第 1 章 绪论 1
本章重点 1
1.1 集成电路技术发展历程 1
1.2 现代集成电路制造业概况 6
1.3 集成电路制造业产业链结构与特点 7
1.4 集成电路制造业发展趋势 8
第 2 章 芯片制造的单项工艺 12
本章重点 12
2.1 热氧化工艺 13
2.1.1 热氧化机理与工艺 13
2.1.2 热氧化工艺中SiO2 的性质及用途 15
2.1.3 氧化层的质量检测 16
2.2 图形化工艺 17
2.2.1 光刻原理与工艺 17
2.2.2 刻蚀原理及工艺 19
2.2.3 图形化工艺流程 23
2.2.4 多重图形技术 24
2.2.5 新型图形化技术：纳米压印光刻 27
2.3 掺杂工艺 29
2.3.1 掺杂原理 29
2.3.2 热扩散掺杂 29
2.3.3 离子注入掺杂 31
2.4 薄膜沉积工艺 33
2.4.1 CVD 34
2.4.2 PVD 36
2.4.3 ALD 38
2.4.4 其他薄膜沉积技术 39
2.4.5 芯片制造中的薄膜 40
2.5 互连工艺 43
2.5.1 互连工艺概述 44
2.5.2 铝互连工艺 48
2.5.3 铜互连工艺 48
2.6 辅助性工艺 50
2.6.1 清洗工艺 50
2.6.2 CMP 52
2.6.3 晶圆检测技术 54
2.7 本章小结 54
思考题 55
参考文献 55
第3 章 芯片制造的关键材料 57
本章重点 57
3.1 硅晶圆材料 58
3.1.1 半导体材料的发展 58
3.1.2 硅衬底材料 59
3.1.3 硅晶圆材料与制备工艺 60
3.1.4 硅晶圆材料市场发展现状 63
3.2 宽禁带半导体材料 64
3.2.1 SiC 材料及制造工艺 64
3.2.2 GaN 材料及制造工艺 69
3.2.3 宽禁带半导体材料的应用成果 72
3.2.4 宽禁带半导体材料的发展趋势及关键问题 74
3.3 工艺耗材 75
3.3.1 电子特气 75
3.3.2 靶材 79
3.3.3 光刻胶 81
3.3.4 掩模版 84
3.3.5 显影液 86
3.4 辅助性材料 87
3.4.1 抛光液 88
3.4.2 湿法刻蚀液 90
3.4.3 电镀液 91
3.5 本章小结 92
思考题 93
参考文献 93
第4 章 芯片制造的系统工艺 95
本章重点 95
4.1 逻辑芯片系统工艺 95
4.1.1 基于CMOS 的系统工艺 96
4.1.2 SOI 工艺. 100
4.1.3 先进逻辑工艺 104
4.1.4 SoC 工艺. 108
4.2 存储芯片系统工艺 110
4.2.1 DRAM 工艺 111
4.2.2 Flash 工艺 114
4.2.3 新型非易失性存储器工艺 117
4.3 特色工艺 120
4.3.1 模拟集成电路工艺 121
4.3.2 功率器件工艺 123
4.3.3 MEMS 工艺 124
4.4 本章小结 128
思考题 128
参考文献 128
第5 章 芯片设计与工艺的协同优化 131
本章重点 131
5.1 芯片设计 131
5.1.1 芯片设计产业概述 131
5.1.2 “分久而合”：芯片设计和制造的产业发展历程及趋势 132
5.1.3 芯片设计流程综述 134
5.1.4 芯片设计工具 136
5.1.5 从芯片设计到芯片制造 137
5.2 面向芯片工艺的可制造性设计 142
5.2.1 DFM 142
5.2.2 面向避免随机性制造缺陷的芯片设计 143
5.2.3 面向避免系统性制造缺陷的芯片设计 145
5.2.4 面向DFM 的EDA 工具 147
5.3 设计与工艺的协同优化 149
5.3.1 工艺流程建立过程中的DTCO 149
5.3.2 芯片设计中的DTCO 155
5.3.3 面向DTCO 的EDA 工具 166
5.3.4 STCO 与趋势展望 167
5.4 本章小结 169
思考题 169
参考文献 169
第6 章 光刻机 171
本章重点 171
6.1 概论 171
