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半导体集成电路制造手册（第二版） 
定 价：268 元 本教材已被 1 所学校申请过！ 丛书名：经典译丛·微电子学 抱歉，电子工业出版社不参与样书赠送活动！
适用读者:本书既可供高等院校与科研院所的教师、学生及研究人员学习和参考，也可作为半导体业界从事生产和管理的专业人员的工作手册。
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本书是一本综合性很强的半导体集成电路制造方面的参考手册，由70多位国际专家撰写，并在其前一版的基础上进行了全面的修订与更新。本书内容涵盖集成电路芯片、MEMS、传感器和其他电子器件的设计与制造过程，相关技术的基础知识和实际应用，以及对生产过程的计划、实施和控制等运营管理方面的考虑。第二版新增了物联网、工业物联网、数据分析和智能制造等方面的内容，讨论了半导体制造基础、前道和后道工序、柔性复合电子技术、气体和化学品及半导体工厂的操作、设备和设施的完整细节。
Hwaiyu Geng，美国加利福尼亚州亚美智库(Amica Research)的创始人及负责人，致力于推动先进及绿色制造设计与工程，曾任职于美国Westinghouse Electric Corporation、Applied Materials、Hewlett-Packard和Intel等公司。他拥有超过40年的国际高科技工程设计与建设、制造工程和管理等经验。他在许多国际会议上发表了技术论文，并在清华大学、北京大学、北京科技大学、中国科学院微电子研究所、上海交通大学、同济大学、浙江大学、台湾大学等高校和科研机构主持了有关物联网、大数据及数据中心的交流讲座。
Hwaiyu Geng，美国加利福尼亚州亚美智库(Amica Research)的创始人及负责人，致力于推动先进及绿色制造设计与工程，曾任职于美国Westinghouse Electric Corporation、Applied Materials、Hewlett-Packard和Intel等公司。他拥有超过40年的国际高科技工程设计与建设、制造工程和管理等经验。他在许多国际会议上发表了技术论文，并在清华大学、北京大学、北京科技大学、中国科学院微电子研究所、上海交通大学、同济大学、浙江大学、台湾大学等高校和科研机构主持了有关物联网、大数据及数据中心的交流讲座。
目 录
第一部分 半导体制造基础 第1章 可持续性的半导体制造——物联网及人工智能的核心 2 1.1 引言 2 1.2 摩尔定律 2 1.2.1 FinFET扩展了摩尔定律 3 1.3 集成电路与设计 3 1.4 微芯片的制造方法 4 1.4.1 晶圆制造 5 1.4.2 前道工序处理 5 1.4.3 后道工序处理 8 1.5 先进技术 9 1.5.1 IoT、IIoT和CPS 9 1.5.2 物联网要素系统或组织结构 9 1.5.3 物联网生态系统或使用者 10 1.5.4 物联网分类系统或合作伙伴 10 1.6 数据分析与人工智能 10 1.7 半导体的可持续性 11 1.8 结论 12 1.9 参考文献 13 1.10 扩展阅读 15 第2章 纳米技术和纳米制造：从硅基到新型碳基材料及其他材料 17 2.1 引言 17 2.2 什么是纳米技术 17 2.3 为什么纳米技术如此重要 17 2.4 纳米技术简史 18 2.5 纳米尺度制造的基本方法 19 2.6 纳米计量技术 24 2.7 纳米技术制造 25 2.8 应用和市场 25 2.9 影响力和管理 26 2.10 结论 26 2.11 参考文献 27 2.12 扩展阅读 31 第3章 FinFET的基本原理和纳米尺度硅化物的新进展 32 3.1 引言 32 3.2 FinFET的基本原理 32 3.3 纳米尺度硅化物的新进展 35 3.3.1 引言 35 3.3.2 纳米尺度FinFET的硅化物接触技术 36 3.3.3 Si纳米线中硅化物的外延生长 42 3.4 结论 51 3.5 参考文献 51 第4章 微机电系统制造基础：物联网新兴技术 54 4.1 微机电系统和微系统技术的定义 54 4.2 微系统技术的重要性 54 4.3 微系统技术基础 55 4.3.1 微传感器技术 55 4.3.2 微驱动器技术 56 4.3.3 用于微系统的材料 57 4.3.4 MEMS的设计工具 58 4.4 MEMS制造原理 58 4.4.1 前段微机械制造工艺 58 4.5 展望 67 4.6 结论 68 4.7 参考文献 68 4.8 扩展阅读 70 第5章 高性能、低功耗、高可靠性三维集成电路的物理设计 71 5.1 引言 71 5.1.1 晶体管缩小的根本限制因素 71 5.1.2 导线互连的延迟和功耗的上升 72 5.1.3 什么是三维芯片 72 5.2 三维芯片的设计流程 73 5.3 三维芯片的物理设计面临的挑战 73 5.3.1 三维布局问题 73 5.3.2 三维时钟树 74 5.3.3 三维热管理 74 5.3.4 三维电源管理 74 5.3.5 三维芯片的可靠性问题 75 5.4 三维芯片的物理设计方案 76 5.4.1 三维布局算法 76 5.4.2 三维时钟树综合 76 5.4.3 三维芯片的散热方案 77 5.4.4 三维芯片的电源网络设计 77 5.4.5 三维电路的可靠性预测和优化 78 5.5 结论和展望 78 5.6 参考文献 79 第二部分 