          Column  离子佈植光罩  84
3-7　不纯物质(杂参)导入装置 2
          新的不纯物质导入技术  85
3-8　氧化层蚀刻(反蚀刻)
         闸极侧璧以自我对准方式形成绝缘膜  87
3-9　PVD(物理气相沉积)装置 1
         溅镀  88
3-10　PVD(物理气相沉积)装置 2
           各种PVD技术  91
3-11　热处理(退火)
           非活性气体中之晶圆热处理  93
3-12　镀膜
            将配线用的铜金属做全面性的镀膜  95
3-13　其他技术．装置 1
            磊晶沉积、热扩散  97
3-14　其他技术．装置 2
            绝缘膜涂佈、奈米压印  99

第4章　后段制程(切割~接合) 之主要制程与装置
4-1　封装 1
          封装的种类与特征  108
4-2　封装 2
          从实装技术来看半导体封装的趋势  112
          Column  为何需要高密度实装技术  115
4-3  　LSI后段制程方法
           将LSI装置以封装方法收?  116
4-4　研磨
          薄化硅晶圆  118
4-5　切割
          将硅晶圆分割为单个积体电路  120
          Column  借由超纯水洗净破坏半导体晶片的静电  123
4-6　黏晶
          将分割后的半导体晶片搭载于封装基板  124
4-7 　打线接合
          将分割后的半导体晶片与外部电力连接  126
          Column  未来的新型态打线接合技术  129
4-8　无接线接合
　　 将半导体晶片与外部电力以无接线方式接合  130

第5章　后段制程(树脂封装、端子加工、检查)之主要制程与装置
5-1　树脂封装 1
　　 导线架型封装之传送模塑树脂封装装置  140
         Column  为何无铅对环境保护来说是必要的？  142
5-2　树脂封装 2
　　 仅有基板单边设有缝细，可以树脂封装金属方式注入树脂  144
5-3　导线架式封装端子加工
　　 镀、导线成形装置  146
5-4　BGA式封装端子加工
　　 附有球型、封装切断．分离  152
5-5　标记(Marking)
　　 于封装产品上标记姓名与地址  154
5-6　无接线接合中具有代表性之后段制程制造方法案例
　　 TBGA与FCBGA   156
5-7　3D晶片堆叠构装
　　 晶片堆叠之高密度、高性能化  160
         Column  何谓半导体~机器组合系统之统合设计  163
5-8　晶圆阶段之封装
　　 后段制程中，直接以扩散制程制造晶圆的方式
          Column  裸晶封装所需要的KGD  167
5-9　半导体检查制程
　　 LSI检查  168

索引 176

评分☆☆☆☆☆

读完《图解半导体制造装置》这本书，我才真正体会到“眼见为实”的道理。以前对半导体制造的认知，大多来自于新闻报道里那些一闪而过的画面，总觉得它是一个非常神秘和遥不可及的行业。但这本书，用它强大的图解能力，硬生生地把那些抽象的概念具象化了。它不只是简单地罗列出设备的名称和功能，而是通过大量的细节图，让我们看到每一个装置的内部构造，以及它们是如何一步步完成从硅片到最终芯片的蜕变的。我特别喜欢书中对于不同工艺环节的图解，比如晶圆切割、封装测试等，这些都让我对整个生产流程有了更清晰的认识。而且，书中对设备的操作流程也有详细的说明，虽然我可能永远不会亲自操作这些设备，但通过阅读，我能够理解它们是如何在极高的精度和洁净度的环境下工作的。这本书不仅仅是一本关于设备的书，更是一本关于工程美学和科技创新的书，让我深深地折服于人类智慧的伟大。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字叫《图解半导体制造装置》，看了这个书名，我就对它充满了好感。你知道的，台湾是半导体产业的重镇，我们从小就耳濡目染，对这些高科技的东西总是特别好奇。不过，老实说，那些专业名词和繁杂的流程，对我们这些非科班出身的人来说，就像天书一样。所以，当我在书店看到这本《图解半导体制造装置》的时候，眼睛都亮了。它的“图解”两个字，简直就是为我们这些渴望了解却又怕被专业术语吓到的人量身定做的。我迫不及待地翻开，想看看它到底是怎么把那些复杂的半导体制造装置变得容易理解的。我特别期待它能用生动形象的图画，配上通俗易懂的文字，一步步地揭开半导体制造的面纱，让我这个对集成电路、光刻机、蚀刻机这些词汇仅停留在概念层面的人，能够真正地“看懂”它们是如何运作的。我希望它能描绘出那些庞大精密、价值连城的机器在无尘室里是如何协同工作的，展现出半导体制造过程中那些看似微不足道的细节，如何才能造出我们每天都在使用的智能手机、电脑里的芯片。如果这本书真的能做到这一点，那对我来说，绝对是一次难得的学习机会，也能让我对台湾的经济命脉有更深入的认识。

