芯制造 集成電路制造技術(shù)鏈

第1 章 緒論 1
本章重點(diǎn) 1
1.1 集成電路技術(shù)發(fā)展歷程 1
1.2 現(xiàn)代集成電路制造業(yè)概況 6
1.3 集成電路制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 7
1.4 集成電路制造業(yè)發(fā)展趨勢 8
第2 章 芯片制造的單項(xiàng)工藝. 12
本章重點(diǎn) 12
2.1 熱氧化工藝. 13
2.1.1 熱氧化機(jī)理與工藝. 13
2.1.2 熱氧化工藝中SiO2 的性質(zhì)及用途 15
2.1.3 氧化層的質(zhì)量檢測. 16
2.2 圖形化工藝. 17
2.2.1 光刻原理與工藝. 17
2.2.2 刻蝕原理及工藝. 19
2.2.3 圖形化工藝流程. 23
2.2.4 多重圖形技術(shù) 24
2.2.5 新型圖形化技術(shù)：納米壓印光刻. 27
2.3 摻雜工藝. 29
2.3.1 摻雜原理 29
2.3.2 熱擴(kuò)散摻雜 29
2.3.3 離子注入摻雜 31
2.4 薄膜沉積工藝. 33
2.4.1 CVD 34
2.4.2 PVD 36
2.4.3 ALD 38
2.4.4 其他薄膜沉積技術(shù). 39
2.4.5 芯片制造中的薄膜. 40
2.5 互連工藝. 43
2.5.1 互連工藝概述 44
2.5.2 鋁互連工藝 48
2.5.3 銅互連工藝 48
2.6 輔助性工藝. 50
2.6.1 清洗工藝 50
2.6.2 CMP 52
2.6.3 晶圓檢測技術(shù) 54
2.7 本章小結(jié). 54
思考題 55
參考文獻(xiàn) 55
第3 章 芯片制造的關(guān)鍵材料. 57
本章重點(diǎn) 57
3.1 硅晶圓材料. 58
3.1.1 半導(dǎo)體材料的發(fā)展. 58
3.1.2 硅襯底材料 59
3.1.3 硅晶圓材料與制備工藝. 60
3.1.4 硅晶圓材料市場發(fā)展現(xiàn)狀. 63
3.2 寬禁帶半導(dǎo)體材料. 64
3.2.1 SiC 材料及制造工藝 64
3.2.2 GaN 材料及制造工藝 69
3.2.3 寬禁帶半導(dǎo)體材料的應(yīng)用成果. 72
3.2.4 寬禁帶半導(dǎo)體材料的發(fā)展趨勢及關(guān)鍵問題. 74
3.3 工藝耗材. 75
3.3.1 電子特氣 75
3.3.2 靶材 79
3.3.3 光刻膠 81
3.3.4 掩模版 84
3.3.5 顯影液 86
3.4 輔助性材料. 87
3.4.1 拋光液 88
3.4.2 濕法刻蝕液 90
3.4.3 電鍍液 91
3.5 本章小結(jié). 92
思考題 93
參考文獻(xiàn) 93
第4 章 芯片制造的系統(tǒng)工藝. 95
本章重點(diǎn) 95
4.1 邏輯芯片系統(tǒng)工藝. 95
4.1.1 基于CMOS 的系統(tǒng)工藝. 96
4.1.2 SOI 工藝. 100
4.1.3 先進(jìn)邏輯工藝 104
4.1.4 SoC 工藝. 108
4.2 存儲芯片系統(tǒng)工藝110
4.2.1 DRAM 工藝111
4.2.2 Flash 工藝114
4.2.3 新型非易失性存儲器工藝117
4.3 特色工藝. 120
4.3.1 模擬集成電路工藝. 121
4.3.2 功率器件工藝 123
4.3.3 MEMS 工藝 124
4.4 本章小結(jié). 128
思考題 128
參考文獻(xiàn) 128
第5 章 芯片設(shè)計(jì)與工藝的協(xié)同優(yōu)化. 131
本章重點(diǎn) 131
5.1 芯片設(shè)計(jì). 131
5.1.1 芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)概述. 131
5.1.2 “分久而合”：芯片設(shè)計(jì)和制造的產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程及趨勢. 132
5.1.3 芯片設(shè)計(jì)流程綜述. 134