前 道 工 序 第6章 外延生长 84 6.1 引言 84 6.1.1 外延生长基础 84 6.1.2 生长技术和设备 85 6.1.3 分子束外延 85 6.1.4 化学气相沉积 87 6.1.5 化合物半导体的MOCVD工艺 88 6.1.6 外延工艺：概述 88 6.1.7 氮化镓(GaN)的MOCVD工艺 91 6.1.8 GaN外延层材料的表征和分析 93 6.1.9 外延制造 96 6.1.10 管理程序 96 6.2 安全和环境健康 97 6.3 展望 97 6.4 结论 98 6.5 参考文献 98 6.6 扩展阅读 99 第7章 热处理工艺——退火、RTP及氧化 100 7.1 引言 100 7.2 热处理 100 7.2.1 热输运 100 7.2.2 退火 103 7.2.3 扩散 103 7.2.4 致密/回流 104 7.2.5 硅化物 105 7.2.6 钝化 105 7.2.7 缺陷 105 7.3 快速热处理 106 7.3.1 RTP装置 106 7.3.2 辐射性 107 7.3.3 加工效应 107 7.4 氧化 107 7.4.1 硅蚀坑 109 7.4.2 SiO2薄膜质量 109 7.4.3 湿氧氧化方法 109 7.4.4 激子氧化 109 7.4.5 缺陷 110 7.5 制造要点 111 7.5.1 拥有成本 111 7.5.2 统计过程控制 111 7.5.3 良率 112 7.6 结论 112 7.7 致谢 112 7.8 参考文献 113 7.9 扩展阅读 114 第8章 光刻工艺 115 8.1 光刻工艺 115 8.1.1 衬底准备 115 8.1.2 光刻胶旋涂 116 8.1.3 涂胶后烘烤 116 8.1.4 对准和曝光 117 8.1.5 曝光后烘烤 118 8.1.6 显影 119 8.2 光学光刻中图像的形成 119 8.2.1 衍射 120 8.2.2 成像 121 8.2.3 部分相干性 122 8.2.4 像差与失焦 123 8.2.5 浸没式光刻 124 8.3 光刻胶化学 125 8.3.1 曝光反应动力学 125 8.3.2 化学增强胶 125 8.3.3 溶解 127 8.4 线宽控制 129 8.5 套刻控制 131 8.6 光学光刻的限制 131 8.7 扩展阅读 134 第9章 刻蚀工艺 135 9.1 引言 135 9.2 湿法刻蚀 136 9.2.1 硅的各向同性湿法刻蚀 136 9.2.2 硅的各向异性湿法刻蚀 137 9.2.3 氧化硅和氮化硅的湿法刻蚀 138 9.2.4 金属薄膜湿法刻蚀 138 9.3 干法刻蚀 138 9.3.1 基本等离子刻蚀系统 138 9.3.2 等离子体刻蚀机制 140 9.3.3 干法刻蚀系统 141 9.3.4 与干法刻蚀有关的问题 143 9.3.5 硅、氧化硅和氮化硅的干法刻蚀 144 9.3.6 III-V族半导体的刻蚀 145 9.3.7 其他材料的刻蚀 145 9.4 结论 146 9.5 致谢 146 9.6 参考文献 146 9.7 扩展阅读 147 第10章 离子注入 148 10.1 综述 148 10.1.1 离子注入定义 148 10.1.2 历史 148 10.1.3 离子注入设备基本部件 148 10.2 现代离子注入设备综述 149 10.2.1 大束流注入机 150 10.2.2 中束流注入机 150 10.2.3 高能注入机 151 10.3 离子注入应用 152 10.3.1 应用范围 152 10.3.2 工艺挑战和测量 154 10.4 展望 154 10.5 参考文献 155 第11章 物理气相沉积 158 11.1 使用动机和关键属性 158 11.2 PVD工艺的基本原理 158 11.3 真空蒸发 159 11.4 蒸发设备 161 11.4.1 余弦定律 162 11.5 蒸发沉积层及其性质 162 11.6 溅射 163 11.6.1 定义 163 11.6.2 原理 164 11.6.3 薄膜的微观结构与力学性能 164 11.7 溅射设备 165 11.7.1 直流溅射 166 11.7.2 高频/射频溅射 167 11.7.3 自偏压效应 167 11.7.4 偏压溅射 167 11.7.5 反应溅射 168 11.7.6 磁控溅射 169 11.7.7 溅射系统的布局和部件 169 11.8 溅射沉积层 171 11.8.1 台阶覆盖 171 11.8.2 脉冲激光沉积 172 11.8.3 结论和展望 173 11.9 参考文献 173 第12章 化学气相沉积 174 12.1 引言 174 12.1.1 同相成核和异相成核 174 12.1.2 各种类型的CVD 175 12.1.3 结论 178 12.2 发展历程 178 12.2.1 硅基微电子和其他领域中的CVD应用 178 12.2.2 其他材料 179 12.3 保形CVD薄膜及无空隙填充 179 12.3.1 基本问题 179 12.3.2 台阶覆盖率 180 12.3.3 表面反应概率β 181 12.4 热力学和动力学分析 181 12.4.1 热力学机制 181 12.4.2 动力学机制 182 12.5 展望未来：新兴电子材料 182 12.5.1 二维材料 182 12.5.2 氧化物和氮化物薄膜 183 12.5.3 结论 184 12.6 参考文献 184 第13章 原子层沉积 191 13.1 引言 191 