半導體製程設備(四版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

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• 工藝
• 材料
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　　半導體元件由矽土製成矽晶圓， 再經數百個製程步驟，纔製作齣256M級的DRAM。這期間所使用的機器，主要的也不過十數種。晶圓成長爐、磊晶反應器、步進照像儀、化學氣相沉積爐、氧化和擴散高溫爐、離子植入機、乾蝕刻機、電子束蒸鍍機、濺鍍機、化學機械研磨機等。以及封裝製程設備、真空幫浦及係統洗淨機器等主要支援設備。本書對這些機器的構造和操作原理都有詳盡的敘述。

　　砷化鎵Ⅲ–Ⅴ化閤物半導體製程，如金屬有機化學氣相沉積爐、分子束磊晶和銅製程使用設備、低介電常數介電製作設備以及一些2000韆禧年推齣的新機器，也都在本書有詳盡的敘述，次世代先進的製程設備也有一些介紹。本書是編著者纍積多年經驗、費時一年而完成的。期望能給想從事半導體業的同學們一項內容豐富有力的教科書。給業界的工程師、研究生、教授老們一項便捷的參考。

【作者簡介】

張勁燕

現職：逢甲大學電子係副教授
學曆：交通大學電子工程研究所博士
經曆：新加坡Intersil電子公司工程師
　　　ITT環宇電子公司工程部經理
　　　颱灣電子電腦公司半導體廠廠長
　　　萬邦電子公司總工程師
　　　明新工專電子科副教授（或兼科主任）
　　　逢甲大學電機係副教授（或兼係主任）
專長：半導體元件、物理
　　　VLSI製程設備及廠務
　　　奈米科技
　　　積體電路構裝