5.1.4 芯片設(shè)計(jì)工具 136
5.1.5 從芯片設(shè)計(jì)到芯片制造. 137
5.2 面向芯片工藝的可制造性設(shè)計(jì) 142
5.2.1 DFM 142
5.2.2 面向避免隨機(jī)性制造缺陷的芯片設(shè)計(jì). 143
5.2.3 面向避免系統(tǒng)性制造缺陷的芯片設(shè)計(jì). 145
5.2.4 面向DFM 的EDA 工具 147
5.3 設(shè)計(jì)與工藝的協(xié)同優(yōu)化 149
5.3.1 工藝流程建立過程中的DTCO. 149
5.3.2 芯片設(shè)計(jì)中的DTCO. 155
5.3.3 面向DTCO 的EDA 工具 166
5.3.4 STCO 與趨勢展望. 167
5.4 本章小結(jié). 169
思考題 169
參考文獻(xiàn) 169
第6 章 光刻機(jī) 171
本章重點(diǎn) 171
6.1 概論. 171
6.2 光刻機(jī)的發(fā)展歷程. 172
6.2.1 接近 接觸式光刻機(jī) 174
6.2.2 投影式光刻機(jī) 175
6.2.3 掃描 步進(jìn)式投影光刻機(jī) 176
6.2.4 光刻分辨率的原理及提升. 177
6.3 光刻機(jī)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用. 179
6.3.1 光刻機(jī)的工藝制程. 179
6.3.2 前道光刻機(jī)應(yīng)用. 180
6.3.3 后道光刻機(jī)應(yīng)用. 181
6.3.4 其他工藝光刻機(jī)應(yīng)用. 182
6.4 光刻機(jī)的整機(jī)系統(tǒng). 183
6.4.1 光刻機(jī)的基本結(jié)構(gòu). 184
6.4.2 光刻機(jī)的性能指標(biāo). 184
6.4.3 光刻機(jī)的技術(shù)挑戰(zhàn). 187
6.5 光刻機(jī)的光源. 188
6.5.1 汞燈光源 189
6.5.2 準(zhǔn)分子激光器 190
6.6 光刻機(jī)的工作臺系統(tǒng) 192
6.6.1 工件臺 掩模臺系統(tǒng) 192
6.6.2 工件臺 測量臺系統(tǒng) 194
6.7 光刻機(jī)的其他關(guān)鍵子系統(tǒng) 194
6.7.1 照明系統(tǒng) 195
6.7.2 投影物鏡系統(tǒng) 197
6.7.3 調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng) 199
6.7.4 對準(zhǔn)系統(tǒng) 200
6.7.5 光刻機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng). 201
6.8 計(jì)算光刻. 202
6.8.1 光學(xué)鄰近效應(yīng)校正. 202
6.8.2 光源掩模協(xié)同優(yōu)化. 204
6.8.3 反演光刻 205
6.9 EUV 光刻機(jī)技術(shù) 206
6.9.1 EUV 光刻原理. 207
6.9.2 EUV 光刻機(jī)系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù) 207
6.9.3 EUV 光刻機(jī)軟件及計(jì)算光刻.211
6.9.4 EUV 光刻技術(shù)路線與挑戰(zhàn) 212
6.9.5 EUV 光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)圖譜. 213
6.10 本章小結(jié). 214
思考題 214
參考文獻(xiàn) 214
第7 章 沉積與刻蝕設(shè)備 217
本章重點(diǎn) 217
7.1 沉積設(shè)備. 217
7.1.1 CVD 設(shè)備的類型與應(yīng)用. 219
7.1.2 PVD 設(shè)備的類型與應(yīng)用 222
7.1.3 ALD 設(shè)備的類型與應(yīng)用 227