13.1.1 ALD的基本原理 192 13.2 ALD的主要商业应用 192 13.3 ALD在前沿半导体制造中的应用 193 13.4 ALD的发展过程 193 13.4.1 建立温度窗口 193 13.4.2 确保足够的反应物输运到表面 193 13.4.3 确保对反应区域进行充分的吹扫或抽离 194 13.5 选择合适的ALD前驱体和反应物 194 13.6 硬件和流程的创新以提高ALD的生长速率 195 13.7 ALD过程中等离子体的应用 195 13.8 ALD过程中的硬件要求 196 13.9 原子层化学沉积的逆向过程：原子层刻蚀 196 13.10 参考文献 196 13.11 扩展阅读 197 第14章 电化学沉积 198 14.1 引言 198 14.2 ECD的基本原理 198 14.2.1 电解沉积 198 14.2.2 无电沉积 200 14.3 电化学沉积的应用 201 14.3.1 铜互连 201 14.3.2 硅通孔 202 14.3.3 透膜电镀 203 14.3.4 无电沉积 204 14.4 展望 205 14.5 结论 205 14.6 参考文献 206 第15章 化学机械抛光基础 207 15.1 引言 207 15.2 如何理解化学机械抛光基础的重要性 207 15.3 化学机械抛光的诞生 208 15.4 抛光和平坦化 209 15.5 化学机械抛光工艺流程 209 15.6 化学机械抛光工艺原理 210 15.7 化学机械抛光耗材 211 15.7.1 抛光液 211 15.7.2 抛光垫 214 15.7.3 抛光垫调节器 215 15.8 化学机械抛光与互连 216 15.9 化学机械抛光后道清洗 217 15.9.1 过滤器 218 15.9.2 工艺设备 218 15.10 结论 219 15.11 致谢 219 15.12 参考文献 219 第16章 AFM计量 222 16.1 引言 222 16.2 计量：基础和原理 223 16.2.1 测量系统的性能指标 223 16.2.2 新的测量系统指标和Fleet测量不确定度 224 16.2.3 混合计量 224 16.3 AFM技术与基础 225 16.3.1 AFM扫描仪 225 16.3.2 形貌成像扫描模式 225 16.3.3 其他扫描模式 227 16.4 用于线上计量的自动化AFM 227 16.4.1 用于CD计量的CD-AFM 229 16.4.2 原子力轮廓仪 229 16.4.3 自动缺陷审查 230 16.4.4 用于掩模制造的线上AFM 231 16.5 维护和校准 231 16.6 结论 232 16.7 参考文献 232 16.8 扩展阅读 235 第三部分 后 道 工 序 第17章 晶圆减薄和芯片切割 238 17.1 引言 238 17.2 减薄技术概要：研磨 238 17.2.1 研磨磨轮 239 17.2.2 研磨点 239 17.2.3 工艺质量 239 17.3 减薄工艺和设备 240 17.3.1 研磨部分 240 17.3.2 使用在线测量仪来控制厚度 240 17.3.3 清洗 240 17.4 减薄技术、应力释放和其他要求 241 17.4.1 晶圆减薄 241 17.4.2 应力释放 241 17.4.3 吸杂 242 17.4.4 非接触式测量 242 17.4.5 在线系统 243 17.4.6 晶圆支撑系统 243 17.4.7 TAIKO工艺 243 17.5 分割技术概论及刀片切割 243 17.5.1 切割刀片 244 17.5.2 刀片切割的工艺要点 244 17.5.3 切割质量 244 17.6 分割工艺和设备 245 17.6.1 切割机类型 245 17.6.2 全自动切割机的基本功能 245 17.6.3 双轴系统的应用 246 17.7 激光技术 247 17.7.1 激光烧蚀 247 17.7.2 低介电常数开槽 247 17.7.3 激光全切割 247 17.7.4 隐形切割 248 17.7.5 激光切割的潜在应用 248 17.8 先切割后研磨(DBG)和先隐形切割后研磨(SDBG) 249 17.8.1 先切割后研磨 249 17.8.2 先隐形切割后研磨 249 17.9 基于TSV的三维集成 250 17.9.1 三维集成的优势 250 17.9.2 工艺集成 250 17.9.3 减薄的相关主题：边缘修整、自动总厚度变化检测和高水准清洗 251 17.9.4 TSV晶圆的分割方法 252 17.9.5 晶圆减薄对元器件特性的影响 253 17.10 参考文献 254 第18章 封装 256 18.1 引言 256 18.1.1 电子封装与组装基础 256 18.1.2 电子封装预测 260 18.1.3 电子封装行业 263 18.2 封装技术 263 18.2.1 周围阵列和面阵列封装 264 18.2.2 芯片尺寸封装 265 18.2.3 晶圆级封装 265 18.2.4 埋置技术 265 18.2.5 更高集成度的封装 267 18.3 晶圆级凸点和再布线技术 269 18.3.1 工艺技术 269 18.3.2 晶圆级凸点设备 280 18.3.3 材料 287 18.4 案例分析 292 18.4.1 仅含再布线的WLP(Biotronik、Micro System Engineering、Fraunhofer IZM) 292 18.4.2 