图解入门(半导体制造工艺基础精讲原书第4版)

《图解入门——半导体制造工艺基础精讲（原书第4版）》以图解的方式深入浅出地讲述了半导体制造工艺的各个技术环节。全书共分为12章，包括半导体制造工艺全貌、前段制程概述、清洗和干燥湿法工艺、离子注入和热处理工艺、光刻工艺、刻蚀工艺、成膜工艺、平坦化 （CMP）工艺、CMOS工艺流程、后段制程工艺概述、后段制程的趋势、半导体工艺的*新动向。 本书适合与半导体业务相关的人士、准备涉足半导体领域的人士、对半导体制造工艺感兴趣的职场人士和学生等阅读参考。

佐藤淳一 京都大学工学研究生院硕士。1978年，加入东京电气化学工业股份有限公司（现TDK）；1982年，加入索尼股份有限公司。一直从事半导体和薄膜设备，以及工艺技术的研发工作。期间，在半导体尖端技术（Selete）创立之时被借调，担任长崎大学工学部兼职讲师、半导体行业委员会委员。 著有书籍 《CVD手册》 《图解入门——半导体制造设备基础与构造精讲（原书第3版）》 《图解入门——功率半导体基础与机制精讲（原书第2版）》 《图解入门——半导体制造工艺基础精讲（原书第4版）》

前言 第1章 半导体制造工艺全貌/ 1-1半导体工艺简介/ 各种半导体产品/ 为什么称为半导体工艺？/ 1-2前段制程和后段制程的区别/ 前段制程和后段制程的最大区别/ 晶圆厂的差异/ 1-3循环型的前段制程半导体工艺/ 什么是循环型工艺？/ 几种基本的组合/ 1-4前端工艺和后端工艺/ 为何要分前端工艺和后端工艺？/ 温度耐受的差异/ 1-5什么是硅晶圆？/ 为什么是硅？/ 半导体的特性是什么？/ 1-6硅晶圆是如何制造的？/ 作为原料的多晶硅的纯度是11个9/ 缓慢拉起的单晶硅/ 1-7硅的特性是什么？/ 硅的同类有哪些？/ 硅的特点/ 1-8硅晶圆所需的洁净度/ 硅晶圆和颗粒/ 其他污染/ 1-9硅晶圆在fab中的使用方法/ 硅晶圆的实际应用/ 不只用于产品制造的晶圆的使用方法/ 防止生产线中的相互污染/ 1-10晶圆的大直径化/ 为什么要大直径化？/ 从200mm至 300mm/ 1-11与产品化相关的后段制程/ 包装为什么是黑色的？/ 封装的趋势/ 1-12后段制程使用的工艺是什么?/ 后段制程的流程/ 后段制程工厂是什么样的？/ 第2章 前段制程概述/ 2-1追求微细化的前段制程工艺/ 摩尔定律/ 微细化是如何发展起来的？/ 2-2批量制造芯片的前段制程/ 批量生产的优点/ 与 LCD 面板的比较/ 2-3在没有“等待”的工艺中进行必要的检查和监控/ 半导体工艺独有的思路/ 监控的必要性/ 2-4前段制程fab的全貌/ 什么是洁净室？/ 工厂需要哪些设备？/ 2-5fab的生产线构成——什么是Bay方式？/ 为什么选择Bay方式？/ 实际生产线的运行/ 2-6晶圆厂需要尽早提升良品率/ 为什么要尽早启动？/ 如何提高初期成品率？/ 第3章 清洗和干燥湿法工艺/ 3-1始终保持洁净的清洗工艺/ 为什么每次都需要清洗？/ 仅对表面进行清洗处理是不够的/ 3-2清洗方法和机理/ 清洗方法/ 什么是超声波清洗？/ 3-3基础清洗——RCA清洗/ 什么是RCA清洗？/ RCA清洗的挑战/ 3-4新清洗方法的例子/ 新的清洗方法/ 未来的清洗方法/ 3-5批量式和单片式之间的区别/ 什么是批量式？/ 什么是单片式？/ 3-6吞吐量至关重要的清洗工艺/ 清洗设备的吞吐量/ 无载具清洗机/ 3-7清洗后必不可少的干燥工艺/ 什么是水渍？/ 干燥方法/ 3-8新的干燥工艺/ 什么是马兰戈尼干燥？/ 什么是罗塔戈尼干燥？/ 3-9湿法工艺和干法清洗/ 为什么是湿法工艺？