寫作緣由與編寫過程

編寫本書的想法產(chǎn)生于一個陽光明媚的春天，那是我就職于晶門科技的第四個年頭，也就是2014年，如果非要把在中芯國際就職的歲月算進(jìn)去，應(yīng)該是我半導(dǎo)體職業(yè)生涯的第六 個春秋了。當(dāng)時為了給公司寫一份半導(dǎo)體工藝的培訓(xùn)材料，我重新去讀了很多有關(guān)半導(dǎo)體工藝方面的專業(yè)書籍。在翻閱這些專業(yè)書籍的過程中，我了解到雖然目前國內(nèi)市場上介紹半導(dǎo)體工藝的專業(yè)書籍非常多，但是它們大多偏向于理論教學(xué)領(lǐng)域，而且很多都是過時的技術(shù)，能把理論與實(shí)際應(yīng)用很好地結(jié)合的圖書非常少，也就是我們通常所說的理論與實(shí)際應(yīng)用脫 節(jié)。這就造成很多半導(dǎo)體的同行雖然從事半導(dǎo)體工作多年，但始終對半導(dǎo)體工藝了解很少 因為他們很難從紛繁復(fù)雜的半導(dǎo)體工藝書籍中快速提取有用的知識。另外，我也在網(wǎng)上搜集 了很多有關(guān)半導(dǎo)體工藝方面的資料，一次偶然的機(jī)會我在網(wǎng)上看到幾張工藝制程3D圖片的PDF文件，感覺這些3D圖片畫得很有特色，如果對圖片添加一些文字注釋就可以很好地把 某個工藝制程的過程描述清楚，于是我就萌生了以模仿這些3D圖片和外加文字描述的方式 去編寫一本半導(dǎo)體工藝方面書籍的想法，這就是編寫本書第4章內(nèi)容的靈感來源。這些經(jīng)歷也是編寫本書的開端，萬事開頭難，既然走出了第一步，后面的事情就是水到渠成的過程了。雖然沒那么簡單，不過其他章節(jié)的內(nèi)容的確都是以第4章的內(nèi)容為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)展的。內(nèi)容擴(kuò)展的過程就是一個把我平生所學(xué)的工藝知識進(jìn)行系統(tǒng)歸納整理的過程，也可以理解熟能生巧。編寫本書的過程也可謂充滿曲折和艱辛，從最初的收集材料到現(xiàn)在的成書階段，歷時四年有余，一千多天，三易其稿，千錘萬鑿，不斷加工潤色，所付出的努力都是為了使本 書更加通俗易懂和增加可讀性。時至今日也就是我職業(yè)生涯的第十個年頭，可以說編寫這本 書就是十年磨一劍。

下面就和大家聊聊編過程:

第一步是先有第4章的內(nèi)容。第4章整章的內(nèi)容都是圖文并茂的，采用3D彩圖和通俗的文字描述說明一個一個的工藝流程和通過工藝技術(shù)形成的IC立體剖面圖，通過IC立體剖面圖再現(xiàn)通過工藝技術(shù)形成的剖面輪廓，生動形象地講述了工藝制程整合的整個流程。讀者可以了解每個工藝步驟的目的和實(shí)現(xiàn)過程，做到所有的工藝過程一目了然，擺脫了教科書式 的繁瑣理論。這一章內(nèi)容介紹了亞微米、深亞微米和納米工藝制程整合的工藝流程，它是整 本書的核心。當(dāng)然了，開始的時候僅僅只有亞微米工藝制程整合的內(nèi)容，深亞微米和納米工藝制程整合的內(nèi)容是在后來不斷完善的過程中加上去的，目的是為了讓讀者能一目了然地窺探不同工藝技術(shù)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，能快速地了解和掌握它們的特點(diǎn)。

第二步是在第4章內(nèi)容的基礎(chǔ)上延伸出第3章的內(nèi)容，它也延續(xù)了第4章內(nèi)容的特點(diǎn)，采用圖文并茂和3D彩圖的描述形式。在編寫第4章內(nèi)容時，我發(fā)現(xiàn)沒有辦法插入非工藝流程的彩圖對每個工藝步驟進(jìn)行詳細(xì)解釋，因為第4章內(nèi)容主要介紹工藝制程整合的工藝流程，如果強(qiáng)行插入其他內(nèi)容的圖片和介紹則會顯得喧賓奪主，內(nèi)容也會變得不倫不類，所以才出現(xiàn)了第3章的內(nèi)容。第3章內(nèi)容是對第4章內(nèi)容中的工藝模塊進(jìn)行物理機(jī)理和產(chǎn)生原因 進(jìn)行分析解釋。例如第3.1節(jié)的三種隔離技術(shù)（pn結(jié)、LOCOS和STI）的原理和隨著技術(shù)的發(fā)展所遇到的瓶頸，以及工藝技術(shù)如何一步一步發(fā)展克服困難，然后通過實(shí)例講解這些工 藝技術(shù)在實(shí)際工藝流程中的工程應(yīng)用，讓大家能快速地掌握這些工藝技術(shù)。第3章一共7節(jié)內(nèi)容，在這里就不一一介紹了，僅僅列出工藝模塊的名稱（硬掩膜版、溝道離子注入LDD離子注入、金屬硅化物、靜電放電離子注入和金屬化）。