《半導體製造工藝：從矽晶圓到先進封裝的全麵解析》 內容概述 本書旨在為半導體工程領域的專業人士、研究生以及對微電子製造技術抱有濃厚興趣的讀者，提供一部全麵、深入且與時俱進的教科書。它不僅僅是一本介紹設備操作的手冊，而是聚焦於整個半導體製造鏈條中，從基礎材料科學到尖端集成電路（IC）製造的係統性知識體係構建。全書的結構設計，旨在引導讀者理解“為什麼”以及“如何”在納米尺度上實現可靠、高效的芯片製造。 本書嚴格圍繞半導體製造的核心工藝步驟展開，詳細剖析瞭矽基底的準備、薄膜沉積、光刻、刻蝕、摻雜、清洗與檢測等關鍵環節的物理化學原理、工藝控製參數、以及先進技術的發展趨勢。我們著重闡述瞭這些工藝之間復雜的相互依賴關係，解釋瞭良率（Yield）控製的根本挑戰所在。 第一部分：基礎與材料 第一章：半導體物理與材料科學基礎 本章首先迴顧半導體材料的電子結構和能帶理論，這是理解後續所有工藝的基礎。重點討論瞭高純度單晶矽的生長技術（如Czochralski法），並深入探討瞭矽晶圓的製備過程，包括晶體生長、切割、研磨、拋光（CMP）以及錶麵處理，強調瞭錶麵缺陷控製對於器件性能的關鍵影響。同時，介紹瞭第二代和第三代半導體材料（如SiC、GaN）的特性及其在特定應用中的潛力。 第二章：薄膜沉積技術原理 薄膜是構建集成電路功能層的基礎。本章係統梳理瞭主要的薄膜沉積方法： 1. 物理氣相沉積 (PVD)： 詳細闡述瞭濺射（Sputtering）的機製、反應濺射、磁控濺射的工藝窗口及其在金屬互連層中的應用。 2. 化學氣相沉積 (CVD)： 深入分析瞭熱CVD、等離子體增強CVD (PECVD) 的反應動力學、薄膜的化學計量控製，以及原子層沉積 (ALD) 在實現亞納米級厚度和優異均勻性方麵的突破性優勢。 3. 外延生長： 討論瞭分子束外延（MBE）和化學氣相外延（Vapor-Phase Epitaxy, VPE）在構建異質結構和超薄層時的精確控製技術。 第二部分：核心圖案化技術 第三章：光刻技術：定義微觀世界的藝術 光刻是決定芯片特徵尺寸的關鍵步驟。本章全麵覆蓋瞭現代光刻技術的發展脈絡： 1. 光刻原理： 涉及衍射、成像理論、分辨率極限（瑞利判據）及光刻分辨率增強技術（RET）。 2. 光刻膠 (Photoresist)： 化學放大抗蝕劑（CAR）的反應機理、曝光和烘焙過程的優化。 3. 先進光刻係統： 重點剖析瞭深紫外光刻（DUV）的聚焦技術，並詳細介紹瞭極紫外光刻（EUV）的獨特挑戰，包括光源（激光等離子體）、反射鏡係統、掩模版結構和高真空環境下的工藝控製。 第四章：刻蝕技術：精確移除材料 刻蝕工藝是將光刻定義的圖形轉移到底層材料上的關鍵步驟。本章區分瞭乾法和濕法刻蝕： 1. 乾法刻蝕： 聚焦於反應離子刻蝕（RIE）和深反應離子刻蝕（DRIE，特彆是Bosch工藝）。深入探討瞭等離子體的産生、離子能量分布、反應性化學物種的輸運機製，以及側壁保護/各嚮異性刻蝕的物理化學模型。強調瞭刻蝕速率、選擇性（Selectivity）和側壁形貌（CD uniformity）的控製。 2. 濕法刻蝕： 討論瞭濕法刻蝕液的化學配方、溫度控製對各嚮同性/各嚮異性刻蝕的影響，以及在清洗和去除殘留物中的應用。 第三部分：電學性能的注入與調控 第五章：半導體摻雜技術 摻雜是賦予半導體材料導電特性的必要手段。本章詳細講解瞭兩種主要的摻雜方法： 1. 離子注入 (Ion Implantation)： 深入分析瞭離子源的設計、束流的精確控製、注入能量與劑量的關係，以及對晶格損傷的引入。重點討論瞭退火（Annealing）工藝（包括快速熱退火RTA和激光退火LTA）在修復損傷、激活雜質和控製擴散行為中的核心作用。 2. 熱擴散： 簡要迴顧瞭傳統擴散法，並與現代離子注入技術進行對比。 第六章：薄膜的退火與界麵工程 除瞭摻雜激活外，熱處理在調控材料特性方麵至關重要。本章探討瞭不同退火技術對晶體結構、薄膜應力、金屬-半導體接觸電阻的影響，以及如何通過控製熱預算來管理雜質的遷移和界麵態密度的優化。 第四部分：互連與集成 第七章：金屬化與互連技術 隨著特徵尺寸的縮小，金屬互連綫的電阻和電容問題日益突齣。本章重點介紹瞭： 1. 鎢塞（Tungsten Plug）和銅互連（Copper Interconnects）： 詳細介紹瞭銅的電化學沉積（ECD）工藝，以及如何使用阻擋層（Barrier Layer，如Ta/TaN）來防止銅擴散。 2. 化學機械拋光 (CMP)： 深入解析瞭CMP在實現全局和局部平坦化中的作用，包括拋光墊、漿料（Slurry）化學成分的選擇，以及對關鍵尺寸和錶麵粗糙度的控製。 第八章：先進封裝與測試 半導體製造的最後階段涉及將裸晶圓轉化為最終産品。本章涵蓋瞭： 1. 晶圓級封裝 (WLP) 與倒裝芯片 (Flip Chip)： 討論瞭微凸點（Microbumps）的製作、對準與連接技術。 2. 測試與量測： 引入瞭在製程中（In-line）和終測（Final Test）中使用的關鍵量測技術，如掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）在結構分析中的應用，以及電學參數測試（如參數抽取、缺陷檢測）的重要性。 本書特色與目標讀者 本書的獨特之處在於其對工藝集成的強調。我們沒有孤立地介紹每一種設備，而是構建瞭一個邏輯清晰的工藝流程圖，使讀者能夠理解前一道工序如何影響後一道工序的性能，以及良率瓶頸通常齣現在哪個環節。書中包含瞭大量工藝窗口圖錶和關鍵物理模型，旨在培養讀者從“操作者”嚮“工藝工程師/研發科學傢”轉變的思維模式，專注於解決實際生産中的復雜問題和推動下一代技術的研發。 目標讀者： 半導體製造廠（Foundry/IDM）的工藝集成工程師、設備工程師。 從事微電子、材料科學、物理學、化學工程等專業的研究生及博士後研究人員。 希望係統瞭解半導體製造全流程的高技術産業投資者和技術經理。

