總序一在全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮下，集成電路作為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心載體，其技術(shù)演進(jìn)水平與產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模已成為衡量國家科技競爭力和綜合國力的關(guān)鍵指標(biāo)。從消費(fèi)電子領(lǐng)域的智能手機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)，到國家安全領(lǐng)域的國防信息化裝備，集成電路已深度融入現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，構(gòu)成了支撐國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性與先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)基石。伴隨新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的加速演進(jìn)，全球集成電路產(chǎn)業(yè)競爭格局持續(xù)重構(gòu)，其戰(zhàn)略重要性日益凸顯。為提升集成電路產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，我國相繼出臺(tái)了一系列中長期發(fā)展規(guī)劃與產(chǎn)業(yè)扶持政策，著力推動(dòng)我國從制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變。在相關(guān)政策的驅(qū)動(dòng)下，我國集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)持續(xù)完善，迎來了歷史性發(fā)展機(jī)遇。基于此，華中科技大學(xué)出版社邀請國內(nèi)外*專家學(xué)者，共同推出集成電路制造工藝與裝備技術(shù)叢書。本叢書精準(zhǔn)錨定行業(yè)發(fā)展前沿，系統(tǒng)梳理了集成電路制造領(lǐng)域的創(chuàng)新性研究成果與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；以高端裝備、成套工藝、關(guān)鍵材料、封裝測試四大核心領(lǐng)域?yàn)榭蚣�，�?gòu)建起完整的產(chǎn)業(yè)知識體系，全面呈現(xiàn)了集成電路制造全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)發(fā)展圖景。本叢書成功入選十四五國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目。這既是對其學(xué)術(shù)價(jià)值與出版價(jià)值的權(quán)威認(rèn)定，也標(biāo)志著本叢書在推動(dòng)我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中肩負(fù)著重要使命。本叢書匯聚了眾多行業(yè)專家的智慧結(jié)晶，系統(tǒng)總結(jié)了我國集成電路制造工藝與裝備技術(shù)領(lǐng)域的理論研究與工程實(shí)踐成果，將為行業(yè)科研人員、工程技術(shù)人員及高校師生在技術(shù)研發(fā)、工程實(shí)踐與專業(yè)學(xué)習(xí)等方面提供重要參考。期望本叢書在出版發(fā)行后，能夠有效促進(jìn)我國集成電路制造工藝與裝備技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，助力我國在全球集成電路產(chǎn)業(yè)競爭中占據(jù)戰(zhàn)略制高點(diǎn)，推動(dòng)我國集成電路產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。中國科學(xué)院院士發(fā)展中國家科學(xué)院院士中國科學(xué)院大學(xué)研究員李樹深2025年5月總序二集成電路產(chǎn)業(yè)作為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心基石與發(fā)展引擎，已深度融入國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域。其技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)規(guī)模不僅是衡量國家綜合實(shí)力的重要指標(biāo)，更是全球集成電路競爭的關(guān)鍵要素。在數(shù)字經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的時(shí)代背景下，這一作為現(xiàn)代文明基石的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，正以前所未有的態(tài)勢重塑全球科技與產(chǎn)業(yè)格局。在《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》與《中國制造 2025》的指引下，集成電路產(chǎn)業(yè)被明確定位于戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、筑牢國家安全屏障的關(guān)鍵支撐。