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　　 矽積體電路製程的特徵尺寸縮小到深次微米(deep submicron meter)，經曆幾個階段，0.35μm、0.25μm、0.18μm、0.13μm，現階段以達到0.10μm0.07μm。相關的製程、設備、材料或場務設施，都有革命性的更新和進步。微影照像是受到影響最大的製程。DRAM的電晶體的閘極結構和材料、工程。高介電常數材料使電容量保持夠大。金屬化製程、阻障層、內嵌、快閃、鐵電記憶體結構等。高深寬比的乾蝕刻製程需要高密度電漿；降低阻容延遲(RC delay)使用低介電常數材料和銅製程。新製程有雙大馬士革(dual damascene)、電鍍(electro plating)、無電極電鍍(electroless plating)和∕或金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)。21世紀－奈米元件更製作齣單電子電晶體。晶圓尺寸由8吋擴大到12吋，為的不止是提高良率、提高機器使用率；也考慮到生産力，節省工廠麵積、還要兼顧人工學(ergonomics)和減少化學藥液以利環保。

　　本書配閤拙著電子材料、半導體製程設備、工業電子學構成一完整係列。期望給想從事半導體的同學和研究生，或和半導體製程相關行業的工程師、經理、教授、老師們一項便捷的參考。

作者簡介

張勁燕

學曆：
交通大學電子工程研究所博士

經曆：
明新工專電子科副教授（或兼科主任）
逢甲大學電子係副教授
逢甲大學電機係副教授（或兼係主任）

現職：
逢甲大學電子係副教授

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

作者簡介
序

第1章　微影照像 1
1.1　緒　論2
1.2　ULSI微影技術的延伸與極限6
1.3　提升光學微影製程的技術12
1.4　深次微米微影照像19
1.5　電子束微影技術30
1.6　光罩和圖規35
1.7　阻劑和抗反射覆蓋42
1.8　參考文獻55
1.9　習　題58

第2章　低介電常數材料及其製程 59
2.1　緒　論60
2.2　低介電常數材料用於ULSI64
2.3　材料種類和演進69
2.4　金屬前介電質73
2.5　含二氧化矽的介電質75
2.5.1　摻氟的二氧化矽（SiOF）　75
2.5.2　超微孔矽土　79
2.5.3　摻碳的二氧化矽　80
2.6　其他的無機低介電常數材料80
2.6.1　含氫的矽酸鹽（HSQ）　81
2.6.2　含甲基的矽酸鹽（MSQ）　82
2.6.3　黑鑽石　83
2.6.4　混成有機矽氧烷高分子（HOSP）　84
2.6.5　氮化硼係　84
2.7　有機低介電常數材料85
2.7.1　芳香族碳氫化閤物（SiLK）　85
2.7.2　摻氟的聚對二甲苯醚（FLARE）　87
2.7.3　苯並環丁烯（BCB）　88
2.7.4　氟化的非晶相碳（a-C：F）　88
2.7.5　含氟的聚對二甲苯（parylene－F，AF－4）　91
2.7.6　聚四氟乙烯（PTFE）　92
2.7.7　聚亞醯胺（polyimide）　92
2.7.8　聚芳烯醚（PAE）　94
2.8　特性量測、蝕刻96
2.9　參考文獻98
2.10　習　題100

第3章　高介電常數材料製程 101
3.1　緒　論102
3.2　順電和鐵電材料104
3.3　鈦酸鍶鋇和電容結構107
3.4　鈦鋯酸鉛和鉭酸鉍鍶鐵電材料113
3.5　薄膜製作115
3.5.1　氧化鉭薄膜的製作　115
3.5.2　鉭酸鉍鍶薄膜的製作　116
3.5.3　鐵電薄膜製作　117
3.6　鐵電薄膜的可靠度和特性分析119
3.7　蝕刻製程121
3.8　參考文獻122
3.9　習　題124

第4章　閘極工程技術 125
4.1　緒　論126
4.2　深次微米製程的閘極129
4.3　金屬矽化物131
4.3.1　多晶矽金屬矽化物　132
4.3.2　自行對齊金屬矽化物製程　133
4.3.3　矽化物在VLSI的應用　137
4.4　閘極結構和技術139
4.4.1　雙多晶矽閘極　139
4.4.2　多晶矽鍺閘極技術　143
4.4.3　金屬閘極製程　144
4.5　閘極介電層147
4.5.1　高介電常數（high K）材料　148
4.5.2　超薄氧化層　149
4.5.3　閘極介電層的量測　154
4.6　淺溝渠隔離156
4.7　淺接麵和升起式源極汲極160
4.8　基闆工程164
4.9　電漿製程損傷166
4.10　未來展望168
4.11　參考文獻170
4.12　習　題171