7.1.4 先進(jìn)沉積設(shè)備的發(fā)展趨勢. 231
7.2 等離子體刻蝕設(shè)備. 232
7.2.1 CCP 刻蝕設(shè)備與應(yīng)用 234
7.2.2 ICP 刻蝕設(shè)備與應(yīng)用. 235
7.2.3 其他刻蝕設(shè)備 237
7.2.4 先進(jìn)刻蝕設(shè)備的發(fā)展趨勢. 239
7.3 沉積與刻蝕設(shè)備的核心子系統(tǒng) 241
7.3.1 真空系統(tǒng) 241
7.3.2 熱管理與溫度控制系統(tǒng). 246
7.3.3 氣體流量控制系統(tǒng). 248
7.3.4 晶圓傳送系統(tǒng) 249
7.3.5 射頻電源及其匹配系統(tǒng). 251
7.3.6 原位監(jiān)測系統(tǒng) 252
7.3.7 其他關(guān)鍵組件 255
7.4 技術(shù)供應(yīng). 256
7.4.1 AMAT. 256
7.4.2 泛林集團(tuán) 257
7.4.3 國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備公司. 258
7.4.4 MKS 258
7.4.5 Edwards 259
7.4.6 Advanced Energy 260
7.4.7 國內(nèi)零部件公司. 260
7.5 本章小結(jié). 260
思考題 260
參考文獻(xiàn) 261
第8 章 化學(xué)機(jī)械拋光 262
本章重點(diǎn) 262
8.1 拋光的基本概念與定性術(shù)語 262
8.1.1 拋光的基本概念. 262
8.1.2 拋光的層次 263
8.2 拋光的應(yīng)用場景與分類 264
8.2.1 拋光的應(yīng)用場景. 265
8.2.2 非機(jī)械拋光 266
8.2.3 機(jī)械拋光 268
8.2.4 CMP 的發(fā)展歷程. 272
8.3 化學(xué)機(jī)械拋光. 273
8.3.1 CMP 的工藝原理. 273
8.3.2 CMP 的質(zhì)量評價指標(biāo). 274
8.3.3 CMP 的質(zhì)量影響因素與關(guān)鍵工藝參數(shù) 275
8.3.4 溫度控制 276
8.3.5 壓力控制 276
8.3.6 轉(zhuǎn)速控制 277
8.3.7 終點(diǎn)檢測 277
8.3.8 CMP 后清洗. 279
8.3.9 CMP 的優(yōu)缺點(diǎn). 280
8.4 CMP 的設(shè)備與耗材 280
8.4.1 設(shè)備組成 280
8.4.2 拋光液 281
8.4.3 拋光墊 284
8.4.4 設(shè)備市場及主流廠商. 285
8.5 CMP 的應(yīng)用 287
8.6 CMP 的質(zhì)量測量與故障排除 288
8.7 本章小結(jié). 291
思考題 292
參考文獻(xiàn) 292
第9 章 其他關(guān)鍵工藝設(shè)備 294
本章重點(diǎn) 294
9.1 離子注入機(jī). 294
9.1.1 概述 294
9.1.2 離子注入機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀. 295
9.1.3 離子注入機(jī)的工作原理. 296
9.1.4 關(guān)鍵組成與技術(shù). 296
9.2 熱處理設(shè)備. 300
9.2.1 概述 300
9.2.2 發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢. 303
9.2.3 關(guān)鍵組件與技術(shù). 305
9.2.4 主要原材料與零部件. 310
9.3 清洗設(shè)備311
9.3.1 概述.311
9.3.2 發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢311
9.3.3 關(guān)鍵技術(shù) 312
9.3.4 主要原材料與零部件. 313
9.4 本章小結(jié). 315
思考題 315
參考文獻(xiàn) 315