/ 完全干法清洗的尝试/ 第4章 离子注入和热处理工艺/ 4-1注入杂质的离子注入技术/ 离子注入技术之前/ 什么是离子注入？/ 4-2需要高真空的离子注入工艺/ 什么是离子注入机？/ 离子束扫描是什么样子的？/ 4-3用于不同目的的离子注入工艺/ 各式各样的扩散层/ 具有不同加速能量和束电流的离子注入工艺/ 4-4离子注入后的晶格恢复处理/ 什么是硅晶格？/ 杂质原子的作用/ 4-5各种热处理工艺/ 恢复晶格的方法/ 用什么方法进行热处理？/ 4-6最新的激光退火工艺/ 什么是激光退火设备？/ 激光退火和RTA之间的区别是什么？/ 4-7LSI制造和热预算/ 什么是杂质的分布曲线？/ 半导体材料的耐热性和热预算/ 第5章 光刻工艺/ 5-1复制图形的光刻工艺/ 什么是光刻工艺？/ 光刻工艺流程/ 光刻是减法工艺/ 5-2光刻工艺的本质就是照相/ 与日光照相相同的接触式曝光/ 缩小投影的好处/ 5-3推动微细化的曝光技术的演变/ 分辨率和焦深/ 光源和曝光设备的历史/ 5-4掩膜版和防尘薄膜/ 什么是掩膜版？/ 什么是防尘薄膜？/ 套刻/ 5-5相当于相纸的光刻胶/ 光刻胶种类/ 感光机理/ 什么是化学放大光刻胶？/ 5-6涂布光刻胶膜的涂胶机/ 光刻胶涂布工艺/ 光刻胶涂布的实际情况/ 5-7曝光后必需的显影工艺/ 显影机理/ 实际的显影工艺和设备/ 5-8去除不要的光刻胶灰化工艺/ 灰化工艺的机理/ 灰化工艺和设备/ 5-9浸液曝光技术现状/ 为什么要使用浸液？/ 浸液式曝光技术的原理与问题/ 5-10什么是双重图形？/ 浸液的极限是什么？/ 多种方法的双重图形技术/ 5-11追求进一步微细化的EUV 技术/ 什么是 EUV曝光技术？/ EUV 技术的挑战与展望/ 5-12纳米压印技术/ 什么是纳米压印技术？/ 与光刻的比较/ 纳米压印分类/ 纳米压印的可能性/ 第6章 刻蚀工艺/ 6-1刻蚀工艺流程和刻蚀偏差/ 刻蚀工艺流程是什么？/ 刻蚀偏差是什么？/ 6-2方法多样的刻蚀工艺/ 适应各种材料/ 适应各种形状/ 6-3刻蚀工艺中不可或缺的等离子体/ 等离子体生成机理/ 离子体电势/ 6-4RF（射频）施加方式有什么不同？/ 什么是干法刻蚀设备？/ 阴极耦合的优点/ 6-5各向异性的机理/ 什么是刻蚀反应？/ 利用侧壁保护效果/ 6-6干法刻蚀工艺的挑战/ 针对新材料的刻蚀工艺/ 什么是深槽刻蚀？/ 第7章 成膜工艺/ 7-1LSI功能不可或缺的成膜工艺/ LSI和成膜/ LSI 剖面所看到的薄膜形成示例/ 7-2方法多样的成膜工艺/ 各种成膜方法/ 成膜的参数/ 7-3受基底形状影响的成膜工艺/ 适应什么样的形状？/ 成膜机理/ 7-4直接氧化晶圆的氧化工艺/ 为什么是氧化硅膜？/ 硅热氧化机理/ 7-5热CVD和等离子体CVD/ 热CVD工艺的机理/ 什么是等离子CVD法？/ 7-6金属膜所需要的溅射工艺/ 溅射的原理/ 溅射方法的优点和缺点/ 7-7Cu（铜）布线不可缺少的电镀工艺/ 为什么要使用电镀法？/ 电镀工艺的挑战/ 7-8Low-k（低介电常数）膜所使用的涂布工艺/ 为什么要使用涂布工艺？/ 涂布工艺的挑战/ 7-9High-k栅极堆叠工艺/ 栅极材料的历史/ High-k栅极堆叠技术/ ALD工艺基础/ 7-10Cu/Low-k工艺/ 为什么使用Cu/Low-k？/ 从成膜的角度来看，Cu/Low-k的挑战/ 第8章 平坦化（CMP）工艺/ 8-1多层布线不可或缺的CMP工艺/ 为什么使用CMP工艺？/ 到CMP为止的工艺流程/ 8-2采用先进光刻技术的CMP工艺/ 拯救焦深下降的CMP/ 需要 CMP的工序/ 8-3回归湿法工艺的CMP设备/ CMP设备是什么样的?