第5章　金屬連綫技術 173
5.1　緒　論174
5.2　鋁和阻障金屬175
5.3　物理氣相沉積181
5.3.1　蒸鍍　181
5.3.2　濺鍍　181
5.4　先進的物理氣相沉積183
5.4.1　過濾式的高垂直方嚮性濺鍍　183
5.4.2　離子化的濺鍍技術　183
5.4.3　提高薄膜遷移率的濺鍍技術　184
5.4.4　活性離子濺鍍　186
5.5　化學氣相沉積187
5.5.1　低壓化學氣相沉積　188
5.5.2　電子迴鏇共振化學氣相沉積　193
5.5.3　金屬有機化學氣相沉積　195
5.6　參考文獻199
5.7　習　題200

第6章　銅製程 201
6.1　緒　論202
6.2　銅製程的優缺點204
6.3　銅製程應用於ULSI208
6.4　擴散阻障層及其製作216
6.4.1　離子化金屬電漿　219
6.4.2　磁控濺鍍　222
6.4.3　金屬有機化學氣相沉積　223
6.5　銅晶種層及其製作224
6.5.1　離子化金屬電漿　224
6.5.2　金屬有機化學氣相沉積　225
6.5.3　無電極電鍍　226
6.6　電鍍銅231
6.7　其他沉積銅的方法237
6.7.1　金屬有機化學氣相沉積　237
6.7.2　選擇性沉積　239
6.7.3　指嚮性濺鍍　242
6.7.4　乾式填洞法　245
6.7.5　電子迴鏇共振電漿濺鍍混閤法　246
6.7.6　雷射退火迴流法　246
6.7.7　銅閤金化製程　247
6.8　銅的蝕刻249
6.8.1　濕式蝕刻　249
6.8.2　乾式蝕刻　249
6.8.3　化學機械研磨　250
6.9　製程難題和化學機械研磨251
6.10　環保對策255
6.11　參考文獻262
6.12　習　題264

第7章　高密度電漿乾蝕刻267
7.1　緒　論268
7.2　高密度電漿源269
7.3　電子迴鏇共振（ECR）蝕刻276
7.3.1　物理機製　278
7.3.2　微波係統　281
7.3.3　蝕刻機係統　287
7.4　感應耦閤式電漿（ICP）蝕刻296
7.4.1　蝕刻機係統　298
7.4.2　靜電吸盤　302
7.4.3　電腦模擬和控製　303
7.5　電漿特性檢測306
7.5.1　蘭牟爾探針　306
7.5.2　毫米波乾涉儀　309
7.5.3　離子能量分析儀　309
7.5.4　光譜量測與分析　309
7.5.5　溫度量測　319
7.6　製程監督和終點偵測310
7.6.1　雷射乾涉儀和雷射反射　311
7.6.2　光發射光譜術　311
7.6.3　質譜儀　313
7.7　晶圓電漿洗淨314
7.8　參考文獻317
7.9　習　題319

第8章　半導體記憶體元件 321
8.1　緒　論322
8.2　製程技術發展的趨勢324
8.3　DRAM的電容器328
8.3.1　溝槽電容　333
8.3.2　堆疊電容　336
8.3.3　製程整閤　339
8.4　內嵌式DRAM340
8.5　快閃記憶體349
8.5.1　記憶胞結構　350
8.5.2　記憶體陣列　361
8.6　鐵電記憶體369
8.7　參考文獻376
8.8　習　題378

第9章　十二吋晶圓 379
9.1　緒　論380
9.2　晶圓的品質規格382
9.3　晶圓切片拋光和清洗383
9.4　晶圓洗淨384
9.5　晶圓迴收390
9.6　自動化391
9.7　離子植入393
9.8　參考文獻397
9.9　習　題398

第10章　半導體奈米元件 399
10.1　緒　論400
10.2　奈米科技在半導體402
10.3　奈米材料405
10.4　奈米電子元件的製作和應用408
10.5　單電子電晶體411
10.6　掃描探針量測419
10.7　參考文獻425
10.8　習　題426

第11章　廠務設施 427
11.1　緒　論428
11.2　潔淨室430
11.3　化學汙染及化學空氣過濾器435
11.4　迷你環境和局部潔淨化438
11.5　傳輸設備係統443
11.6　氣　體445
11.7　質流控製器447
11.8　超純水448
11.8.1　高效率逆滲透係統（HERO）　449
11.8.2　電極遊離化　450
11.9　地震災害及對策453
11.10　參考文獻459
11.11　習　題460
索　引463

评分☆☆☆☆☆

我必須說，這本《VLSI概論》是我近期讀過最令人感到「踏實」的技術書籍瞭。在這個瞬息萬變的半導體產業，更新換代的速度之快，常常讓人應接不暇。很多新技術、新名詞不斷齣現，但卻缺乏一個好的管道去理解其核心。這本書就扮演瞭這樣一個角色。它沒有用花俏的術語來包裝，而是用最直白的語言，去解釋 VLSI 設計中最基本、但也最關鍵的原理。我特別欣賞它在介紹「時序約束」（Timing Constraints）和「時序分析」（Timing Analysis）時，不僅僅是給齣公式，而是透過一些簡化的時序圖，來模擬訊號傳播延遲的過程，這讓那些原本覺得頭痛的時序問題，變得清晰可見。此外，書中關於「可靠性」（Reliability）和「測試性」（Testability）的討論，也是我之前比較忽略的部分，這本書讓我深刻理解到，一個設計的成功，不隻在於功能實現，更在於它的穩定性和可維護性。總之，這是一本能夠幫助你打好基礎，並且對整個 VLSI 設計有全麵認識的優秀讀物。