我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿�巨大，但自主�?chuàng)新任務(wù)艱巨，作為產(chǎn)業(yè)鏈中游的制造環(huán)節(jié)，其技術(shù)水平直接關(guān)乎我國科技自立自強(qiáng)與國防安全的戰(zhàn)略走向，也是提升我國綜合競爭力的關(guān)鍵所在。華中科技大學(xué)出版社緊跟國家科技發(fā)展步伐，匯聚國內(nèi)外*專家的力量，精心打造了集成電路制造工藝與裝備技術(shù)叢書。這套學(xué)術(shù)著作以集成電路制造領(lǐng)域的前沿研究與學(xué)術(shù)成果為主體，涵蓋高端裝備、成套工藝、關(guān)鍵材料、封裝測試四大核心模塊。本叢書立足國際視野，聚焦行業(yè)科技前沿與產(chǎn)業(yè)重大需求，全面總結(jié)了芯片制造領(lǐng)域科研攻關(guān)的*新成果，以推動(dòng)學(xué)科發(fā)展與產(chǎn)業(yè)升級為宗旨，具有深厚的學(xué)術(shù)價(jià)值、突出的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、重要的社會(huì)價(jià)值與長遠(yuǎn)的文獻(xiàn)價(jià)值。本叢書的出版，為集成電路技術(shù)的研究與成果轉(zhuǎn)化提供了理論支撐和實(shí)踐指導(dǎo)，助力關(guān)鍵技術(shù)的突破與推廣，加速產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化與升級，對增強(qiáng)我國自主創(chuàng)新能力、構(gòu)建自主可控的產(chǎn)業(yè)生態(tài)具有深遠(yuǎn)意義。其社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，將在我國集成電路產(chǎn)業(yè)邁向中高端的進(jìn)程中持續(xù)顯現(xiàn)。本叢書，是對我國集成電路人深耕細(xì)作、矢志創(chuàng)新的致敬。期望它能夠成為工程師案頭的工藝百科全書、科研工作者的創(chuàng)新指南、產(chǎn)業(yè)升級的技術(shù)風(fēng)向標(biāo)，為中國集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力，助力我國在全球科技競爭中勇立潮頭，書寫集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新篇章！中國工程院院士華中科技大學(xué)教授陳學(xué)東2025年5月前言制造技術(shù)的進(jìn)化歷程，是一部人類突破認(rèn)知界限、重塑物質(zhì)世界的壯麗史詩。從蒸汽時(shí)代到信息時(shí)代，每一次制造技術(shù)的飛躍都深刻影響著人類文明。進(jìn)入21世紀(jì)以來，制造技術(shù)正經(jīng)歷著前所未有的范式革命：制造精度從宏觀尺度逐步邁向微觀尺度，已突破納米級，原子級制造成為新的制高點(diǎn)。原子層沉積（ALD）這項(xiàng)誕生于1974年的技術(shù)，歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)的淬煉，正以原子級精準(zhǔn)制造的顛覆性能力，成為新一輪產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略引擎�；仡橝LD技術(shù)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程，其大致可以劃分為三個(gè)時(shí)期。在技術(shù)初現(xiàn)時(shí)期（20世紀(jì)70年代至90年代），芬蘭科學(xué)家Tuomo Suntola研發(fā)出原子層外延技術(shù)，奠定了ALD自限制性反應(yīng)的核心原理。同時(shí)，蘇聯(lián)科學(xué)家也在探索低溫氧化物沉積技術(shù)。這一階段技術(shù)以實(shí)驗(yàn)室原創(chuàng)探索為特征，尚未涉及工業(yè)應(yīng)用。在半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)時(shí)期（21世紀(jì)初至10年代），隨著集成電路進(jìn)入納米節(jié)點(diǎn)，英特爾公司率先采用ALD技術(shù)制備高柵介質(zhì)，突破了傳統(tǒng)電介質(zhì)薄膜的物理極限。同時(shí)，荷蘭ASM、美國應(yīng)用材料公司等推動(dòng)ALD設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，并使其進(jìn)入集成電路制造企業(yè)。至此，ALD技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室技術(shù)到半導(dǎo)體工業(yè)支柱的華麗轉(zhuǎn)身。在技術(shù)爆發(fā)時(shí)期（21世紀(jì)20年代至今），ALD技術(shù)進(jìn)入了全新的發(fā)展階段：①沉積尺寸擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了從晶圓級到米級基底快速沉積的跨越；②材料體系延伸，從傳統(tǒng)金屬氧化物/氮化物向多元氧化物、二維材料、金屬等延伸；③人工智能驅(qū)動(dòng)，ASM等企業(yè)實(shí)現(xiàn)了制造�矙z測閉環(huán)、前驅(qū)體理論設(shè)計(jì)、篩選與開發(fā)等；④綠色制造轉(zhuǎn)型，削減高活性前驅(qū)體的使用等，以推動(dòng)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。