第10 章 工藝量檢測設(shè)備 317
本章重點(diǎn) 317
10.1 應(yīng)用場景與基本分類 317
10.2 基本技術(shù)內(nèi)涵. 319
10.2.1 工藝量檢測原理. 319
10.2.2 量測類設(shè)備 331
10.2.3 缺陷檢測原理. 341
10.2.4 缺陷檢測類設(shè)備. 345
10.3 上游關(guān)鍵技術(shù). 347
10.3.1 運(yùn)動控制與定位技術(shù). 347
10.3.2 激光器 348
10.3.3 電子源 349
10.3.4 X 射線源. 352
10.3.5 離子源 352
10.3.6 光學(xué)散射中的正問題與逆問題. 353
10.4 技術(shù)供應(yīng). 355
10.4.1 國際情況 355
10.4.2 國內(nèi)情況 355
10.5 本章小結(jié). 356
思考題 356
參考文獻(xiàn) 357
第11 章 芯片封裝與測試. 358
本章重點(diǎn) 358
11.1 封裝與測試的技術(shù)類型與應(yīng)用 358
11.1.1 封裝的類型與基本分類. 359
11.1.2 測試的應(yīng)用場景與基本分類. 361
11.2 封裝工藝. 363
11.2.1 減薄劃切工藝. 363
11.2.2 引線鍵合工藝. 366
11.2.3 倒裝焊工藝. 367
11.2.4 其他工藝. 369
11.3 封裝設(shè)備. 370
11.3.1 減薄劃切設(shè)備. 370
11.3.2 引線鍵合設(shè)備. 372
11.3.3 倒裝焊設(shè)備. 373
11.3.4 其他設(shè)備. 374
11.4 測試設(shè)備. 377
11.4.1 測試機(jī). 377
11.4.2 分選機(jī). 378
11.4.3 探針臺. 378
11.4.4 封裝質(zhì)檢設(shè)備. 379
11.5 封裝工藝材料 381
11.5.1 封裝基板材料. 381
11.5.2 芯片黏結(jié)材料. 382
11.5.3 熱界面材料. 383
11.5.4 包封保護(hù)材料. 385
11.6 技術(shù)供應(yīng). 386
11.6.1 封測技術(shù)情況. 386
11.6.2 封裝設(shè)備供給情況. 386
11.6.3 測試設(shè)備供給情況. 387
11.6.4 封裝材料供給情況. 387
11.7 本章小結(jié). 388
思考題 388
參考文獻(xiàn) 388
第12 章 先進(jìn)封裝與集成芯片制造技術(shù). 390
本章重點(diǎn) 390
12.1 先進(jìn)封裝技術(shù). 390
12.1.1 先進(jìn)封裝的概念. 390
12.1.2 先進(jìn)封裝的類型. 392
12.1.3 先進(jìn)封裝的應(yīng)用. 394
12.2 先進(jìn)封裝的設(shè)計(jì)要素 394
12.2.1 先進(jìn)封裝的總體設(shè)計(jì). 395
12.2.2 電性能優(yōu)化設(shè)計(jì). 396
12.2.3 熱性能優(yōu)化設(shè)計(jì). 398
12.2.4 機(jī)械性能優(yōu)化設(shè)計(jì). 399
12.3 先進(jìn)封裝工藝及相關(guān)設(shè)備 400
12.3.1 RDL 工藝及相關(guān)設(shè)備 401
12.3.2 TSV 工藝、TGV 工藝及相關(guān)設(shè)備. 406
12.3.3 鍵合工藝及相關(guān)設(shè)備. 413
12.3.4 激光精密加工及相關(guān)設(shè)備. 418
12.3.5 等離子表面改性及去膠設(shè)備. 421
12.4 先進(jìn)封裝材料及設(shè)備耗材 425
12.4.1 先進(jìn)封裝中介層. 425
12.4.2 硅通孔界面材料. 426
12.4.3 電鍍材料 429
12.4.4 臨時鍵合膠 431
12.5 本章小結(jié). 433
思考題 433
參考文獻(xiàn) 433