清华大学出版社

本书共9章，基于公开文献全方位地介绍了低温等离子体蚀刻技术在半导体产业中的应用及潜在发展方向。以低温等离子体蚀刻技术发展史开篇，对传统及已报道的先进等离子体蚀刻技术的基本原理做相应介绍，随后是占据了本书近半篇幅的逻辑和存储器产品中等离子体蚀刻工艺的深度解读。此外，还详述了逻辑产品可靠性及良率与蚀刻工艺的内在联系，聚焦了特殊气体及特殊材料在等离子体蚀刻方面的潜在应用。最后是先进过程控制技术在等离子体蚀刻应用方面的重要性及展望。 本书可以作为从事等离子体蚀刻工艺研究和应用的研究生和工程技术人员的参考书籍。

前言 未来十年是以开放式创新为标识的物联网高速发展的时期，是新硬件时代即将开启的黎明。全球物联网规模化的期望已经使世界半导体行业成为蓝海。芯片技术、传感器、云计算的有机结合会让万物相连和无处不在的高度智能化成为可能。而低功耗、小尺寸和稳定性强的芯片是实现未来的智能家居、可穿戴设备、无人驾驶汽车、多轴无人飞行器、机器人厨师等新生事物的基石。顺应时代的需求，2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》出台，并推出十年千亿扶植基金计划。2015年政府工作报告中首次提出“中国制造2025”规划,其中集成电路放在新一代信息技术产业的首位。这些对于集成电路制造业核心工艺技术之一的低温等离子体蚀刻的发展无疑既是机遇又是严峻的考验和挑战。 在摩尔定律提出50周年的2015年，英特尔、三星、台积电等公司均进入14/16nm FinFET工艺量产阶段。2016年在台积电公司的2020年技术路线发展蓝图上，EUV工艺因其提高密度、大幅简化工艺而第一次成为5nm量产标配。2016—2020年这5年间，10nm、7nm甚至5nm将依次量产，由此可见技术节点更迭依然摧枯拉朽，丝毫不见摩尔定律脚步迟滞的迹象。FinFET教父胡正明教授在2016年坦言： 半导体行业还有百年的繁荣。5nm之后，未来集成电路的发展方向大体可以分成三类： ①依靠半导体制造工艺改进持续缩小数字集成电路的特征尺寸的More Moore； ②依靠电路设计以及系统算法优化提升系统性能的More than Moore； ③依靠开发CMOS以外的新器件提升集成电路性能的Beyond CMOS。而存储器是芯片制造领域的另一制高点，它与数据相伴而生且需求量巨大。在传统存储器DRAM、NAND Flash等遭遇微缩瓶颈的境况下，目前全球半导体巨擘皆正大举发展次世代存储器，如磁阻式随机存取存储器、相变存储器及电阻式动态随机存取存储器。在这些新兴领域里，等离子体蚀刻依然扮演着不可或缺的重要角色。 过去近半个世纪中，蚀刻技术已从简单的各向同性灰化发展到离子能量分布/电子能量分布级的精密控制技术。本书的内容基于已经公开发表的文献以及蚀刻团队对等离子体蚀刻在集成电路体制造应用的全面深刻理解，共分9个章节，包括低温等离子体半导体蚀刻技术的基本原理； 等离子体蚀刻技术发展史及前沿蚀刻技术的前瞻，诸如原子层蚀刻、中性粒子束蚀刻、离子束蚀刻、带状束定向蚀刻以及异步脉冲蚀刻等； 逻辑制程的经典蚀刻过程介绍； 传统及各种新型存储器中等离子体蚀刻技术的解读； 蚀刻过程相关的缺陷聚焦； 蚀刻过程和产品可靠性及良率的已知关联； 特殊气体在蚀刻中潜在应用的探索； 特殊材料蚀刻的综述涉及了三五族元素、石墨烯、黑磷、拓扑材料以及自组装材料等； 先进控制过程在等离子体蚀刻过程中应用涵盖了等离子体蚀刻过程的模型建立，已公开的先进控制技术实例，未来可能的黑灯工厂的全厂控制系统的架构。 本书是年轻的蚀刻团队在百忙之中历时两年笔耕不辍。希望这本书对于等离子体蚀刻在高端半导体制造中的研发和应用能够管窥一斑，也希望它能成为有意愿致力于半导体高端制造等离子体蚀刻工艺应用的工程人员的参考书籍。因经验有限，不妥之处，还请诸位专家、学者及工程技术人员斧正。 张海洋2017年12月于上海浦东张江

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