第１章　晶體成長和晶圓製作
第２章　磊晶沉積設備
第３章　微影照相設備
第４章　化學氣相沉積爐
第５章　氧化擴散高溫爐
第６章　離子植入機
第７章　乾蝕刻機
第８章　蒸鍍機
第９章　濺鍍機
第10章　化學機械研磨
第11章　真空泵和真空係統
第12章　濕洗淨和乾洗淨製程設備
第13章　封裝製程設備

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這次的《半導體製程設備(四版)》，我最期待的莫過於對「cleanroom 環境控製」與「高階量測技術」的更新。畢竟，半導體製程對環境的要求非常嚴苛，任何一點微小的汙染都可能導緻嚴重的後果。我希望書中能有更詳細的關於潔淨室等級的標準、潔淨室內空氣過濾係統的最新發展、以及不同製程階段對潔淨室環境的具體要求。同時，對於「靜電防護（ESD）」的細節，也希望能有更深入的探討，例如不同材料的 ESD 特性，以及在設備設計和操作中如何有效避免 ESD 損壞。 另外，在「高階量測技術」的部分，我特別想瞭解是否有關於 TEM（穿透式電子顯微鏡）、SEM（掃描式電子顯微鏡）等先進顯微鏡技術在製程檢測上的應用。這些技術對於觀察奈米級的結構缺陷至關重要。而且，書中會不會有針對「材料分析」的更詳盡介紹？像是 XPS（X射線光譜）、AES（俄歇電子能譜）等技術，如何在製程開發和品質控製中發揮作用？我一直覺得，量測是確保製程品質的最後一道防線，對這部分的理解越深入，越能減少產品的損失。希望這次的四版能在這些技術細節上提供更豐富的資訊，讓我能夠更全麵地掌握整個製程鏈。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我一開始拿到《半導體製程設備(四版)》的時候，心裡還是有點小小的猶豫。畢竟，前幾版的內容已經很紮實瞭，要再有什麼突破性的更新，感覺空間好像不大瞭。可是，翻瞭翻目錄，看到「先進材料與製程技術」、「AI 在製程設備中的應用」這幾個章節，我整個人都興奮起來瞭！尤其「AI 在製程設備中的應用」，這絕對是未來趨勢啊！現在的製程越來越複雜，參數越來越多，單靠人工去監控和優化，效率太低瞭。有沒有可能在書裡麵看到一些關於如何利用 AI 技術來預測設備故障、優化製程參數、甚至進行自動化調校的內容？ 而且，這次改版對「微影技術」的介紹是不是有更深入的探討？像是 EUV（極紫外光）的應用，它的原理、優勢，以及在製程中遇到的挑戰，有沒有更詳細的解說？因為 EUV 實在是太關鍵瞭，掌握瞭 EUV 技術，就掌握瞭下一世代的晶片製造優勢。另外，我也想知道，書中對於「化學機械研磨（CMP）」這個製程有沒有什麼新的見解？CMP 的均勻性和缺陷控製一直都是個難題，這次有沒有一些新的研磨液、研磨墊技術，或是新的 CMP 機颱的介紹？我非常期待能從書中獲得一些突破性的啟發，幫助我在工作上更上一層樓。

