现代集成电路制造技术原理与实践
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前言

其实,许多要讲的话,讲授本书教学内容之前想要告诉读者的话,都已经迫不及待地揉到本书的绪论里了。

为什么要编撰《现代集成电路制造技术原理与实践》这部教材呢?我认为,本书所涉及的内容都是大学微电子技术和集成电路设计等相关专业的在校生所必须掌握的。

我不否认,在微电子业界内有这样的观点:如今已进入了集成工艺过程的高度自动化控制阶段、工艺级设计的高度计算机化阶段、集成电路的设计已与工艺无关的阶段。一句话,从事微电子领域研究的技术人员甚至于不需要了解集成电路制造工艺过程的基本原理和细节。这种观点对吗?我可以负责任地说,此观点有误!借此机会,予以澄清。其一,再高度自动化的控制,也是由人来掌握的,不能够知其然而不知其所以然;其二,实现集成电路制造工艺的计算机仿真,并最终完成工艺级的模拟、验证、设计和工艺条件的优化实验,都是建立在工艺过程的建模基础之上的,工艺模拟精度的调试则必须首先把握住工艺过程的细节,否则,工艺级的设计和优化则无从谈起。所有这些都告诉我们,集成电路制造工艺原理是从事集成电路底层设计和微电子领域生产、研究的技术人员所必须掌握的知识。

当代集成电路的设计大体上分为顶层设计和底层设计两部分。所谓顶层设计,泛指系统级的描述、仿真、综合与验证环节。所谓底层设计,又被称为TCAD设计层次。大体上包括布局布线、版图设计与优化、互连设计及寄生参数的提取、工艺级仿真及器件物理特性级的模拟和验证。可见,特别是集成电路的底层设计知识,是微电子和集成电路设计相关专业的学生所必备的知识。而底层设计知识与集成电路工艺制程关系密切。

作者从事集成电路制造工艺原理的教学及该领域的研究近 30 年。本书为集成电路设计与集成系统专业的教学需求,又兼顾该专业新教学计划知识结构拓宽的要求量身定做。本书集本人的教学实践及科学研究成果为一体,在笔者使用多年的自编讲义的基础上充实内容,又博采众长,编撰而成的教科书。本书具有知识起点浅显、内容覆盖宽泛、知识点讲授较深的多重特征,故使用本书可依读者类型的不同各取所需地选修。讲授本书以54~72学时(3至5学分)为宜。

在本书将要出版之际,我要特别感谢北京大学吉利久教授和张兴教授、清华大学杨之廉教授、东南大学王志功教授、北京工业大学吴武臣教授和董利民教授、北京理工大学仲顺安教授对笔者的一贯支持!我更加难以忘怀的是山东大学信息学院袁东风教授、王洪君教授及孙传森教授等诸位学院领导对我教学和科研工作的支持与关心!还要特别感谢多年来济南半导体元件实验所、济南锢锝微电子公司和山东科芯微电子公司的真诚协作!在笔者教学、科研和本书编写过程中,孟堯微电子研发中心的研发团队和我的研究生们给予了我极大的帮助,特别是研究生于英霞和刘岩同学在第五代TCAD可制造性工具的应用研究及消化吸收等方面进行了大量开拓性的工作,在此一并致谢。本书编写过程中,得到了美国新思科技Synopsys Inc.北京办事处总经理秦明先生、资深客户总监刘卫东先生及Synopsys Inc. 中国TCAD技术总监夏春秋先生的鼎力支持。本书第17章和第18章的内容涵盖了当代最新(第五代)的集成电路制造级设计工具及其应用的内容。这些内容在中国大陆地区首次被系统地介绍,由山东大学孟堯微电子研发中心的TCAD研发团队在消化吸收、验证性应用及工程应用的基础之上精心组织、编撰而成,表达准确、深入浅出、文笔流畅又具有很强的可操作性。所有这些,对于我国高等学校集成电路制造级设计知识的教学及第五代 TCAD 制造级设计工具在我国IC底层设计界的深度应用,迅速推进我国集成电路的设计(特别是底层制造级设计)与制造水平,是一件非常有意义的事情。

本书的前16章由北京大学吉利久教授主审,第17、18章由Synopsys Inc. 中国TCAD技术总监夏春秋先生主审。他们为此付出了大量的时间和精力,并提出了诸多修改意见,笔者不胜感激!

我的学生张培伟作为《现代集成电路制造技术原理与实践》多媒体、交互式、立体化教程的系统核心开发者,他的系统开发能力由该立体化教程程序体的技术含量即可见一斑,他对笔者教学资源开发的帮助是巨大的。我的学生马风勇精心完成了本书全部教学插图的计算机绘图任务,他绘制的各类教学用图精致到令人叹为观止,读者可参见本书图1-14、图1-15和图1-21,这些精美的教学用图的确为本书增色不小。借此机会,向这两位同学致以深深的谢意!

最后,我深深地感谢本书的责任编辑电子工业出版社的王羽佳女士和为此书的出版付出辛勤劳动的所有出版社工作人员。所有这些,是本书得以顺利出版的保障。

为使本课程的教学达到更好的效果,《现代集成电路制造技术原理与实践》多媒体、交互式、立体化教程已由电子工业出版社同步出版,请登录山东大学孟堯微电子研发中心网站http://www.sdmy.sdu.edu.cn了解相关细节,联系电话:13964052331。

限于作者的水平及成书的时间关系,书中不妥和谬误之处在所难免,诚望读者批评指正。

李惠军

于山东大学