創(chuàng )新材料學(xué)簡(jiǎn)介，目錄書(shū)摘

　　田民波，男，1945年12月生，研究生學(xué)歷，清華大學(xué)材料學(xué)院教授。

　　1964年8月考入清華大學(xué)工程物理系。1970年畢業(yè)留校一直任教于清華大學(xué)工程物理系、材料科學(xué)與工程系、材料學(xué)院等。1981年在工程物理系獲得改革開(kāi)放后**批研究生學(xué)位。自1994年起，數十次赴日本京都大學(xué)等從事合作研究三年以上。

　　長(cháng)期從事材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的教學(xué)科研工作，曾任副系主任等。承擔包括國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目在內的科研項目多項，在國內外刊物發(fā)表論文120余篇，正式出版著(zhù)作38部（其中10部在臺灣以繁體版出版），多部被海峽兩岸選為大學(xué)本科及研究生用教材。

　　擔任大學(xué)本科及研究生課程數十門(mén)。主持并主講的《材料科學(xué)基礎》先后被評為清華大學(xué)精品課、北京市精品課，并于2007年獲得***精品課稱(chēng)號。

第 1章半導體和集成電路材料 

1.1 何謂集成電路（IC） 2 

1.1.1 從分立元件到集成電路 

1.1.2 由硅圓片到芯片再到封裝 

1.1.3 三極管的功能——可以比作通過(guò)水閘的水路 

1.1.4 MOS型與雙極性晶體管的比較 

1.2 存儲器 IC（DRAM）和邏輯LSI的進(jìn)展 4 

1.2.1 半導體集成電路的功能及按規模的分類(lèi) 

1.2.2 從存儲器到CPU和系統 LSI（SoC） 

1.2.3 存儲器IC按功能的分類(lèi) 

1.2.4 DRAM中電容結構的變遷和三維結構存儲單元 

1.3 集成電路發(fā)明逾50年——兩人一小步，人類(lèi)一大步 6 

1.3.1 CMOS構造的斷面模式圖（p型硅基板） 

1.3.2 快閃存儲器單元三極管“寫(xiě)入”、“擦除”、“讀出”的工作原理 

1.3.3 集成電路發(fā)明逾半個(gè)世紀歷史回眸 

1.3.4 新器件靠材料和制程的革新而不斷進(jìn)展 

1.4 從硅石到金屬硅，再到 99.999999999%的高純硅 8 

1.4.1 “硅是上帝賜給人類(lèi)的寶物” 

1.4.2 從硅石原料到半導體元器件的制程 

1.4.3 從硅石還原為金屬硅 

1.4.4 多晶硅的析出和生長(cháng) 

1.5 從多晶硅到單晶硅棒 10 

1.5.1 改良西門(mén)子法生產(chǎn)多晶硅 

1.5.2 直拉法（Czochralski法）拉制硅單晶 

1.5.3 區熔法制作單晶硅 

1.5.4 拋光片、外延片和 SOI 

1.6 從單晶硅棒到晶圓 12 

1.6.1 先要進(jìn)行取向標志的加工 

1.6.2 將硅坯切割成一片一片的硅圓片 

1.6.3 按電阻對絕緣體、半導體、導體的分類(lèi) 