高密度多芯片模块封装像素探测器系统(ATLAS联盟) 293 18.4.3 SAW的芯片尺寸封装 294 18.4.4 图像传感器的晶圆级封装 295 18.5 光电子器件和MEMS的封装 296 18.6 参考文献 297 18.7 扩展阅读 300 第19章 键合的基本原理 301 19.1 引言 301 19.1.1 发展历史与现状 301 19.1.2 不同类型的引线键合工艺 301 19.2 引线键合设备 303 19.2.1 引线键合机的子系统 303 19.2.2 引线键合机系统的性能 305 19.3 引线键合过程 307 19.3.1 形成自由空气球的过程 307 19.3.2 第一键合工艺 308 19.3.3 第二键合工艺 310 19.3.4 焊环工艺 311 19.4 结论和展望 313 19.5 参考文献 313 第20章 互连的可靠性 315 20.1 引言 315 20.1.1 基础概念 315 20.1.2 要求和标准 315 20.2 电迁移 316 20.3 应力迁移 318 20.4 介质击穿 319 20.5 结论 320 20.6 参考文献 321 20.7 扩展阅读 324 第21章 自动测试设备 325 21.1 自动测试设备简介 325 21.2 ATE历史 327 21.2.1 ATE分类 330 21.3 数字测试仪 330 21.3.1 数字测试 330 21.3.2 功能、结构和基于缺陷的测试 331 21.3.3 高速数字测试 332 21.3.4 确定性与非确定性行为 332 21.3.5 数字测试的基本设置 333 21.3.6 基于协议的测试 333 21.4 线性测试仪 333 21.4.1 线性器件测试 333 21.4.2 线性器件测试仪 333 21.4.3 线性器件测试的基本设置 334 21.5 混合信号测试仪 334 21.5.1 混合信号器件的基本模块 334 21.6 存储器测试仪 335 21.6.1 存储器测试 335 21.6.2 存储器测试的基本设置 336 21.7 闪存测试仪 336 21.7.1 闪存测试 336 21.7.2 闪存测试的基本设置(典型测试) 337 21.7.3 典型的生产测试流程 337 21.7.4 闪存测试面对的问题 337 21.7.5 闪存的发展趋势 338 21.8 RF测试仪 338 21.8.1 RF器件测试 338 21.8.2 RF的构建模块 338 21.8.3 系统级测试 339 21.9 SoC测试仪 339 21.9.1 SoC器件 339 21.9.2 SoC测试 340 21.9.3 SoC测试结构 341 21.10 老化测试仪 341 21.11 设计诊断设备 342 21.12 ATE市场规模 342 21.13 ATE的结构 343 21.13.1 数字测试仪的结构 344 21.13.2 线性器件测试仪的结构 346 21.13.3 混合信号测试仪的结构 346 21.13.4 存储器测试仪的结构 348 21.14 闪存测试仪的结构 349 21.15 RF测试仪的结构 350 21.16 SoC测试仪的结构 350 21.17 DFT测试方法 351 21.18 基于云的DFT测试仪的出现 352 21.19 ATE规格 353 21.20 ATE的数据格式 354 21.21 制造商和ATE模型 355 21.21.1 Teradyne公司 355 21.21.2 Advantest公司 356 21.21.3 Xcerra公司 356 21.21.4 UniTest公司 356 21.21.5 FEI公司 357 21.21.6 Chroma ATE公司 357 21.21.7 National Instruments公司 357 21.21.8 SPEA公司 357 21.21.9 Aehr Test Systems公司 357 21.21.10 Micro Control公司 358 21.22 未来ATE的发展方向 358 21.22.1 测试成本 358 21.22.2 替代的测试方法(Dfx/BIST/SLT) 359 21.22.3 功率和热管理 360 21.22.4 MEMS和传感器测试 360 21.23 致谢 360 21.24 扩展阅读 360 第四部分 柔性技术、复合电子和大面积电子 第22章 印刷电子器件：原理、材料、工艺及应用 364 22.1 印刷电子器件简介 364 22.2 印刷电子器件：原理及基础 364 22.3 用于印刷电子器件的材料 366 22.4 印刷电子器件的制造工艺 367 22.4.1 丝网印刷 367 22.4.2 凹版印刷 367 22.4.3 喷墨印刷 368 22.4.4 气溶胶喷墨印刷 368 22.5 主要挑战和潜在解决方案 369 22.6 应用案例 370 22.6.1 互连 370 22.6.2 有机发光二极管 371 22.6.3 超高频射频识别 372 22.7 结论 373 22.8 参考文献 373 第23章 柔性复合电子器件 376 23.1 引言 376 23.2 什么是柔性复合电子器件 376 23.3 为什么需要柔性复合电子器件 377 23.4 如何制造柔性复合电子器件 378 23.5 结论和展望 381 23.6 参考文献 381 第24章 柔性电子器件 383 24.1 柔性电子器件的应用 383 24.1.1 柔性显示 383 24.1.2 