评分☆☆☆☆☆

拿到《半導體製程設備(四版)》的當下，我真的有種 deja vu 的感覺，但又帶著滿滿的新鮮感。翻開目錄，光是幾個關鍵字就足以讓人眼睛一亮：先進封裝、高密度互連（HDI）、3D NAND 的製程挑戰。這些都是近期半導體產業熱議的焦點，也是許多公司正在投入巨資研發的領域。我尤其對「先進封裝」的部分感到好奇。畢竟，隨著摩爾定律的放緩，先進封裝已經成為提升晶片效能和整閤度的重要手段。這次改版在這方麵涵蓋瞭哪些內容？是像 CoWoS、InFO 等先進封裝技術的製程剖析，還是探討瞭 SiP（System in Package）的發展趨勢？ 此外，我一直以來都對設備的「良率優化」和「維護保養」比較有興趣。畢竟，一颱昂貴的製程設備，其穩定性和壽命是直接影響生產成本和產量的關鍵。不知道這本四版有沒有針對這兩方麵提供更實用的建議，像是常見的設備故障排除案例、預防性維護的策略，甚至是一些提高設備利用率的小撇步？對我這種需要時時繃緊神經確保產線順暢的現場人員來說，這些資訊的價值簡直無法估量。希望這次改版能提供更多貼近實際操作的案例分析，讓我們這些在第一線奮鬥的工程師們能更有感。

评分☆☆☆☆☆

厚！等瞭好久，終於等到《半導體製程設備(四版)》瞭！我之前買過三版的，那時候真的覺得是聖經一樣，什麼問題都能從裡麵找到解答。這次改版，聽說把最新的設備和製程都更新進去瞭，實在太讓人期待瞭！想想看，現在的半導體產業發展速度有多快，新技術、新材料、新設備層齣不窮，舊版的書內容難免有點跟不上。不過，這也是意料之中的事，畢竟科技進步就是這麼迅速。 我個人特別關注的是蝕刻（Etching）和瀋積（Deposition）這兩個製程。這兩項技術是半導體製造的基石，任何微小的進步都可能帶來巨大的影響。聽說這次的四版在這些部分做瞭大幅度的更新，加入瞭像是EUV光刻相關的瀋積技術，還有更精密的電漿蝕刻技術的細節。身為第一線的工程師，每天都在跟這些設備打交道，有本更新、更詳盡的參考書，就像擁有瞭最強力的武器一樣。而且，四版裡麵是不是有針對不同廠商的設備做更深入的介紹？例如，ASML、Tokyo Electron、Lam Research 這些大廠的最新機颱，有沒有更細部的原理和操作注意事項？這對我們實際操作和排除故障非常有幫助。

评分☆☆☆☆☆

拿到《半導體製程設備(四版)》後，我第一時間就衝到「高階製程整閤」那一章。這幾年，從 7 奈米、5 奈米到現在的 3 奈米，製程節點不斷推進，挑戰也越來越大。我特別好奇，這次的改版在「多重曝光技術」和「先進材料的製程導入」這兩個方麵，有沒有更深入的解析？例如，在 EUV 光刻之後，是否還有什麼更先進的微影技術正在發展，或是需要剋服的難題？還有，像高遷移率的通道材料（如 SiGe）、新型介電質材料，以及先進的金屬接觸材料，它們在製程中會遇到什麼樣的挑戰？ 我一直覺得，半導體製程設備的書，除瞭理論知識，更重要的是能提供一些「實際操作的技巧」和「經驗分享」。不知道這本四版有沒有收錄一些「製程調優的實戰案例」？像是遇到特定的製程問題時，工程師會如何一步步去分析、去解決？另外，對於「設備的可靠性與壽命預測」，是不是有更具體的數學模型或方法論？我希望能夠透過這本書，不僅學到新的技術知識，更能纍積一些寶貴的實戰經驗，讓我在麵對實際工作中的各種挑戰時，能夠更加得心應手。這本書的價值，絕對不隻在於「知道」，更在於「做到」。