6.2 光刻机的发展历程 172
6.2.1 接近/接触式光刻机 174
6.2.2 投影式光刻机 175
6.2.3 扫描/步进式投影光刻机 176
6.2.4 光刻分辨率的原理及提升 177
6.3 光刻机的产业应用 179
6.3.1 光刻机的工艺制程 179
6.3.2 前道光刻机应用 180
6.3.3 后道光刻机应用 181
6.3.4 其他工艺光刻机应用 182
6.4 光刻机的整机系统 183
6.4.1 光刻机的基本结构 184
6.4.2 光刻机的性能指标 184
6.4.3 光刻机的技术挑战 187
6.5 光刻机的光源 188
6.5.1 汞灯光源 189
6.5.2 准分子激光器 190
6.6 光刻机的工作台系统 192
6.6.1 工件台/掩模台系统 192
6.6.2 工件台/测量台系统 194
6.7 光刻机的其他关键子系统 194
6.7.1 照明系统 195
6.7.2 投影物镜系统 197
6.7.3 调焦调平系统 199
6.7.4 对准系统 200
6.7.5 光刻机环境控制系统 201
6.8 计算光刻 202
6.8.1 光学邻近效应校正 202
6.8.2 光源掩模协同优化 204
6.8.3 反演光刻 205
6.9 EUV 光刻机技术 206
6.9.1 EUV 光刻原理 207
6.9.2 EUV 光刻机系统与关键技术 207
6.9.3 EUV 光刻机软件及计算光刻 211
6.9.4 EUV 光刻技术路线与挑战 212
6.9.5 EUV 光刻机产业图谱 213
6.10 本章小结 214
思考题 214
参考文献 214
第7 章 沉积与刻蚀设备 217
本章重点 217
7.1 沉积设备 217
7.1.1 CVD 设备的类型与应用 219
7.1.2 PVD 设备的类型与应用 222
7.1.3 ALD 设备的类型与应用 227
7.1.4 先进沉积设备的发展趋势 231
7.2 等离子体刻蚀设备 232
7.2.1 CCP 刻蚀设备与应用 234
7.2.2 ICP 刻蚀设备与应用 235
7.2.3 其他刻蚀设备 237
7.2.4 先进刻蚀设备的发展趋势 239
7.3 沉积与刻蚀设备的核心子系统 241
7.3.1 真空系统 241
7.3.2 热管理与温度控制系统 246
7.3.3 气体流量控制系统 248
7.3.4 晶圆传送系统 249
7.3.5 射频电源及其匹配系统 251
7.3.6 原位监测系统 252
7.3.7 其他关键组件 255
7.4 技术供应 256
7.4.1 AMAT 256
7.4.2 泛林集团 257
7.4.3 国内半导体设备公司 258
7.4.4 MKS 258
7.4.5 Edwards 259
7.4.6 Advanced Energy 260
7.4.7 国内零部件公司 260
7.5 本章小结 260
思考题 260
参考文献 261
第8 章 化学机械抛光 262
本章重点 262
8.1 抛光的基本概念与定性术语 262
8.1.1 抛光的基本概念 262
8.1.2 抛光的层次 263
8.2 抛光的应用场景与分类 264
8.2.1 抛光的应用场景 265
8.2.2 非机械抛光 266
8.2.3 机械抛光 268
8.2.4 CMP 的发展历程 272
8.3 化学机械抛光 273
8.3.1 CMP 的工艺原理 273
8.3.2 CMP 的质量评价指标 274
8.3.3 CMP 的质量影响因素与关键工艺参数 275
8.3.4 温度控制 276
8.3.5 压力控制 276
8.3.6 转速控制 277
8.3.7 终点检测 277
8.3.8 CMP 后清洗 279
8.3.9 CMP 的优缺点 280
8.4 CMP 的设备与耗材 280
8.4.1 设备组成 280
8.4.2 抛光液 281
8.4.3 抛光垫 284
8.4.4 设备市场及主流厂商 285
8.5 CMP 的应用 287
8.6 CMP 的质量测量与故障排除 288