柔性太阳能电池 383 24.1.3 柔性传感器 383 24.1.4 柔性晶体管和CMOS电路 383 24.2 柔性电路的关键材料 384 24.2.1 基底材料 384 24.2.2 有机半导体及介电材料 385 24.2.3 二维材料 386 24.2.4 柔性导电材料 386 24.3 柔性电路制造技术 387 24.4 结论和展望 388 24.5 参考文献 388 24.6 扩展阅读 390 第25章 射频印刷电子：物联网和智能皮肤应用的通信、传感和能量收集 391 25.1 引言 391 25.2 印刷工艺和材料 391 25.2.1 喷墨印刷 391 25.2.2 3D打印 392 25.3 印刷射频电路的应用 392 25.3.1 天线 393 25.3.2 传感平台 394 25.3.3 能量收集系统 398 25.4 结论 399 25.5 参考文献 399 第26章 纳米电子器件和功率电子器件的印刷制造 401 26.1 引言 401 26.2 纳米定向组装和转移 401 26.3 在功率电子器件中的应用 403 26.3.1 印刷高性能逻辑电路 403 26.3.2 印刷功率电子器件的三维互连 405 26.4 参考文献 405 第27章 柔性电子中的三维互连 409 27.1 引言 409 27.2 纳米定向组装技术 409 27.3 三维互连制造工艺 410 27.4 材料特性 412 27.5 电学特性 412 27.6 工艺适用范围 413 27.7 与其他技术的比较 413 27.8 参考文献 414 第28章 喷墨印刷触摸传感器材料 416 28.1 引言 416 28.2 材料和工艺优化 417 28.3 加成工艺参数 422 28.3.1 温度 422 28.3.2 墨滴间距 422 28.3.3 预处理 423 28.3.4 黏度和波形编辑 423 28.4 触摸屏显示器 425 28.4.1 触摸传感器的布局 425 28.4.2 触摸传感器印刷材料 425 28.4.3 触摸传感器的印刷过程 426 28.4.4 触摸传感器的电容性能 426 28.5 结论 430 28.6 致谢 430 28.7 参考文献 430 28.8 扩展阅读 431 第29章 平板与柔性显示器技术 432 29.1 引言 432 29.2 显示器技术相关术语的定义 432 29.3 显示器技术的基础与原理 434 29.3.1 显示质量 434 29.3.2 显示器的基本结构和特征 435 29.3.3 各种显示器技术的比较 439 29.4 显示器的制造工艺 441 29.4.1 薄膜工艺 441 29.4.2 厚膜工艺 441 29.4.3 显示单元形成工艺 441 29.4.4 老化和测试工艺 441 29.5 未来趋势和结论 442 29.5.1 技术趋势 442 29.5.2 应用趋势 443 29.5.3 结论 443 29.6 扩展阅读 444 第30章 光伏基础知识、制造、安装和运营 445 30.1 引言 445 30.1.1 太阳能的概念 445 30.1.2 为何选择太阳能 445 30.1.3 全球太阳能市场概况 445 30.2 光伏发电的基本原理 446 30.2.1 光伏产品的基本概念 446 30.2.2 如何制作太阳能电池 448 30.2.3 太阳能电池板的制造 451 30.2.4 太阳能电池板的类型 453 30.3 光伏电站 454 30.3.1 如何设计太阳能系统 454 30.3.2 设计软件和工具 454 30.3.3 建设太阳能系统 455 30.3.4 安装太阳能系统 455 30.4 维护和操作 456 30.4.1 工厂维护 456 30.4.2 大型光伏电站的高级维护和运行 457 30.5 光伏发电的未来前景 458 30.6 参考文献 458 第五部分 气体与化学品 第31章 气体供应系统 460 31.1 引言 460 31.2 气体供应系统设计原则 462 31.2.1 无泄漏系统 464 31.2.2 无死区系统 465 31.2.3 无颗粒系统 466 31.2.4 水分作为杂质的特殊性质 466 31.2.5 表面钝化 468 31.2.6 流体力学 469 31.2.7 机台连接阀布局 469 31.3 材料 470 31.3.1 管道 470 31.3.2 阀门 472 31.3.3 机械连接 473 31.3.4 过滤器 474 31.3.5 单向阀 474 31.4 安装规范 474 31.4.1 安全 475 31.4.2 质量保证 475 31.4.3 材料的储存和处理 475 31.4.4 部件安装 475 31.4.5 吹扫和焊接气体 476 31.4.6 管道焊接准备 476 31.4.7 管道焊接 476 31.4.8 焊接的评估标准 476 31.4.9 验证标准 476 31.5 质量保证 476 31.6 验证 477 31.6.1 氦检测试 478 31.6.2 水/氧分析 479 31.6.3 颗粒物测试 479 31.7 验收/调试 480 31.8 机台连接 480 31.9 系统运行和维护 481 31.10 参考文献 481 31.11 扩展阅读 481 第32章 超纯水的基本原理 483 32.1 引言 483 32.1.1 超纯水系统 483 32.1.2 超纯水的质量规格 484 32.1.3 原水来源 486 32.2 超纯水制备 487 