1.6.4 pn結中雜質(zhì)的能級 

1.7 從晶圓到IC（1）——氧化與擴散工藝 14 

1.7.1 涂布光刻膠——制作圖形的第一步 

1.7.2 曝光，顯影 

1.7.3 絕緣膜的作用——絕緣、隔離、LSI的保護 

1.7.4 熱氧化法——制取優(yōu)良的絕緣膜 

1.8 從晶圓到IC（2）——掩模與蝕刻工藝 16 

1.8.1 雜質(zhì)的擴散法之一——熱擴散法 

1.8.2 雜質(zhì)的擴散法之二——離子注入法 

1.8.3 圖形加工方法之一——濕法刻蝕 

1.8.4 圖形加工方法之二——干法刻蝕 

1.9 DRAM元件和邏輯LSI元件中使用的各種薄膜18 

1.9.1 DRAM元件結構及使用的各種薄膜 

1.9.2 邏輯LSI元件的結構和使用的各種薄膜 

1.9.3 用于VLSI的薄膜種類(lèi)和制作方法 

1.9.4 用于VLSI制作的CVD法

1.10 IC制作中的薄膜及薄膜加工——PVD法 20 

1.10.1 真空蒸鍍 

1.10.2 離子濺射和濺射鍍膜 

1.10.3 平面磁控濺射 

1.10.4 晶圓流程中的各種處理室方式

1.11 IC制作中的薄膜及薄膜加工——CVD法  22 

1.11.1 用于VLSI制作的CVD法分類(lèi)

1.11.2 CVD中主要的反應裝置 

1.11.3 等離子體CVD（PCVD）過(guò)程中傳輸、反應和成膜的過(guò)程 

1.11.4 離子注入原理

1.12 Cu布線(xiàn)代替Al布線(xiàn) 24 

1.12.1 影響電子元器件壽命的大敵——電遷移 

1.12.2 斷線(xiàn)和電路缺陷的形成原因和預防、修補措施

1.12.3 Cu布線(xiàn)代替Al布線(xiàn)的理由 

1.12.4 用電鍍法即可制作Cu布線(xiàn)

1.13 曝光光源向短波長(cháng)進(jìn)展和干法刻蝕代替濕法刻蝕  26 

1.13.1 步進(jìn)重復曝光機光源向短波長(cháng)的進(jìn)展 

1.13.2 曝光波長(cháng)的變遷 

1.13.3 圖形曝光裝置的分類(lèi) 

1.13.4 干法刻蝕裝置的種類(lèi)及刻蝕特征

1.14 光學(xué)曝光技術(shù)  28 

1.14.1 薄膜圖形加工概要 

1.14.2 對基板的曝光及曝光波長(cháng)的變遷 

1.14.3 近接曝光和縮小投影曝光 

1.14.4 曝光中的各種位相補償措施

1.15 電子束曝光和離子注入  30 

1.15.1 電子束曝光

1.15.2 LEEPL（低加速電子束近接）曝光 

1.15.3 離子注入裝置 

1.15.4 低能離子注入和高速退火

1.16 單大馬士革和雙大馬士革工藝  32 

1.16.1 大馬士革工藝即中國的景泰藍金屬鑲嵌工藝

1.16.2 Al布線(xiàn)與Cu大馬士革布線(xiàn)的形成方法比較

1.16.3 Cu雙大馬士革布線(xiàn)的結構和形成方法 

1.16.4 由大馬士革（鑲嵌）工藝在溝槽中埋置金屬制作導體布線(xiàn)的實(shí)例

1.17 多層化布線(xiàn)已進(jìn)入第四代  34 

1.17.1 第一代多層化布線(xiàn)技術(shù)——逐層沉積 

1.17.2 第二代多層化布線(xiàn)技術(shù)——玻璃流平 

1.17.3 第三代多層化布線(xiàn)技術(shù)——導入CMP 

1.17.4 第四代多層化布線(xiàn)技術(shù)——導入大馬士革工藝

1.18 摩爾定律繼續有效  36 

1.18.1 半導體器件向巨大化和微細化發(fā)展的兩個(gè)趨勢 

1.18.2 “摩爾定律并非物理學(xué)定律” 

1.18.3 “摩爾定律是描述產(chǎn)業(yè)化的定律” 

1.18.4 “踮起腳來(lái)，跳起來(lái)摘蘋(píng)果”