8.7 本章小结 291
思考题 292
参考文献 292
第9 章 其他关键工艺设备 294
本章重点 294
9.1 离子注入机 294
9.1.1 概述 294
9.1.2 离子注入机的发展现状 295
9.1.3 离子注入机的工作原理 296
9.1.4 关键组成与技术 296
9.2 热处理设备 300
9.2.1 概述 300
9.2.2 发展现状与未来趋势 303
9.2.3 关键组件与技术 305
9.2.4 主要原材料与零部件 310
9.3 清洗设备 311
9.3.1 概述 311
9.3.2 发展现状与未来趋势 311
9.3.3 关键技术 312
9.3.4 主要原材料与零部件 313
9.4 本章小结 315
思考题 315
参考文献 315
第 10 章 工艺量检测设备 317
本章重点 317
10.1 应用场景与基本分类 317
10.2 基本技术内涵. 319
10.2.1 工艺量检测原理 319
10.2.2 量测类设备 331
10.2.3 缺陷检测原理 341
10.2.4 缺陷检测类设备 345
10.3 上游关键技术 347
10.3.1 运动控制与定位技术 347
10.3.2 激光器 348
10.3.3 电子源 349
10.3.4 X 射线源 352
10.3.5 离子源 352
10.3.6 光学散射中的正问题与逆问题 353
10.4 技术供应 355
10.4.1 国际情况 355
10.4.2 国内情况 355
10.5 本章小结 356
思考题 356
参考文献 357
第 11 章 芯片封装与测试 358
本章重点 358
11.1 封装与测试的技术类型与应用 358
11.1.1 封装的类型与基本分类 359
11.1.2 测试的应用场景与基本分类 361
11.2 封装工艺 363
11.2.1 减薄划切工艺 363
11.2.2 引线键合工艺 366
11.2.3 倒装焊工艺 367
11.2.4 其他工艺 369
11.3 封装设备 370
11.3.1 减薄划切设备 370
11.3.2 引线键合设备 372
11.3.3 倒装焊设备 373
11.3.4 其他设备 374
11.4 测试设备 377
11.4.1 测试机 377
11.4.2 分选机 378
11.4.3 探针台 378
11.4.4 封装质检设备 379
11.5 封装工艺材料 381
11.5.1 封装基板材料 381
11.5.2 芯片黏结材料 382
11.5.3 热界面材料 383
11.5.4 包封保护材料 385
11.6 技术供应 386
11.6.1 封测技术情况 386
11.6.2 封装设备供给情况 386
11.6.3 测试设备供给情况 387
11.6.4 封装材料供给情况 387
11.7 本章小结 388
思考题 388
参考文献 388
第 12 章 先进封装与集成芯片制造技术 390
本章重点 390
12.1 先进封装技术 390
12.1.1 先进封装的概念 390
12.1.2 先进封装的类型 392
12.1.3 先进封装的应用 394
12.2 先进封装的设计要素 394
12.2.1 先进封装的总体设计 395
12.2.2 电性能优化设计 396
12.2.3 热性能优化设计 398
12.2.4 机械性能优化设计 399
12.3 先进封装工艺及相关设备 400
12.3.1 RDL 工艺及相关设备 401
12.3.2 TSV 工艺、TGV 工艺及相关设备 406
12.3.3 键合工艺及相关设备 413
12.3.4 激光精密加工及相关设备 418
12.3.5 等离子表面改性及去胶设备 421
12.4 先进封装材料及设备耗材 425
12.4.1 先进封装中介层 425
12.4.2 硅通孔界面材料 426
12.4.3 电镀材料 429
12.4.4 临时键合胶 431
12.5 本章小结 433
思考题 433
参考文献 433
