拿到此此书的那一刻,就被书的封面吸引了,清晰明了的4个大字《极简图解》,就是在告诉你,通过简单的图片和文字带你了解半导体技术的基础原理。看到著作者是日本作家西久保 靖彦,我上网查了下,西久保靖彦(Yasuhiko Nishikubo)是一位日本的工程师和作家,他在半导体技术领域有着丰富的经验和专业知识。他可能在半导体行业工作多年,积累了丰富的实际操作和研发经验。这使得他能够将复杂的半导体技术原理以通俗易懂的方式呈现给读者。《极简图解半导体技术基本原理》是他的代表作之一,这本书通过图解和简明的文字,帮助读者快速理解半导体的基本概念、PN结、晶体管、集成电路等核心内容。
细读此书
首先从目录开始,由简入深,先是介绍了半导体,IC,LSI等等专有名词的概念和基本,再慢慢的介绍工艺工程的技术。
LSI制造工序可分为前端工程 和后端工程 (组装、 测试)。
前端工程是在硅片上反复进行清洗、 成膜 (氧化膜、 金属膜)、 光刻 (曝光、蚀刻)、 杂质扩散等,以形成晶体管和金属布线。
后端工程是芯片的组装和装配 (封装),最后进行出厂测试,检验合格的产品才能出厂。
首先是前端工程
1.单晶硅片的投入
购买符合LSI特性的硅片 (基材厚度、 基材电阻率等)。
目前,直径为200~300mm的晶圆尺寸很常见,但最近正在研究下一代直径为450mm的尺寸。例如,一个10mm见方的芯片可以在200mm的晶圆上产出280个芯片,在300mm的晶圆上产出650个芯片。因此,较大直径的晶圆具有显著的大规模生产效果,对降低成本的策略有很大影响。
2.清洗工艺
然后进行晶圆的清洗,以去除污渍。
污染物的种类有单纯的灰尘、金属污染、 有机污染、 油脂、 自然氧化膜等。LSI制造 (前端工程)需要非常纯净的环境,这是因为晶圆上嵌入的半导体元件非常微小,灰尘可能造成布线的断线等。
此外,半导体元件本身的化学稳定性以及形状对绝缘膜和杂质扩散也很重要。在每道加工工艺 (处理) 前后,清洁过程均要仔细地重复多次。
3.成膜工程
在硅晶圆上制造 LSI时,为了形成晶体管元件结构上的电气分离(绝缘膜) 和布线 (金属布线膜),需要形成氧化硅和铝等材料的层(膜)。
成膜的方法大致分为溅射、CVD、 热氧化3种。
4.光刻
光刻技术最初源于平板印刷技术。在LSI领域,为了进行硅片的加工和薄膜的成膜,照相蚀刻工序 (光刻) 是必要的。
5.杂质扩散工程
这是为了形成半导体元件所需要的P型和N型半导体区域,在晶圆中添加杂质 (沉积),然后在硅内部进行杂质分布的工序。
其次是后端工程
封装工序 (安装工序)
1.切割 (将晶圆切成颗粒状)。
2.固定 (将芯片粘贴在引线框架上)。
3.焊接 (导线与电极进行连接)。
4.模压 (用密封材料对硅芯片进行密封)。
5.封装完成 (标记)。
吸引点之处
其中最吸引我的是第五章 LSI的开发与设计它详细的描述了LSI的开发,从规划到落地出来的一系列流程,就像现在工作中的硬件开发流程一样,我觉得很有相似之处。
在进行版图/掩膜设计时,书中明确指出需要考虑设计规则和电气特性,不降低电气性能的前提下,尽可能的减小芯片面积,类比之处就如
同LAYOUT,你得注意电气性能,不是单纯的连连看就行,还需要考虑多种东西,比如阻抗匹配 差分长度等等,此书介绍的这种思想逻辑就
很值得我去学习,设计方法都是正相关的,多吸收优秀的设计思路对自己的工作也会由很大的帮助。
最后总结
虽然目前图书还没有看完,只看到第6章,但是已经让我明白了LSI的种类,一些基本原理(例如DRAM构造、逻辑电路布尔代数等),介绍的简洁明了不会让人感到晦涩,总的来说,这是一本然人受益匪浅的半导体图书(当然有针对性,对于电子行业的人来说更好懂),今天的介绍就到这里,还是比较推荐各位去看看这个半导体技术基础原理-精简图解的。