半导体集成电路制造手册(第二版) 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

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 专家撰写，并在其前一版的基础上进行了全面的修订与 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。

目 录

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 技术9

1.5.1 IoT、IIoT和CPS9

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 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

0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

1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

2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CVD175

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β181

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

3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

4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

5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

6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 计量的自动化AFM227

16.4.1 用于CD计量的CD-AFM229

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 AFM231

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

7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

8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 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

9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 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(DfxBISTSLT)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 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 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 危险性标识503

33.2.3 美国 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 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MES569

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 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 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 半导体技术路线图599

40.10.3 ISO标准14644-8604

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 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 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 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 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 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： 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 标准提供“经验教训”684

45.3 工程部建议:“我们如何做得 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 好的MoC协议687

45.3.3 在维护服务任务中 多地关注设计688

45.3.4 多地关注记录风险评估689

45.3.5 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 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 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46

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 的物理设备750

47.11 致谢751

47.12 参考文献751

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 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 高科技工程设计与建设、制造工程和管理等经验。他在许多 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、 微电子研究所、上海交通大学、同济大学、浙江大学、 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 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 高科技工程设计与建设、制造工程和管理等经验。他在许多 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、 微电子研究所、上海交通大学、同济大学、浙江大学、 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。

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