本書是圍繞國家集成電路發(fā)展重大需求，根據(jù)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》，由機械工業(yè)出版社組織編著的集成電路關(guān)鍵技術(shù)叢書之一。
集成電路是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)*核心且技術(shù)含量*高的領(lǐng)域，是現(xiàn)代信息社會的基礎(chǔ)，也是我國必須掌握的核心技術(shù)之一。集成電路產(chǎn)業(yè)包括設(shè)計、制造和封測三大方面。而制造工藝與設(shè)備則是集成電路設(shè)計*終的落地。本書首先講述了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)變化漫長歷史中的工藝和設(shè)備，再按照集成電路典型制造工藝流程來講述硅的氧化、光刻、刻蝕、半導(dǎo)體摻雜和淀積等主要工藝。在講述工藝的同時將工藝需求和設(shè)備性能的技術(shù)關(guān)系也進行論述。總而言之，本書將系統(tǒng)地闡述了半導(dǎo)體制造的主要工藝流程，并在此基礎(chǔ)上，將對實現(xiàn)主要工藝的半導(dǎo)體制造設(shè)備從其結(jié)構(gòu)和原理進行剖析，使本書更加具有實際的工業(yè)應(yīng)用價值。
1958年9月12日，美國德州儀器實驗室的杰克·基爾比（Jack Kilby）成功地實現(xiàn)了把電子元器件集成在一塊半導(dǎo)體材料上的構(gòu)想。這一天，被視為集成電路的誕生日。60多年來，集成電路技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，推動電子信息產(chǎn)業(yè)成為世界各國的戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)，深刻影響著社會與國民經(jīng)濟的快速發(fā)展;集成電路及其相關(guān)產(chǎn)品由此成為信息時代的國之重器、經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的富國之鼎、保障國家安全的安邦至寶。集成電路產(chǎn)業(yè)正處于變革創(chuàng)新、快速發(fā)展的新階段。我國的半導(dǎo)體集成電路研究幾乎和世界同時起步。但是經(jīng)過幾十年的風(fēng)雨與磨難，才終于迎來了產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的春天。國家制定了發(fā)展微電子技術(shù)的各項優(yōu)惠政策，與國際接軌的集成電路制造廠紛紛成立，海外學(xué)子開始回流，國內(nèi)許多其他專業(yè)的學(xué)生也在向微電子專業(yè)遷移。這預(yù)示著我國半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的明天必將燦爛輝煌。本書著重介紹半導(dǎo)體的制造設(shè)備。但是，半導(dǎo)體制造設(shè)備名目繁多，用途也多種多樣，因此，本書從實踐的角度出發(fā)，選取了具有代表性的設(shè)備進行講解。另外，為了讓讀者加深對各種設(shè)備用途的理解，采用了一邊闡述半導(dǎo)體制造工藝流程、一邊說明各制造工藝中所使用的制造設(shè)備及其結(jié)構(gòu)和原理的講解方式，力求使讀者能夠系統(tǒng)性地了解整個半導(dǎo)體制造的體系，并產(chǎn)生興趣與共鳴。 全書共分為9章。第1章通過歷史產(chǎn)品和工藝發(fā)展的描述，介紹了集成電路的發(fā)展歷史，并在此基礎(chǔ)上介紹半導(dǎo)體的全貌，使讀者能夠鳥瞰整個半導(dǎo)體工業(yè)。第2章介紹了集成電路制造工藝及生產(chǎn)線，對實際生產(chǎn)環(huán)境（無塵室）、工藝間的各個系統(tǒng)功能做了詳細的介紹。第3章主要介紹了晶圓的制備與加工，詳細介紹了從原材料硅到晶圓的加工過程、主流技術(shù)以及所涉及的設(shè)備。第4~8章是本書的核心部分。該部分將半導(dǎo)體制造工藝主要劃分為加熱工藝、光刻工藝、刻蝕工藝、離子注入工藝和薄膜生長工藝五大部分，并對每部分中所涉及的設(shè)備進行了詳細的論述，完成一個對完整工程流程的實現(xiàn)。第9章介紹了集成電路的后道工藝，重點介紹芯片的封裝工藝及設(shè)備。本書可作為從事集成電路工藝與設(shè)備方面工作的工程技術(shù)人員，以及相關(guān)研究人員的參考用書，也可作為高等院校微電子、集成電路相關(guān)專業(yè)的規(guī)劃教材和教輔用書。由于作者水平有限，書中難免有不準(zhǔn)確或錯誤的地方，懇請同行專家及廣大讀者提出寶貴的意見與建議，在此表示由衷的感謝。