32.2.1 预处理 487 32.2.2 一次处理系统 488 32.2.3 抛光回路 488 32.3 超纯水分配系统 489 32.4 分析方法与技术 490 32.4.1 在线分析测量部分 490 32.5 超纯水应用于半导体行业所面临的挑战 494 32.5.1 质量方面 494 32.5.2 产能方面 497 32.5.3 用水管理方面 498 32.6 如何获得高质量超纯水的一些建议 498 32.7 致谢 499 32.8 参考文献 499 第33章 工艺化学品的使用和处置 501 33.1 引言 501 33.2 重大化学危害术语和符号 501 33.2.1 安全数据表(SDS) 502 33.2.2 国际危险性标识 503 33.2.3 美国国家消防协会菱形危险标识 503 33.3 半导体制程中所使用的工艺化学品 503 33.3.1 水基化学品 504 33.3.2 溶剂 505 33.3.3 化学机械平坦化浆料 506 33.4 工艺化学品和浆料的常规处理方法 506 33.5 物流运输 508 33.6 分析验证 508 33.7 废弃物处理 509 33.8 结论 509 33.9 致谢 509 33.10 参考文献 509 33.11 扩展阅读 509 第34章 过滤 511 34.1 化学品过滤 511 34.1.1 化学品过滤：过滤器构造 511 34.1.2 化学品过滤：效果 513 34.1.3 化学品过滤：使用注意事项 515 34.2 超纯水过滤 515 34.3 光刻过滤 516 34.4 化学机械抛光过滤 517 34.5 气体过滤 518 34.5.1 气体过滤：过滤器构造 518 34.5.2 气体过滤：效果 519 34.6 过滤作为缺陷分析工具的应用 521 34.7 参考文献 522 第35章 化学品和研磨液处理系统 523 35.1 引言 523 35.2 重要条款 524 35.3 化学品和研磨液处理系统的历史 524 35.3.1 成本 524 35.3.2 安全 524 35.3.3 纯度 524 35.3.4 重复性 524 35.4 化学品和研磨液处理设备 525 35.4.1 高纯度化学品分配系统 525 35.4.2 化学混合系统 529 35.4.3 研磨液系统 531 35.5 系统纯度 533 35.5.1 离子污染 533 35.5.2 颗粒污染 534 35.5.3 污染源 534 35.6 结论 534 35.7 致谢 535 35.8 参考文献 535 第六部分 操作、设备与设施 第36章 良率管理 538 36.1 引言 538 36.1.1 良率管理 538 36.1.2 良率部门的角色 538 36.2 良率管理的基本原则 538 36.2.1 定义产量、履行测试 538 36.2.2 系统良率、随机良率 540 36.2.3 缺陷和良率：良率模型 541 36.2.4 可变性：参数化良率损失 541 36.2.5 良率和可靠性 541 36.3 方法：缺陷、数据挖掘和增强 542 36.3.1 缺陷控制 542 36.3.2 数据挖掘 542 36.3.3 机台和反应仓特征 543 36.3.4 实验设计：分批次 543 36.3.5 工艺变更审查委员会 543 36.3.6 偏差预防 543 36.3.7 偏差控制 544 36.4 软件 544 36.4.1 MES、SPC和 APC 软件 544 36.4.2 良率管理软件 544 36.5 结论和展望 545 36.6 参考文献 545 36.7 扩展阅读 545 第37章 计算机集成制造和工厂自动化 547 37.1 引言 547 37.1.1 工厂自动化 547 37.1.2 工厂自动化的驱动因素 547 37.2 半导体工厂的软件 548 37.2.1 工厂控制软件 548 37.2.2 质量控制软件 549 37.3 半导体自动物料搬运系统 550 37.3.1 晶圆盒 550 37.3.2 运输系统 551 37.3.3 存储系统 552 37.4 AMHS的设计 552 37.4.1 仿真 552 37.4.2 工艺设备布局方法论 552 37.4.3 AMHS布局方法论 554 37.5 业务考虑 555 37.5.1 性能需求 555 37.5.2 拥有成本 556 37.6 展望 556 37.7 扩展阅读 557 第38章 制造执行系统(MES)基础 558 38.1 制造执行系统(MES)的角色和作用 558 38.2 半导体行业MES的演化 559 38.3 MES的范围和功能 560 38.3.1 MES核心和平台 561 38.3.2 MES 功能模块 562 38.4 现代MES特征与基础 565 38.4.1 性能 566 38.4.2 可伸缩性 566 38.4.3 可扩展性 566 38.4.4 模块化 566 38.4.5 逻辑分散化 566 38.4.6 现代技术 567 38.4.7 集成 567 38.4.8 这些特征的重要性 568 38.5 MES项目的考虑因素 569 38.5.1 未开发地区 569 38.5.2 取代现有的MES 569 38.5.3 无纸化 569 38.5.4 能力和伙伴 570 38.5.5 商业案例 570 38.6 扩展阅读 570 第39章 先进工艺控制 572 39.1 引言 572 39.2 统计过程控制(SPC) 572 39.2.1 R2R控制 