评分☆☆☆☆☆

读完《图解半导体制造装置》这本书，我最大的感受就是，原来我们生活中离不开的这些高科技产品，背后是如此精密的工程和庞大的设备在支撑着！以前我总觉得半导体制造就好像是把沙子变成晶片，听起来很玄乎，但具体是怎么实现的，完全没有概念。这本书就好像给我打开了一扇窗，通过那些清晰的图示和简明的说明，我终于能把那些抽象的半导体制造设备和工艺联系起来了。比如说，书里对光刻机的介绍，让我惊叹于它的精度简直到了纳米级别，一张照片都能被“印”在硅片上。还有蚀刻、薄膜沉积这些步骤，通过图解，我能更直观地理解它们在制造过程中扮演的角色，它们是怎样一层层地“雕刻”出电路的。这本书的价值在于，它没有把重点放在冰冷的理论公式上，而是用一种非常“接地气”的方式，把那些高精尖的技术“翻译”成了我们普通人能理解的语言。我觉得，对于任何对半导体产业有兴趣，但又觉得门槛很高的人来说，这本书都绝对是一本不可多得的入门读物。它让我对“台湾制造”这项骄傲有了更深的理解和敬意。

评分☆☆☆☆☆

我一直对半导体产业的蓬勃发展感到非常自豪，尤其是看到台湾在其中扮演的重要角色。然而，对于构成这个产业基石的“制造装置”本身，我的了解却非常有限。《图解半导体制造装置》这本书的名字，一下子就抓住了我的兴趣点。我希望它能提供一个深入浅出的视角，让我能够了解那些推动半导体产业前进的“功臣”们。我想知道，那些动辄价值数亿、操作起来需要极高洁净度的设备，究竟是长什么样子？它们又是如何工作的？这本书的“图解”二字，让我对它充满了期待，我希望它能用清晰、精美的插图，展现出这些设备的结构、功能，以及它们在整个半导体制造流程中的地位和作用。我期待这本书能够不仅仅停留在设备的介绍，更能引导读者理解这些设备背后的科学原理和工程挑战，从而更深层次地认识到半导体制造的复杂性和重要性。如果这本书能够做到这一点，那么它绝对是一本极具价值的读物，能够帮助我们这些普通读者，更全面、更深入地理解台湾引以为傲的半导体产业。

评分☆☆☆☆☆

我一直都对那些大型、精密的工业设备充满好奇，尤其是半导体制造这种代表着科技前沿的领域。在看到《图解半导体制造装置》这本书的时候，我脑海里立刻浮现出那些在无尘室里运作的、价值连城的机器。这本书的书名就非常吸引人，它承诺的是“图解”，这意味着能够用视觉化的方式来呈现复杂的机械原理和工艺流程。我非常期待它能够详细地介绍各种半导体制造装置，比如光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备等等，并且通过精美的插图，将它们内部的构造、工作原理以及它们是如何在流水线上协同作业的，一一展现在读者面前。我希望这本书能够用通俗易懂的语言，解释清楚那些专业术语，让没有相关背景知识的读者也能轻松理解。尤其是在台湾，半导体产业是我们引以为傲的产业，了解这些制造装置的运作，就等于了解了台湾经济发展的核心驱动力之一。我希望这本书能够提供一种全新的视角，让我们看到这些“幕后英雄”的魅力。