陳譯，副教授，男，廈門理工學(xué)院，獲得日本國立琉球大學(xué)電氣電子工學(xué)專業(yè)博士學(xué)位，廈門市雙百人才，于2010年4月進入日本三墾電氣株式會社，從事功率半導(dǎo)體器件（IGBT、MOSFET、SiC SBD、SiC MOSFET）的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，經(jīng)歷了先進功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展的重要過程，參與或領(lǐng)導(dǎo)團隊研發(fā)了30個品種以上的功率器件并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其主持研制的IGBT、MOSFET芯片已賣出數(shù)百萬片（其中IGBT芯片主要供貨給格力電器），總產(chǎn)值超過20億日元。截止目前，擁有授權(quán)和受理發(fā)明專利50余項，實用新型10余項，發(fā)表科研論文15篇。在面向工業(yè)和車規(guī)級的高端功率器件研發(fā)及量產(chǎn)方面經(jīng)驗豐富，尤其擅長高端IGBT、Split-gate MOSFET、SiC功率器件的研究。主要成果：1)發(fā)明新型結(jié)構(gòu)溝槽肖特基二極管，綜合性能比市面通用量產(chǎn)產(chǎn)品高出20%，并申報多項日本發(fā)明專利；2)設(shè)計完成基于第六代溝槽場終止型（Field Stop）IGBT，并實現(xiàn)批量生產(chǎn)；3)設(shè)計完成深槽分裂柵結(jié)構(gòu)IGBT，綜合性能領(lǐng)先于目前國際*高水平并實現(xiàn)工程流片成功；4)主持完成豐田汽車高可靠性車載應(yīng)用功率MOSFET設(shè)計和制造；5)設(shè)計開發(fā)1200V級SiC MOSFET器件并實現(xiàn)工程流片成功。上述均屬于國內(nèi)開創(chuàng)性或者領(lǐng)先水平的成果，綜合性能達到甚至領(lǐng)先于國際同類產(chǎn)品，具有巨大的技術(shù)和商業(yè)價值。
第1章導(dǎo)論1
1.1集成電路的發(fā)展歷史1
1.1.1世界上個集成電路1
1.1.2摩爾定律5
1.1.3集成電路的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律與節(jié)點7
1.1.4摩爾定律的終結(jié)或超摩爾時代11
1.2集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展15
1.2.1集成電路產(chǎn)業(yè)鏈15
1.2.2晶圓代工17
1.2.3集成電路產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷17
參考文獻20
第2章集成電路制造工藝及生產(chǎn)線22
2.1集成電路制造技術(shù)22
2.1.1芯片制造22
2.1.2工藝劃分25
2.1.3工藝技術(shù)路線25
2.2集成電路生產(chǎn)線發(fā)展的歷程與設(shè)計27
2.2.1國外集成電路生產(chǎn)線發(fā)展情況27
2.2.2國內(nèi)集成電路生產(chǎn)線發(fā)展情況29
2.2.3集成電路生產(chǎn)線的工藝設(shè)計30
2.3集成電路生產(chǎn)線的潔凈系統(tǒng)32
2.3.1潔凈室系統(tǒng)32
2.3.2空調(diào)系統(tǒng)33
2.3.3循環(huán)冷卻水系統(tǒng)35
2.3.4真空系統(tǒng)36
2.3.5排氣系統(tǒng)37
2.4集成電路生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢38
參考文獻39
第3章晶圓制備與加工41
3.1簡介41
3.2硅材料42
3.2.1為什么使用硅材料42
3.2.2晶體結(jié)構(gòu)與晶向42
3.3晶圓制備44
3.3.1直拉法與直拉單晶爐45
3.3.2區(qū)熔法與區(qū)熔單晶爐46
3.4晶圓加工與設(shè)備48
3.4.1滾磨49
3.4.2切斷50