573 39.2.2 R2R控制模式的注意事项 574 39.3 故障检测和分类 576 39.4 虚拟度量 577 39.5 展望 578 39.6 参考文献 579 第40章 空气分子污染 581 40.1 概述空气分子污染的化学污染与扩散 581 40.2 AMC分类与效应 581 40.2.1 AMC分类 582 40.2.2 AMC效应 584 40.3 AMC控制注意事项 584 40.3.1 AMC控制系统概述 585 40.4 实施AMC控制 586 40.4.1 AMC最佳控制的三步方法 586 40.5 气相空气过滤原理 586 40.5.1 吸附 586 40.5.2 化学吸附 587 40.6 干洗空气过滤介质 588 40.6.1 吸附剂/化学吸附剂 588 40.6.2 吸附剂装填非织造布 588 40.6.3 珠状活性炭 590 40.6.4 离子交换器 590 40.6.5 挤压碳复合材料 591 40.6.6 黏合介质面板 591 40.7 化学过滤设备设计 593 40.7.1 化学过滤器 593 40.7.2 化学过滤设备 593 40.8 AMC监控 594 40.8.1 冲击器和吸附管 595 40.8.2 反应性监测 595 40.9 AMC控制应用领域 597 40.9.1 HVAC系统设计 597 40.9.2 AMC应用领域 598 40.10 AMC控制规范和标准 599 40.10.1 SEMI标准 599 40.10.2 国际半导体技术路线图 599 40.10.3 ISO标准14644-8 604 40.11 规定AMC控制系统 604 40.11.1 去除效率规范 605 40.11.2 污染物限值规范 605 40.11.3 使用寿命规范 606 40.11.4 标准化实验结果规范 607 40.12 最终考虑 607 40.13 结论 608 40.14 参考文献 609 40.15 附录：缩写词 611 第41章 洁净室环境中的ESD控制 612 41.1 半导体洁净室中的静电电荷 612 41.2 洁净室电荷引起的问题 612 41.2.1 污染 612 41.2.2 静电损伤 614 41.2.3 电磁干扰和晶圆处理错误 616 41.3 静电电荷的产生 618 41.4 绝缘体与导体 619 41.4.1 导电材料 619 41.4.2 耗散材料 619 41.4.3 绝缘材料 619 41.5 洁净室静电管理 619 41.5.1 一般原则 619 41.5.2 导体和绝缘体 621 41.5.3 接地 621 41.5.4 空气离子化 622 41.6 空气离子化对静电电荷的控制 622 41.6.1 电晕电离 622 41.6.2 光电电离 624 41.6.3 α电离 624 41.7 静电测量 625 41.7.1 电场的测量 625 41.7.2 离子发生器性能的测量 625 41.7.3 ESD感应EMI的测量 625 41.8 空气离子发生器的应用 626 41.8.1 常见的应用 626 41.8.2 剧烈放电的应用 627 41.9 结论 628 41.10 参考文献 628 第42章 真空系统 630 42.1 引言 630 42.2 真空泵 630 42.2.1 泵基础 630 42.2.2 泵送速度和增强器 630 42.2.3 泵与应用的匹配 630 42.2.4 涡轮分子泵 631 42.2.5 低温泵 631 42.2.6 干式泵 632 42.3 使用点减排 633 42.3.1 减排基础 633 42.3.2 将减排技术与应用相匹配 633 42.3.3 湿法洗涤器 634 42.3.4 滤筒技术 634 42.3.5 湿-热减排 635 42.3.6 等离子体减排 635 42.3.7 燃烧减排 636 42.3.8 气体回收 637 42.4 结论和展望 637 42.5 致谢 638 42.6 参考文献 638 42.7 扩展阅读 638 第43章 射频等离子体工艺的控制 639 43.1 引言 639 43.2 等离子体产生和工艺控制基础 639 43.2.1 电感耦合等离子体源 639 43.2.2 电子回旋共振等离子体源 641 43.2.3 电容耦合等离子体源 641 43.2.4 磁等离子体源 643 43.2.5 电感耦合等离子体与电容耦合等离子体 644 43.3 工艺控制和诊断 644 43.3.1 等离子体室的射频计量 647 43.3.2 朗缪尔探针 648 43.3.3 光发射光谱法 649 43.3.4 能量分析仪 649 43.3.5 电弧检测和电弧缓解 650 43.4 先进的等离子体工艺控制 651 43.4.1 双频驱动等离子体源 652 43.4.2 脉冲调制RF等离子体源 652 43.4.3 调整离子能量分布函数的方法 654 43.4.4 射频脉冲源阻抗调谐 655 43.4.5 控制均匀性效应的射频机制 657 43.5 干法刻蚀工艺的特性 658 43.6 结论和展望 659 43.7 参考文献 660 第44章 集成电路制造设备部件清洗技术：基础与应用 665 44.1 外包部件清洗的历史观 665 44.1.1 引言 666 44.2 过去、现在和将来的技术/应用 666 44.3 设备部件清洗技术基础和应用 667 44.3.1 按晶圆厂模块划分的部件清洗工艺和技术 668 44.3.2 污染源 670 44.4 部件表面处理技术及其对工艺性能的影响 675 44.4.1 双丝电弧喷涂在PVD/金属溅射中的应用 675 44.4.2 TWAS热喷涂工艺 675 44.4.3 热喷涂在刻蚀工艺中的应用 676 44.5 等离子喷涂工艺 676 44.6 结论 676 44.7 致谢 676 44.8 参考文献 677 第45章 因危害增长及严格监管而使设备设计面临的挑战 678 45.1 引言：“产品合规性之谜” 678 45.1.1 重中之重：先进的设备设计 679 45.1.2 当今的评价方法：虚假的安全感 680 45.1.3 工程部技能：成功的先决条件 680 45.2 产品合规性的基础：“必须做什么?” 