第三步是在編寫完了第3章和第4章內(nèi)容后，我也希望插入一些很基礎(chǔ)的內(nèi)容，例如對 CVD、PVD、CMP、ETCH、Photo和IMP等進(jìn)行逐一介紹，但是這部分內(nèi)容與教材太類似了，在出版社編輯的建議下，最終刪掉了這些內(nèi)容，也就是花費(fèi)在這些內(nèi)容上半年多的時 間都付之東流了。僅僅依靠第3章和第4章內(nèi)容是不能成書的，為了豐富本書的內(nèi)容，后 來又陸陸續(xù)續(xù)花了一年左右的時間去編寫閂鎖效應(yīng)和ESD電路設(shè)計的內(nèi)容，這部分內(nèi)容 沒有在本書中出現(xiàn)，將會在下一本有關(guān)閂鎖效應(yīng)和ESD電路設(shè)計的圖書中出現(xiàn)，因為后 來成書的時候內(nèi)容太多了，最后我計劃把它們獨(dú)立成書。另外，第3章和第4章內(nèi)容寫得太具體了，它們不能作為序章，為了對第3章和第4章內(nèi)容作鋪墊，所以寫了1章關(guān)于集 成電路發(fā)展過程的內(nèi)容作為全書的開端，介紹了集成電路是如何從雙極型工藝技術(shù)一步一步發(fā)展到CMOS工藝技術(shù)，首先從雙極型工藝技術(shù)到PMOS工藝技術(shù)，再到NMOS工藝技術(shù)。在功耗方面，雙極型工藝技術(shù)和NMOS工藝技術(shù)都遇到了功耗問題，最后引出低功耗的CMOS工藝技術(shù)，同時為了適應(yīng)不斷變化的應(yīng)用需求發(fā)展出特色工藝技術(shù)（BiC- MOS、BCD和HV- CMOS）。這部分內(nèi)容后來是1.1節(jié)和1.2節(jié)的內(nèi)容，后來又加入了1.3節(jié)的內(nèi)容。

第四步是在編寫完了第1章1.1～1.3節(jié)的內(nèi)容后，由于這部分內(nèi)容是為了引出CMOS工藝技術(shù)，它與第3章內(nèi)容銜接得不是很好，所以就增加了1.4節(jié)MOS晶體管按比例縮小的過程中遇到的問題和出現(xiàn)的新技術(shù)引出第3章的內(nèi)容，第3章的內(nèi)容本質(zhì)是為了解決這些問題，也可以認(rèn)為第1.2節(jié)的內(nèi)容是第3章內(nèi)容的概括總結(jié)，它起到銜接作用。

第五步是在編寫第1.2節(jié)內(nèi)容的時候，為了搞清楚MOS晶體管在納米級工藝面臨的挑戰(zhàn)和出現(xiàn)的新技術(shù)，我對應(yīng)變硅技術(shù)、HKMG技術(shù)、FD- SOI和FinFET進(jìn)行了深入學(xué)習(xí)，從而把這部分內(nèi)容改編為第2章先進(jìn)工藝技術(shù)的內(nèi)容。這樣第1～4章的內(nèi)容就富有邏輯和清晰地串聯(lián)起來了。

第六步是對于這本書如果只有前面4章的內(nèi)容，那就顯得不夠完整，而且過于單薄了，所以就編寫了第5章關(guān)于WAT測試的內(nèi)容，第5章的內(nèi)容與第4章的內(nèi)容緊密相連，把它和第4章的內(nèi)容串起來，算是晶圓完成工藝制程加工后的出貨檢測。

第七步是給全書寫一個后記，如果把第5章的內(nèi)容作為末章，會顯得過于唐突。后記的內(nèi)容作為一個總結(jié)，探討了集成電路工藝技術(shù)未來的發(fā)展和面臨的瓶頸�？傮w來說，本書的編寫過程是曲折的，也是嘔心瀝血的。分享本書的編寫過程給大家，是為了給大家一個參照，讓大家更好地讀懂這本書。本書旨在向從事半導(dǎo)體行業(yè)的朋友介紹 集成電路制造工藝與工程應(yīng)用，目的是為了能提供一本簡單易懂并且能與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合的書。

溫德通