名詞術(shù)語(yǔ)和基本概念

思考題及練習題

參考文獻

第2章微電子封裝和封裝材料

2.1 微電子封裝的定義和范疇  40 

2.1.1 微電子封裝的發(fā)展過(guò)程

2.1.2 前工程和后工程，電子封裝的功能 

2.1.3 電子封裝工程的范圍 

2.1.4 微電子封裝的定義 

2.2 電子封裝的分類(lèi) 42 

2.2.1 一級封裝和二級封裝 

2.2.2 引線(xiàn)鍵合（WB）連接方式 

2.2.3 倒裝芯片（flip chip）連接方式 

2.2.4 TAB連接方式 

2.3 一級封裝工藝（1）44 

2.3.1 引線(xiàn)鍵合方式及連接結構 

2.3.2 金絲引線(xiàn)鍵合的工藝過(guò)程 

2.3.3 倒裝芯片（flip-chip）凸點(diǎn)形成方法 

2.3.4 利用FCB的連接方法 

2.4 一級封裝工藝（2）46 

2.4.1 TAB中的內側引線(xiàn)鍵合（ILB）和外側引線(xiàn)鍵合（OLB） 

2.4.2 采用TAB的IC封裝組裝（TBGA） 

2.4.3 藉由ACP/ACF粘結實(shí)現的COF模式 

2.4.4 采用FCB的IC封裝組裝（FCBGA） 

2.5 傳遞模注封裝和環(huán)氧塑封料（EMC）48 

2.5.1 DIP型陶瓷封裝的結構 

2.5.2 球柵陣列封裝（BGA）的結構 

2.5.3 傳遞模注塑封工藝流程 

2.5.4 環(huán)氧塑封料（EMC）及各種組分的效果 

2.6 從半導體二級封裝看電子封裝技術(shù)的變遷 50 

2.6.1 半導體封裝外部形狀的變遷 

2.6.2 LSI封裝按與印制線(xiàn)路板安裝（連接）方式的變遷 

2.7 三維（3D）封裝 52 

2.7.1 何謂三維封裝？ 

2.7.2 芯片疊層的三維封裝 

2.7.3 封裝疊層的三維封裝 

2.7.4 硅圓片疊層的三維封裝 

2.8 絲網(wǎng)印刷及在電子封裝中的應用 54 

2.8.1 電路圖形（pattern）的各種形成方法 

2.8.2 印刷圖形的各種不同方法 

2.8.3 絲網(wǎng)漏印網(wǎng)版構成及絲網(wǎng)印刷工藝 

2.8.4 絲網(wǎng)印刷電子漿料及制作工藝 

2.9 高密度封裝對封裝材料的要求 56 

2.9.1 倒裝芯片（FC）封裝的結構 

2.9.2 倒裝芯片封裝結構中采用的各種新材料 

2.9.3 按絕緣（介質(zhì)）材料對電子基板的分類(lèi) 

2.9.4 不同介質(zhì)材料介電常數、熱導率、熱膨脹系數高低的比較 

2.10 印制線(xiàn)路板（PCB）技術(shù)的最新動(dòng)向 58 

2.10.1 對印制線(xiàn)路板的要求 

2.10.2 高密度化的發(fā)展方向 

2.10.3 積層式印制線(xiàn)路板的結構及制作工藝 

2.11 印制線(xiàn)路板的交流特性 60 

2.11.1 印制線(xiàn)路板的交流特性（1）——特性阻抗 

2.11.2 印制線(xiàn)路板的交流特性（2）——集膚效應 

2.11.3 印制線(xiàn)路板的交流特性（3）——高頻信號的延遲與失真 

2.11.4 印制線(xiàn)路板的交流特性（4）——交叉噪聲（串擾） 

2.12 印制線(xiàn)路板用材料 62 

2.12.1 作為基材的玻璃布

2.12.2 熱固性樹(shù)脂材料（1）——酚醛樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂 