评分☆☆☆☆☆

這本《VLSI概論》真的非常對味！身為一個在業界奮鬥瞭幾年，但偶爾還是會覺得自己某些地方「懂的不夠深」的工程師，我一直在尋找一本能幫助我串聯起整個VLSI設計流程的書籍。很多書可能專注於某個細節，例如前端設計（Frontend）或後端設計（Backend），但卻忽略瞭兩者之間的連結。這本書就非常巧妙地填補瞭這個空白。它從前端的規格定義、邏輯設計，一路講到後端的物理實現，像是佈局（Layout）、繞線（Routing）、時序分析（Timing Analysis），每個環節都介紹得很到位，而且最重要的是，它強調瞭各個環節之間的相互影響。我特別喜歡書中關於「設計規則檢查」（DRC）和「電氣規則檢查」（ERC）的部分，不隻是告訴你這是什麼，而是解釋瞭為什麼需要這些檢查，以及違反規則可能帶來的災難性後果。這種「知其所以然」的講解方式，對於我們這種需要實際解決問題的人來說，實在是太重要瞭。而且，書中的圖解都非常清晰，讓人一目瞭然，不像有些書的圖，看瞭半天也不知道在畫什麼。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我對「概論」這類型的書通常是敬而遠之，因為它們經常淪為各種知識點的堆砌，缺乏係統性和深度，讀起來很零散。但這本《VLSI概論》卻顛覆瞭我這個刻闆印象。它以一個非常宏觀的角度，將整個VLSI設計從概念到實現的過程，有機地串聯瞭起來。作者並沒有過度強調某些特定的技術細節，反而著重於讓讀者建立起對整個生態係的理解。我尤其欣賞它在探討不同製程節點（Process Node）時，不是單純列齣各種縮小數字，而是深入分析瞭不同製程所帶來的優勢與挑戰，以及在實際設計中需要考量的因素。書中關於「功耗優化」的章節，也讓我受益匪淺，它不隻介紹瞭各種功耗降低的技術，更分析瞭它們在不同應用場景下的適用性，這對我們這種需要平衡效能和功耗的設計人員來說，是非常寶貴的參考。總體而言，這本書提供瞭一個非常好的框架，讓我在麵對日益複雜的VLSI設計時，能夠有一個更清晰的思路和更全麵的視野。

评分☆☆☆☆☆

老實說，我一開始對這本《VLSI概論》並沒有抱持太高的期望。畢竟「概論」這兩個字，通常代錶著內容會比較廣泛但深度不足，很容易流於錶麵。而且，市麵上關於VLSI的書，我看瞭不少，很多都寫得像論文一樣，充斥著艱澀的數學公式和複雜的電路圖，對我這種不是科班齣身、半路齣傢進入這行的人來說，簡直是天大的考驗。然而，這本書卻齣乎意料地帶來瞭驚喜。它用瞭非常生活化、甚至可以說是「講故事」的方式來闡述一些核心概念，例如它在解釋 CMOS 的工作原理時，居然用瞭一個非常貼切的比喻，讓我瞬間就理解瞭那種開關的邏輯。還有在講到麵積、功耗、效能（Area, Power, Performance, APP）這三個永恆的三角關係時，也不是單純列齣公式，而是透過幾個實際的設計案例，讓我們看到設計師在取捨時的考量。最重要的是，它沒有刻意去迴避一些新手常犯的錯誤，反而把它們當作學習的契機，引導讀者思考如何避免。這本書讓我覺得，原來學習複雜的技術，也可以這麼有趣且不那麼令人畏懼。

评分☆☆☆☆☆

天啊！我終於等到這本《VLSI概論》瞭！身為一個在半導體產業打滾多年的老兵，每次要找一本真正能打中要害、又不會過於學術到讓人打瞌睡的VLSI入門書，都像大海撈針一樣。市麵上充斥著太多理論派的巨著，翻開來就頭昏眼花，更別提那些寫給博士班學生的進階讀物，簡直是天書。但這本《VLSI概論》不一樣！我翻瞭一下目錄，那些我實際在工作中遇到的挑戰，像是設計流程的眉角、各種製程技術的取捨、以及為什麼有些電路就是跑得比別人慢，書裡居然都有淺顯易懂的解釋。最讓我驚豔的是，它居然還有針對新手最頭痛的佈局布線（Layout）部分，用非常貼近實際操作的方式去講解，甚至還附帶瞭一些我看都沒看過的軟體操作建議，雖然我個人比較習慣用自己的工具，但光是看到作者的用心，就覺得值迴票價瞭。總之，這本書絕對是我過去十年來在VLSI領域看到最實用、最有幫助的一本入門教材，推薦給所有想進入半導體領域，或是想釐清一些基本概念的工程師們，絕對不會讓你失望！