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第1章 半导体IC的构造——既神奇又不可思议的半导体1

1.1何谓半导体——导电的难易性1

1.2神奇的硅——在地球表面的元素中储量排行第二3

1.3集成电路中集成的是什么——三极管、电阻、电容5

1.4半导体元件与集成电路——集成电路面面观6

1.5二极管的功能——3种类型的二极管8

1.6三极管的功能——可以比作通过水闸的水路10

1.7 MOS与双极性晶体管的比较——按IC的材料分类12

1.8存储器、各种类型的CPU——从MPU、 ASIC到系统LSI14

1.9存储器的种类——从DRAM到快闪存储器15

1.10 CISC与RISC—— MPU的两个发展系列17

1.11半导体器件的用途与特征——各具特色的半导体器件大显身手22

1.12存储器的大小对比——压缩技术24

1.13 DRAM的技术先导作用——从DRAM到CPU27

1.14摩尔定律继续有效——山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村29

1.15集成电路发明50周年历史回眸——两人一小步，人类一大步32

1.16微处理器发展历程——IC技术插上腾飞的翅膀33

专题栏：半导体IC工厂厂址应具备哪些条件35

第2章 IC如何进行计算与存储——CPU与存储器的工作原理37

2.1双极性晶体管集成电路的结构——比CMOS速度更快37

2.2 N型与P型MOS的区别——电压和电流的正负号变化一下即可39

2.3何谓CMOS——最为普及的LSI41

2.4电荷的积蓄方法——向DRAM“写入”42

2.5 DRAM的重写——从DRAM“读出”44

2.6快闪存储器之一——不易失存储器中电荷的积蓄方法46

2.7快闪存储器之二——半永久数据的存储47

2.8加法计算——二进制法计算49

2.9减法计算——利用“负数相对于2的补数表现”50

2.10乘法计算——如何实现乘法器52

2.11何谓NAND型——CMOS逻辑电路54

2.12 NOR型、AND型、OR型——各种类型的逻辑电路55

2.13半导体的动力和功耗——IC内的电压以5V为中心57

专题栏：存储器更新换代的标志是出现“比特剪刀差”59

第3章 半导体集成电路的制作工艺——IC工厂的实际体验60

3.1半导体集成电路制作鸟瞰——开发顺序与制作工程60

3.2 IC制造的全工程——涉及前工程和后工程的五大工序61

3.3“前”工程——制作带有电路的芯片63

3.4 G／W（Good-chip／Wafer，合格芯片／硅圆片）检测工程——判定芯片是否合格68

3.5如何定义成品率——对综合实力的检验70

3.6“后”工程——从划片到成品检验70

3.7 IC设计图的制作——要做到技术先进性与市场需求兼顾73

专题栏：计算机模拟75

第4章 硅圆片的制作——前工程之一：闪闪发光的单晶硅圆片77

4.1高纯硅的制作——99.999999999％的超高纯77

4.2拉制单晶硅——CZ法与FZ法80

4.3硅圆片的制作——从单晶硅棒切成硅圆片82

4.4研磨成闪闪发光的单晶硅圆片——决定形状和品质的重要关口84

4.5硅圆片直径与有效芯片——以6～8英寸硅圆片为中心85

4.6硅圆片的价格——如何降低芯片的价格87

4.7外延硅圆片，SOI——提高器件性能的手段89

专题栏：超净工作间91

第5章 薄膜的制作——前工程之二：重要的扩散工艺92

5.1薄膜在IC中所起的作用——从绝缘到LSI的保护92

5.2薄膜的制作方法——热氧化法、化学气相沉积（CVD）法、溅射沉积法94

5.3热氧化法——制取优良的绝缘膜96

5.4化学气相沉积（CVD）法——利用化学触媒由气相反应沉积薄膜98

5.5溅射沉积法——用物理气相沉积的办法制取薄膜102

5.6杂质的扩散之一——热扩散法105

5.7杂质的扩散之二——离子注入法106

5.8热处理的目的何在——压入、平坦化、电气活性化108

专题栏：由机器人制作IC109

第6章 电路图形的制作——前工程之三：掩模与刻蚀112

6.1 IC、 LSI高集成化的关键——设计基准的进一步缩小112

6.2涂布光刻胶——制取图形的第一步116

6.3掩模图形的复制——曝光操作118

6.4显影——复制图形的形成120

6.5干法刻蚀——刻蚀的进行过程121

6.6湿法刻蚀——浸蚀法和旋转法125

6.7平坦化技术——微细化不可缺少的技术127

6.8铜布线——有单大马士革和双大马士革之分129

6.9多层布线之一——高集成度的保证131

6.10多层布线之二——已进展到第4代132

专题栏：清洗136

第7章 IC组装——后工程之一：从划片到塑封138

7.1划片——划分成一个一个的芯片138

7.2装片作业——把芯片固定于框架中140

7.3电极的连接与键合——引线键合方式140

7.4无金丝键合——无引线键合方式143

7.5封装的种类——IC的封装144

7.6封装和按印——气密封装和非气密封装146

7.7多引脚与高性能化——封装的进展极为迅速148

7.8外形尺寸与芯片相同的晶圆级CSP——最适合用于便携设备151

7.9系统封装Sip—— Sip与SoC既相互竞争，又相互促进153

7.10环境友好型封装——如何实现无铅化155

7.11散热结构——如何将热量散出157

7.12高密度多层基板——高密度封装的载体159

专题栏：半导体工厂的投资内容164

第8章 检验与测量——后工程之二：多重检验165

8.1检验、测量工程的全貌——各工序严格把关165

8.2可靠性与筛选之一——加速试验167

8.3可靠性与筛选之二——断线等的检验168

专题栏：分析与检测技术171

第9章 包罗万象的半导体——从非晶态到光集成电路173

9.1 ASIC是什么——3种类型的单元阵列173

9.2多达10层的多层布线——平坦化与层间导通孔175

9.3所谓系统LSI （SoC）——多个LSI制作在同一块芯片上178

9.4电子眼睛CCD——一维CCD、二维CCD181

9.5半导体激光器——光电子用光源182

9.6何谓化合物半导体——Ⅲ-Ⅴ族化合物183

9.7化合物半导体的应用——白光LED照明185

9.8非晶态半导体——非晶态固体189

9.9 HEMT半导体——低电压、高速度192

9.10超晶格半导体——自然界中不存在的半导体193

9.11约瑟夫森半导体——利用超导性的元件195

9.12光集成回路和OE-IC——极有可能变为现实197

专题栏：半导体的未来199

第10章 最尖端的半导体技术——下一代的IC和LSI202

10.1从一次式（步进式）曝光到扫描式曝光——以0.25μm为分界线202

10.2细到曝光线宽的极限——电子束曝光技术204

10.3同步辐射光源——有希望的曝光光源207

10.4采用多值化技术增大存储容量——采用四值的DRAM209

10.5制作低电压型IC之一——比例定律210

10.6 CPU的高性能化——三极管数量增加和工作频率提高212

10.7制作低电压型IC之二——降低功耗的关键216

10.8新材料的导入——材料是半导体技术发展的关键217

10.9纳米时代新技术——硅材料仍有潜力219

10.10如何实现器件的高性能——同时从基板工程和布线工程入手221

附录 IC制程常用缩略语注释225

参考文献243