681 45.2.1 “合理预见的误用”造成的危害 681 45.2.2 你的设备究竟有多少危害 682 45.2.3 各种识别危害的风险评估 683 45.2.4 国际标准提供“经验教训” 684 45.3 工程部建议:“我们如何做得更好?” 686 45.3.1 他们在学校需要教什么:“一门新的工程课程” 686 45.3.2 需要更好的MoC协议 687 45.3.3 在维护/服务任务中更多地关注设计 688 45.3.4 更多地关注记录风险评估 689 45.3.5 高级工程设计程序 690 45.4 结论：“解谜” 692 45.4.1 维护/服务任务的功能安全工程设计 692 45.4.2 先进的工程设计程序可以帮助缩小知识差距 693 45.4.3 记录性能指标的新安全性 693 45.5 参考文献 694 第46章 洁净室设计和建造 699 46.1 引言 699 46.2 洁净室标准和分类 699 46.3 洁净室的种类 701 46.4 气流布局和模式 703 46.4.1 单向气流 703 46.4.2 湍流气流 704 46.5 换气 704 46.6 洁净室要素 705 46.7 天花板系统 706 46.8 墙壁系统 706 46.9 地板系统 706 46.10 环境要求 706 46.10.1 排气系统 707 46.10.2 补充空气系统 707 46.10.3 再循环空气系统 707 46.10.4 温度控制 708 46.10.5 湿度控制 708 46.10.6 气压差 708 46.11 工艺污染控制 709 46.11.1 空气过滤 709 46.11.2 预防 709 46.11.3 隔离 709 46.11.4 清除 709 46.12 振动和噪声控制 709 46.13 磁通量和电磁通量 710 46.14 空气和表面的静电荷 710 46.15 生命安全 711 46.16 计算流体动力学(CFD) 711 46.17 洁净室设计和施工 712 46.17.1 微环境舞厅式布局技术说明(示例) 712 46.17.2 气流系统技术说明(示例) 713 46.17.3 天花板网格技术说明(示例) 715 46.17.4 洁净室照明技术说明(示例) 716 46.17.5 洁净室墙、窗、门和地板(示例) 716 46.17.6 最终调整和认证测试(示例) 718 46.17.7 洁净室施工协议(示例) 721 46.18 扩展阅读 726 46.19 专业组织 727 第47章 振动与噪声设计 728 47.1 引言 728 47.1.1 振动和噪声源概述 728 47.1.2 振动和噪声敏感区域与设备 728 47.2 测量方法和准则 729 47.2.1 测量方法 729 47.2.2 准则——基于设备的准则和一般准则 731 47.2.3 准则——通用振动准则 731 47.2.4 准则——地板动力刚度要求 732 47.2.5 其他形式的准则 733 47.2.6 广义和工具噪声准则 733 47.3 振动和噪声源 733 47.3.1 现场振动源 733 47.3.2 室内振动源 734 47.3.3 噪声源 735 47.4 地基和结构设计 735 47.4.1 土壤和地基设计(与环境和当地资源有关) 735 47.4.2 工艺层 735 47.5 机械、电气、管道(MEP)设计中的振动和噪声控制 739 47.5.1 MEP系统布局 739 47.5.2 空气循环系统 740 47.5.3 其他机械设备(空气处理器、压缩机、液压泵、真空泵、冷却塔等) 及一般注意事项 741 47.5.4 管道和管路系统 741 47.5.5 中央公用设施建筑、辅助建筑及设备堆放场 742 47.5.6 电气设备(柴油发电机、CPS和UPS系统、变压器) 742 47.5.7 机械动态平衡要求 743 47.5.8 隔振硬件 743 47.6 噪声设计 746 47.6.1 室内噪声设计 746 47.6.2 机械室内外噪声设计 747 47.7 生产工具连接 748 47.7.1 工具布局 748 47.7.2 预置工具架设计 748 47.7.3 主动工具架设计 749 47.7.4 连接设备的振动和噪声控制 749 47.8 设备振动测量的目的和时间 749 47.9 成熟的振动和噪声环境 750 47.10 未来趋势及特殊情况 750 47.10.1 微电子设施 750 47.10.2 平板显示设备(LCD-TFT) 750 47.10.3 纳米技术和其他先进的物理设备 750 47.11 致谢 751 47.12 参考文献 751
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