集成电路（IC）制程简论PDF电子书下载

第1章 半导体IC的构造——既神奇又不可思议的半导体 1

1.1何谓半导体——导电的难易性 1

1.2神奇的硅——在地球表面的元素中储量排行第二 3

1.3集成电路中集成的是什么——三极管、电阻、电容 5

1.4半导体元件与集成电路——集成电路面面观 6

1.5二极管的功能——3种类型的二极管 8

1.6三极管的功能——可以比作通过水闸的水路 10

1.7 MOS与双极性晶体管的比较——按IC的材料分类 12

1.8存储器、各种类型的CPU——从MPU、 ASIC到系统LSI 14

1.9存储器的种类——从DRAM到快闪存储器 15

1.10 CISC与RISC—— MPU的两个发展系列 17

1.11半导体器件的用途与特征——各具特色的半导体器件大显身手 22

1.12存储器的大小对比——压缩技术 24

1.13 DRAM的技术先导作用——从DRAM到CPU 27

1.14摩尔定律继续有效——山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村 29

1.15集成电路发明50周年历史回眸——两人一小步，人类一大步 32

1.16微处理器发展历程——IC技术插上腾飞的翅膀 33

专题栏：半导体IC工厂厂址应具备哪些条件 35

第2章 IC如何进行计算与存储——CPU与存储器的工作原理 37

2.1双极性晶体管集成电路的结构——比CMOS速度更快 37

2.2 N型与P型MOS的区别——电压和电流的正负号变化一下即可 39

2.3何谓CMOS——最为普及的LSI 41

2.4电荷的积蓄方法——向DRAM“写入” 42

2.5 DRAM的重写——从DRAM“读出” 44

2.6快闪存储器之一——不易失存储器中电荷的积蓄方法 46

2.7快闪存储器之二——半永久数据的存储 47

2.8加法计算——二进制法计算 49

2.9减法计算——利用“负数相对于2的补数表现” 50

2.10乘法计算——如何实现乘法器 52

2.11何谓NAND型——CMOS逻辑电路 54

2.12 NOR型、AND型、OR型——各种类型的逻辑电路 55

2.13半导体的动力和功耗——IC内的电压以5V为中心 57

专题栏：存储器更新换代的标志是出现“比特剪刀差” 59

第3章 半导体集成电路的制作工艺——IC工厂的实际体验 60

3.1半导体集成电路制作鸟瞰——开发顺序与制作工程 60

3.2 IC制造的全工程——涉及前工程和后工程的五大工序 61

3.3“前”工程——制作带有电路的芯片 63

3.4 G／W（Good-chip／Wafer，合格芯片／硅圆片）检测工程——判定芯片是否合格 68

3.5如何定义成品率——对综合实力的检验 70

3.6“后”工程——从划片到成品检验 70

3.7 IC设计图的制作——要做到技术先进性与市场需求兼顾 73

专题栏：计算机模拟 75

第4章 硅圆片的制作——前工程之一：闪闪发光的单晶硅圆片 77

4.1高纯硅的制作——99.999999999％的超高纯 77

4.2拉制单晶硅——CZ法与FZ法 80

4.3硅圆片的制作——从单晶硅棒切成硅圆片 82

4.4研磨成闪闪发光的单晶硅圆片——决定形状和品质的重要关口 84

4.5硅圆片直径与有效芯片——以6～8英寸硅圆片为中心 85

4.6硅圆片的价格——如何降低芯片的价格 87

4.7外延硅圆片，SOI——提高器件性能的手段 89

专题栏：超净工作间 91

第5章 薄膜的制作——前工程之二：重要的扩散工艺 92

5.1薄膜在IC中所起的作用——从绝缘到LSI的保护 92

5.2薄膜的制作方法——热氧化法、化学气相沉积（CVD）法、溅射沉积法 94

5.3热氧化法——制取优良的绝缘膜 96

5.4化学气相沉积（CVD）法——利用化学触媒由气相反应沉积薄膜 98

5.5溅射沉积法——用物理气相沉积的办法制取薄膜 102

5.6杂质的扩散之一——热扩散法 105

5.7杂质的扩散之二——离子注入法 106

5.8热处理的目的何在——压入、平坦化、电气活性化 108

专题栏：由机器人制作IC 109

第6章 电路图形的制作——前工程之三：掩模与刻蚀 112

6.1 IC、 LSI高集成化的关键——设计基准的进一步缩小 112

6.2涂布光刻胶——制取图形的第一步 116

6.3掩模图形的复制——曝光操作 118

6.4显影——复制图形的形成 120

6.5干法刻蚀——刻蚀的进行过程 121

6.6湿法刻蚀——浸蚀法和旋转法 125

6.7平坦化技术——微细化不可缺少的技术 127

6.8铜布线——有单大马士革和双大马士革之分 129

6.9多层布线之一——高集成度的保证 131

6.10多层布线之二——已进展到第4代 132

专题栏：清洗 136

第7章 IC组装——后工程之一：从划片到塑封 138

7.1划片——划分成一个一个的芯片 138

7.2装片作业——把芯片固定于框架中 140

7.3电极的连接与键合——引线键合方式 140

7.4无金丝键合——无引线键合方式 143

7.5封装的种类——IC的封装 144

7.6封装和按印——气密封装和非气密封装 146

7.7多引脚与高性能化——封装的进展极为迅速 148

7.8外形尺寸与芯片相同的晶圆级CSP——最适合用于便携设备 151

7.9系统封装Sip—— Sip与SoC既相互竞争，又相互促进 153

7.10环境友好型封装——如何实现无铅化 155

7.11散热结构——如何将热量散出 157

7.12高密度多层基板——高密度封装的载体 159

专题栏：半导体工厂的投资内容 164

第8章 检验与测量——后工程之二：多重检验 165

8.1检验、测量工程的全貌——各工序严格把关 165

8.2可靠性与筛选之一——加速试验 167

8.3可靠性与筛选之二——断线等的检验 168

专题栏：分析与检测技术 171

第9章 包罗万象的半导体——从非晶态到光集成电路 173

9.1 ASIC是什么——3种类型的单元阵列 173

9.2多达10层的多层布线——平坦化与层间导通孔 175

9.3所谓系统LSI （SoC）——多个LSI制作在同一块芯片上 178

9.4电子眼睛CCD——一维CCD、二维CCD 181

9.5半导体激光器——光电子用光源 182

9.6何谓化合物半导体——Ⅲ-Ⅴ族化合物 183

9.7化合物半导体的应用——白光LED照明 185

9.8非晶态半导体——非晶态固体 189

9.9 HEMT半导体——低电压、高速度 192

9.10超晶格半导体——自然界中不存在的半导体 193

9.11约瑟夫森半导体——利用超导性的元件 195

9.12光集成回路和OE-IC——极有可能变为现实 197

专题栏：半导体的未来 199

第10章 最尖端的半导体技术——下一代的IC和LSI 202

10.1从一次式（步进式）曝光到扫描式曝光——以0.25μm为分界线 202

10.2细到曝光线宽的极限——电子束曝光技术 204

10.3同步辐射光源——有希望的曝光光源 207

10.4采用多值化技术增大存储容量——采用四值的DRAM 209

10.5制作低电压型IC之一——比例定律 210

10.6 CPU的高性能化——三极管数量增加和工作频率提高 212

10.7制作低电压型IC之二——降低功耗的关键 216

10.8新材料的导入——材料是半导体技术发展的关键 217

10.9纳米时代新技术——硅材料仍有潜力 219

10.10如何实现器件的高性能——同时从基板工程和布线工程入手 221

附录 IC制程常用缩略语注释 225

参考文献 243