ALD技術(shù)的發(fā)展歷程是一部多國科技力量競合共生的全球化敘事,本書立足這一恢宏背景，致力于呈現(xiàn)ALD技術(shù)的中國智慧與貢獻(xiàn)。原子層沉積技術(shù)從制造原理到裝備應(yīng)用前言區(qū)別于傳統(tǒng)工藝�膊牧系闹�述維度，本書構(gòu)建了涵蓋研究前沿�怖碚摢补に嚜惭b備�矐�(yīng)用的ALD五維創(chuàng)新體系，聚焦ALD方法論，具有以下特色。①前沿引領(lǐng)性破解產(chǎn)業(yè)化核心瓶頸：攻克米級基底均勻性控制難題，打破常規(guī)ALD時(shí)間隔離順序沉積模式，實(shí)現(xiàn)高速大面積沉積；開發(fā)離心流化、超聲流化微納米顆粒ALD裝備，實(shí)現(xiàn)大比表面積微納米顆粒材料，如鋰電正極材料、催化劑材料、含能材料的原子層包覆；提出區(qū)域選擇性沉積技術(shù)，實(shí)現(xiàn)薄膜在指定區(qū)域的選擇性生長，解決集成電路先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的自對準(zhǔn)沉積難題。②裝備自主化工藝�惭b備協(xié)同創(chuàng)新范式：本書強(qiáng)調(diào)工藝與裝備并重，構(gòu)建工藝需求裝備設(shè)計(jì)應(yīng)用反饋迭代鏈條。例如，建立微納米顆粒流化耦合表面反應(yīng)模型，其能夠精確預(yù)測包覆均勻性，并且可以指導(dǎo)擴(kuò)大化多場輔助流化床ALD系統(tǒng)開發(fā)；開發(fā)空間隔離ALD裝備，沉積速率達(dá)到傳統(tǒng)時(shí)序ALD的10倍以上；研發(fā)并集成原位監(jiān)控與測量方法，實(shí)現(xiàn)膜厚度在線反饋調(diào)節(jié)，精度達(dá)亞納米級。③應(yīng)用拓展性從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)的跨越：當(dāng)前ALD技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域，且正快速向顯示器件、新能源、環(huán)境催化等領(lǐng)域延伸，例如，面向光電器件領(lǐng)域，與TCL、京東方等公司合作研發(fā)OLED封裝層，提出QLED界面鈍化、QLED電子傳輸層制備以及QLED空穴注入層界面調(diào)控和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法；面向新能源領(lǐng)域，提出含能材料以及鋰離子電池、氫燃料電池、太陽能電池等電極材料界面原子層調(diào)控方法等�？梢灶A(yù)見，ALD技術(shù)將在未來原子級制造領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。從內(nèi)容架構(gòu)層面來看，本書貫穿了ALD全鏈條知識，以基礎(chǔ)理論�埠诵难b備�布夹g(shù)應(yīng)用為敘述主線，構(gòu)建層次遞進(jìn)的知識框架。第1章技術(shù)全景：剖析ALD自限制性反應(yīng)本質(zhì)，對比主流工藝路線，如時(shí)序ALD與空間ALD技術(shù)，并預(yù)判ALD發(fā)展前沿方向。第2和3章裝備創(chuàng)新：介紹空間隔離ALD反應(yīng)器多物理場模型，解決高速沉積流場設(shè)計(jì)難題；揭示顆粒運(yùn)動(dòng)�矀髻|(zhì)�卜磻�(yīng)機(jī)制，研發(fā)流化床等粉體ALD包覆裝備，實(shí)現(xiàn)微納米顆粒材料批量一致性包覆。第4章選區(qū)沉積：提出表面終端基團(tuán)精準(zhǔn)調(diào)控策略與表面本征特性驅(qū)動(dòng)固有選擇性沉積策略，實(shí)現(xiàn)納米圖形區(qū)域選擇性沉積。第5至9章應(yīng)用拓展：解析ALD技術(shù)在光/電致發(fā)光、柔性電子、多相催化、能源材料領(lǐng)域中的創(chuàng)新方案。本書凝聚了團(tuán)隊(duì)多年的合作與探索成果，尤其值得銘記的是科研過程中的勇敢試錯(cuò)那些面對自制設(shè)備罷工時(shí)的手忙腳亂，包括真空泄漏、前驅(qū)體冷凝等情況，*終淬煉出了故障診斷的條件反射。謹(jǐn)以此書致敬曾晝夜守護(hù)第一代樣機(jī)的鄧章、何文杰、周濤、蔣華偉等；研發(fā)空間隔離ALD裝備的鄧匡舉、宋光亮、王曉雷、李鄒霜、陳元肖、馬更；深入選擇性ALD技術(shù)前沿的李易誠、蔡佳明、谷二艷、齊子廉、李豪杰、王威振；研發(fā)粉體ALD裝備的段晨龍、竹鵬輝、曲鍇、張晶、向俊任、弋戈、蘇宇、唐思遠(yuǎn)等；探索ALD技術(shù)在發(fā)光顯示領(lǐng)域中應(yīng)用的李云、周彬澤、向勤勇、井堯、王鵬飛、耿世才、劉夢佳、許慶、張?zhí)焱�、文迪、張英豪、林源、袁睿鴿、張藝�(yán)诘�；在催化與能源材料領(lǐng)域進(jìn)行探索的黃彬、彭琪、稂耘、楊建鋒、趙瑞、唐元亭、杜旭東、頓耀輝、邵華晨、胡志佳、黃朝君、盧杞梓、李嘉偉、蔣雪微、高宇欣、伍建華。感謝龔渺對相關(guān)ALD工藝的整體梳理、謝霜艷對文檔的全面整理。由于無法一一列舉，在此一并感謝。你們在反應(yīng)腔前記錄的每一組異常數(shù)據(jù)，成為本書*珍貴的注腳。我們深知，原子級制造的發(fā)展仍需全球協(xié)作，書中的部分觀點(diǎn)如區(qū)域選擇性沉積形核理論微納米顆粒原子層包覆模型等仍需在實(shí)踐中進(jìn)一步檢驗(yàn)。我們誠邀同人共同完善，期待本書能為ALD研究者提供中國視角和中國方案，推動(dòng)該技術(shù)從利器邁向普適制造的新紀(jì)元。陳蓉、單斌、曹坤、劉瀟2025年春于武漢