2.12.3 熱固性樹(shù)脂材料（2）——聚酰亞胺、BT樹(shù)脂和 A-PPE樹(shù)脂 

2.12.4 熱塑性樹(shù)脂材料 

2.13 電解銅箔和壓延銅箔 64 

2.13.1 電解銅箔的制作工藝 

2.13.2 壓延銅箔的制作工藝 

2.13.3 銅箔的表面處理工程 

2.13.4 電解銅箔和壓延銅箔各有長(cháng)短，分別適用于不同領(lǐng)域 

2.14 積層式印制線(xiàn)路板（1）66 

2.14.1 積層法印制線(xiàn)路板（built-up PCB）的模式圖及斷面照片 

2.14.2 樹(shù)脂覆銅箔（RCC）方式 

2.14.3 熱固性樹(shù)脂方式 

2.14.4 感光性樹(shù)脂方式 

2.15 積層式印制線(xiàn)路板（2）68 

2.15.1 ALIVH方式 

2.15.2 B2it方式 

2.15.3 轉印法實(shí)現多層積層的工藝過(guò)程 

2.15.4 積層法中多層間的連接方式 

2.16 撓性基板（FPC）70 

2.16.1 三層法和兩層法撓性基板 

2.16.2 兩層法FPC——鑄造法、濺鍍/電鍍法、疊層熱壓法制作工藝 

2.16.3 連接用和補強用撓性基板 

2.16.4 用于手機和液晶電視封裝的撓性基板 

2.17 表面貼裝技術(shù)（SMT）及無(wú)鉛焊料 72 

2.17.1 何謂SMD和SMT 

2.17.2 表征可靠性隨時(shí)間變化的浴缸曲線(xiàn) 

2.17.3 貼裝器件故障分析 

2.17.4 無(wú)鉛焊料的分類(lèi)及其特性 

2.18 無(wú)源元器件嵌入（EPD）和有源元器件嵌入（EAD）74 

2.18.1 從MCM到SiP，SoC和SiP的對比 

2.18.2 電子元器件內藏（嵌入）基板的定義和分類(lèi) 

2.18.3 無(wú)源元器件嵌入 

2.18.4 有源元器件嵌入 

2.19 利用Boss B2it技術(shù)進(jìn)行無(wú)源和有源元器件嵌入76 

2.19.1 電子元器件內藏（嵌入）技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介 

2.19.2 利用SIMPACT技術(shù)進(jìn)行無(wú)源器件和有源器件的嵌入 

2.19.3 利用WABE Package.技術(shù)進(jìn)行無(wú)源器件和有源器件的嵌入 

2.19.4 利用Boss B2it技術(shù)進(jìn)行無(wú)源器件和有源器件的嵌入 

2.20 半導體封裝的設計 78 

2.20.1 半導體器件的分類(lèi) 

2.20.2 對半導體封裝的要求 

2.20.3 半導體封裝設計中需要考慮的因素 

2.20.4 半導體封裝的設計項目 

2.21 電子封裝發(fā)展路線(xiàn)圖 80 

2.21.1 印制線(xiàn)路板的發(fā)展趨勢 

2.21.2 微電子封裝的發(fā)展經(jīng)歷和開(kāi)發(fā)動(dòng)向 

2.21.3 LSI封裝的發(fā)展動(dòng)向 

2.21.4 SiP路線(xiàn)圖

名詞術(shù)語(yǔ)和基本概念

思考題及練習題

參考文獻

第3章平板顯示器及相關(guān)材料

名詞術(shù)語(yǔ)和基本概念

思考題及練習題

參考文獻

第4章半導體固體照明及相關(guān)材料

名詞術(shù)語(yǔ)和基本概念

思考題及練習題

參考文獻

彩色插頁(yè) 225

第5章化學(xué)電池及電池材料

SOFC燃料電池 

5.21.3 可利用煤炭的 

MCFC燃料電池 

5.21.4 可利用廢棄物的 

PAFC燃料電池

名詞術(shù)語(yǔ)和基本概念

思考題及練習題

參考文獻

第6章光伏發(fā)電和太陽(yáng)電池材料

名詞術(shù)語(yǔ)和基本概念

思考題及練習題

參考文獻

第7章核能利用和核材料

名詞術(shù)語(yǔ)和基本概念

思考題及練習題

參考文獻

第8章能量、信號轉換及傳感器材

名詞術(shù)語(yǔ)和基本概念

思考題及練習題

參考文獻

第9章電磁兼容——電磁屏蔽及RFID用材料

X射線(xiàn)激光

名詞術(shù)語(yǔ)和基本概念

思考題及練習題

參考文獻

第10章環(huán)境友好和環(huán)境材料

名詞術(shù)語(yǔ)和基本概念

思考題及練習題

參考文獻