/ 与其他半导体工艺设备相比的CMP设备/ 8-4消耗品多的CMP工艺/ 有什么样的消耗品?/ 需要的性质是什么/ 8-5CMP的平坦化机理/ 普雷斯顿公式/ 实际的CMP机理/ 8-6应用于Cu/Low-k的CMP工艺/ 双大马士革技术的背景/ 双大马士革的流程是什么？/ 8-7课题堆积如山的CMP工艺/ CMP的缺陷是什么？/ CMP的图形（Pattern）依赖性/ 第9章 CMOS工艺流程/ 9-1什么是CMOS？/ CMOS的必要性/ CMOS的基本结构/ 9-2CMOS的效果/ 什么是反相器？/ CMOS反相器的工作原理/ 9-3CMOS结构制造（之一）器件间隔离区域/ 什么是器件间隔离？/ 从LOCOS到 STI/ 实际的流程是什么？/ 间隙填充的沉积技术/ 9-4CMOS结构制造（之二）阱形成/ 什么是阱？/ 实际的流程是什么样？/ 9-5晶体管形成（之一）栅极形成/ 什么是栅极？/ 自对准工艺/ 实际的流程是什么样？/ 9-6晶体管形成（之二）源极/漏极/ 什么是源极和漏极？/ 实际流程是什么样？/ 9-7电极形成（钨塞形成）/ 什么是钨塞？/ 实际流程是什么样？/ 被称为循环型的原因/ 9-8后端工艺/ 为什么需要多层布线？/ 多层布线的实际情况/ 第10章 后段制程工艺概述/ 10-1去除不良品的晶圆测试/ 淘汰不良品的意义是什么?/ 什么是晶圆测试？/ 10-2使晶圆变薄的减薄工艺/ 减薄的意义是什么?/ 减薄工艺是什么？/ 10-3切割出芯片的划片/ 如何切割晶圆？/ 半切割和全切割/ 10-4粘贴芯片/ 什么是贴片？/ 贴片方法/ 10-5电气连接的引线键合/ 与引线框架的连接/ 引线键合的机理/ 10-6封装芯片的注塑/ 注塑工艺的流程/ 树脂注入和固化/ 10-7产品的打标和引线成形/ 什么是打标？/ 什么是引线成形？/ 10-8最终检验流程/ 后段制程的检验流程是什么？/ 什么是老化系统？/ 最终检查/ 第11章 后段制程的趋势/ 11-1连接时没有引线的无引线键合/ 什么是 TAB？/ 什么是 FCB？/ 11-2无须引线框架的 BGA/ 没有引线框架的意义是什么？/ 什么是植球？/ 11-3旨在实现多功能的 SiP/ 什么是 SiP？/ 从封装技术来看 SiP/ 11-4真实芯片尺寸的晶圆级封装/ 什么是晶圆级封装？/ 晶圆级封装的流程/ OSAT 是什么？后段制程fab的趋势/ 第12章 半导体工艺的最新动向/ 12-1路线图和“路线图外”/ 什么是半导体技术路线图？/ 那段历史如何？/ 一味微细化的休止符/ 什么是“路线图外”？/ 12-2站在十字路口的半导体工艺微细化/ 硅的微细化极限/ 各种路线的梳理/ 什么是技术助推器？/ 从其他的视角看/ 12-3More Moore所必需的NGL/ 微细化的极限/ 该级别的光刻胶形状是什么样？/ NGL的候选技术是哪一个？/ 双重图形的定位/ 延长寿命的策略/ 其他候选/ 12-4EUV技术趋势/ EUV设备上的巨大差异/ 光刻胶工艺是什么？/ 未来的发展是什么？/ 12-5450mm晶圆趋势/ 晶圆大口径化的历史/ 晶圆450mm化的来历/ 实际的障碍/ 硅晶片的世代交替/ 12-6半导体晶圆厂的多样化/ 超级晶圆厂的终点站/ 旧生产线向More than Moore的转向/ 晶圆厂未来的课题/ 12-7贯通芯片的 TSV（Through Silicon Via）/ 深槽刻蚀的必要性/ 实际的TSV流程/ 12-8对抗More Moore的三维封装/ 三维封装的流程/ 从Scaling规则看三维封装/ 什么是Chiplet？