3.4.3切片51
3.4.4硅片退火54
3.4.5倒角55
3.4.6研磨55
3.4.7拋光57
3.4.8清洗與包裝59
參考文獻60
第4章加熱工藝與設(shè)備61
4.1簡介61
4.2加熱單項工藝62
4.2.1氧化工藝62
4.2.2擴散工藝64
4.2.3退火工藝65
4.3加熱工藝的硬件設(shè)備66
4.3.1擴散設(shè)備66
4.3.2高壓氧化爐69
4.3.3快速退火處理設(shè)備70
參考文獻73
第5章光刻工藝與設(shè)備74
5.1簡介74
5.2光刻工藝75
5.3光掩模與光刻膠材料77
5.3.1光掩模的發(fā)展77
5.3.2光掩�；宀牧�78
5.3.3勻膠鉻版光掩模79
5.3.4移相光掩模80
5.3.5極紫外光掩模81
5.3.6光刻膠82
5.3.7光刻膠配套試劑83
5.4光刻設(shè)備84
5.4.1光刻技術(shù)的發(fā)展歷程84
5.4.2接觸/接近式光刻機86
5.4.3步進重復(fù)光刻機87
5.4.4步進掃描光刻機89
5.4.5浸沒式光刻機92
5.4.6極紫外光刻機93
5.4.7電子束光刻系統(tǒng)95
5.4.8納米電子束直寫系統(tǒng)96
5.4.9晶圓片勻膠顯影設(shè)備98
5.4.10濕法去膠系統(tǒng)101
參考文獻103
第6章刻蝕工藝及設(shè)備105
6.1簡介105
6.2刻蝕工藝106
6.2.1濕法刻蝕和清洗106
6.2.2干法刻蝕和清洗 108
6.3濕法刻蝕與清洗設(shè)備110
6.3.1槽式晶圓片清洗機110
6.3.2槽式晶圓片刻蝕機112
6.3.3單晶圓片濕法設(shè)備113
6.3.4單晶圓片清洗設(shè)備114
6.3.5單晶圓片刻蝕設(shè)備116
6.4干法刻蝕設(shè)備117
6.4.1等離子體刻蝕設(shè)備的分類117
6.4.2等離子體刻蝕設(shè)備120
6.4.3反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備122
6.4.4磁場增強反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備123
6.4.5電容耦合等離子體刻蝕設(shè)備125
6.4.6電感耦合等離子體刻蝕設(shè)備127
參考文獻129
第7章離子注入工藝及設(shè)備131
7.1簡介131
7.2離子注入工藝132
7.2.1基本原理132
7.2.2離子注入主要參數(shù)135
7.3離子注入設(shè)備137
7.3.1基本結(jié)構(gòu)137
7.3.2設(shè)備技術(shù)指標(biāo)145
7.4損傷修復(fù)148
參考文獻148
第8章薄膜生長工藝及設(shè)備149
8.1簡介149
8.2薄膜生長工藝151
8.2.1物理氣相沉積及濺射工藝151
8.2.2化學(xué)氣相沉積工藝152
8.2.3原子層沉積工藝152
8.2.4外延工藝154
8.3薄膜生長設(shè)備154
8.3.1真空蒸鍍設(shè)備154
8.3.2直流物理氣相沉積設(shè)備156
8.3.3射頻物理氣相沉積設(shè)備158
8.3.4磁控濺射設(shè)備159
8.3.5離子化物理氣相沉積設(shè)備161
8.3.6常壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備163
8.3.7低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備164
8.3.8等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備164
8.3.9原子層沉積設(shè)備165
8.3.10分子束外延系統(tǒng)167
8.3.11氣相外延系統(tǒng)168
8.3.12液相外延系統(tǒng)169
參考文獻171
第9章封裝工藝及設(shè)備172
9.1簡介172
9.2芯片級封裝173
9.2.1圓片減薄機173
9.2.2砂輪劃片機174
9.2.3激光劃片機178
9.3元器件級封裝181
9.3.1粘片機181
9.3.2引線鍵合機182
9.4板卡級封裝185
9.4.1塑封機185
9.4.2電鍍及浸焊生產(chǎn)線186
9.4.3切筋成型機187
9.4.4激光打印設(shè)備187
參考文獻188
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