總序一在全球數(shù)字化轉型的浪潮下，集成電路作為信息技術產(chǎn)業(yè)的核心載體，其技術演進水平與產(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鍵指標。從消費電子領域的智能手機、個人計算機，到國家安全領域的國防信息化裝備，集成電路已深度融入現(xiàn)代社會的各個關鍵環(huán)節(jié)，構成了支撐國家經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎性與先導性產(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，全球集成電路產(chǎn)業(yè)競爭格局持續(xù)重構，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，著力推動我國從制造大國向制造強國轉變。在相關政策的驅動下，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)展機遇�；�于此，華中科技大學出版社邀請國內(nèi)外*專家學者，共同推出集成電路制造工藝與裝備技術叢書。本叢書精準錨定行業(yè)發(fā)展前沿，系統(tǒng)梳理了集成電路制造領域的創(chuàng)新性研究成果與工程實踐經(jīng)驗；以高端裝備、成套工藝、關鍵材料、封裝測試四大核心領域為框架，構建起完整的產(chǎn)業(yè)知識體系，全面呈現(xiàn)了集成電路制造全產(chǎn)業(yè)鏈技術發(fā)展圖景。本叢書成功入選十四五國家重點出版物出版規(guī)劃項目。這既是對其學術價值與出版價值的權威認定，也標志著本叢書在推動我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程中肩負著重要使命。本叢書匯聚了眾多行業(yè)專家的智慧結晶，系統(tǒng)總結了我國集成電路制造工藝與裝備技術領域的理論研究與工程實踐成果，將為行業(yè)科研人員、工程技術人員及高校師生在技術研發(fā)、工程實踐與專業(yè)學習等方面提供重要參考。期望本叢書在出版發(fā)行后，能夠有效促進我國集成電路制造工藝與裝備技術的創(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，推動我國集成電路產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展。中國科學院院士發(fā)展中國家科學院院士中國科學院大學研究員李樹深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)濟與社會發(fā)展的各個領域。其技術水平與產(chǎn)業(yè)規(guī)模不僅是衡量國家綜合實力的重要指標，更是全球集成電路競爭的關鍵要素。在數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的時代背景下，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)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》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、基礎性和先導性產(chǎn)業(yè)，成為推動經(jīng)濟轉型、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構、筑牢國家安全屏障的關鍵支撐。我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿�巨大，但自主�?chuàng)新任務艱巨，作為產(chǎn)業(yè)鏈中游的制造環(huán)節(jié)，其技術水平直接關乎我國科技自立自強與國防安全的戰(zhàn)略走向，也是提升我國綜合競爭力的關鍵所在。華中科技大學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叢書。這套學術著作以集成電路制造領域的前沿研究與學術成果為主體，涵蓋高端裝備、成套工藝、關鍵材料、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，全面總結了芯片制造領域科研攻關的*新成果，以推動學科發(fā)展與產(chǎn)業(yè)升級為宗旨，具有深厚的學術價值、突出的經(jīng)濟價值、重要的社會價值與長遠的文獻價值。本叢書的出版，為集成電路技術的研究與成果轉化提供了理論支撐和實踐指導，助力關鍵技術的突破與推廣，加速產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化與升級，對增強我國自主創(chuàng)新能力、構建自主可控的產(chǎn)業(yè)生態(tài)具有深遠意義。其社會效益與經(jīng)濟效益，將在我國集成電路產(chǎn)業(yè)邁向中高端的進程中持續(xù)顯現(xiàn)。本叢書，是對我國集成電路人深耕細作、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)升級的技術風向標，為中國集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展注入強勁動力，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教授陳學東2025年5月前言制造技術的進化歷程，是一部人類突破認知界限、重塑物質(zhì)世界的壯麗史詩。從蒸汽時代到信息時代，每一次制造技術的飛躍都深刻影響著人類文明。進入21世紀以來，制造技術正經(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。原子層沉積（ALD）這項誕生于1974年的技術，歷經(jīng)半個世紀的淬煉，正以原子級精準制造的顛覆性能力，成為新一輪產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略引擎�；仡橝LD技術半個世紀的發(fā)展歷程，其大致可以劃分為三個時期。在技術初現(xiàn)時期（20世紀70年代至90年代），芬蘭科學家Tuomo Suntola研發(fā)出原子層外延技術，奠定了ALD自限制性反應的核心原理。同時，蘇聯(lián)科學家也在探索低溫氧化物沉積技術。這一階段技術以實驗室原創(chuàng)探索為特征，尚未涉及工業(yè)應用。在半導體驅動時期（21世紀初至10年代），隨著集成電路進入納米節(jié)點，英特爾公司率先采用ALD技術制備高柵介質(zhì)，突破了傳統(tǒng)電介質(zhì)薄膜的物理極限。同時，荷蘭ASM、美國應用材料公司等推動ALD設備的標準化，并使其進入集成電路制造企業(yè)。至此，ALD技術實現(xiàn)了從實驗室技術到半導體工業(yè)支柱的華麗轉身。在技術爆發(fā)時期（21世紀20年代至今），ALD技術進入了全新的發(fā)展階段：①沉積尺寸擴展，實現(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人工智能驅動，ASM等企業(yè)實現(xiàn)了制造�矙z測閉環(huán)、前驅體理論設計、篩選與開發(fā)等；④綠色制造轉型，削減高活性前驅體的使用等，以推動實現(xiàn)碳中和目標。ALD技術的發(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技術的中國智慧與貢獻。原子層沉積技術從制造原理到裝備應用前言區(qū)別于傳統(tǒng)工藝�膊牧系闹�述維度，本書構建了涵蓋研究前沿�怖碚摢补に嚜惭b備�矐�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時間隔離順序沉積模式，實現(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，實現(xiàn)薄膜在指定區(qū)域的選擇性生長，解決集成電路先進節(jié)點的自對準沉積難題。②裝備自主化工藝�惭b備協(xié)同創(chuàng)新范式：本書強調(diào)工藝與裝備并重，構建工藝需求裝備設計應用反饋迭代鏈條。例如，建立微納米顆粒流化耦合表面反應模型，其能夠精確預測包覆均勻性，并且可以指導擴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，沉積速率達到傳統(tǒng)時序ALD的10倍以上；研發(fā)并集成原位監(jiān)控與測量方法，實現(xiàn)膜厚度在線反饋調(diào)節(jié)，精度達亞納米級。③應用拓展性從實驗室到產(chǎn)業(yè)的跨越：當前ALD技術已經(jīng)應用于集成電路領域，且正快速向顯示器件、新能源、環(huán)境催化等領域延伸，例如，面向光電器件領域，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)控和結構優(yōu)化方法；面向新能源領域，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。可以預見，ALD技術將在未來原子級制造領域發(fā)揮更大作用。從內(nèi)容架構層面來看，本書貫穿了ALD全鏈條知識，以基礎理論�埠诵难b備�布夹g應用為敘述主線，構建層次遞進的知識框架。第1章技術全景：剖析ALD自限制性反應本質(zhì)，對比主流工藝路線，如時序ALD與空間ALD技術，并預判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反應器多物理場模型，解決高速沉積流場設計難題；揭示顆粒運動�矀髻|(zhì)�卜磻獧C制，研發(fā)流化床等粉體ALD包覆裝備，實現(xiàn)微納米顆粒材料批量一致性包覆。第4章選區(qū)沉積：提出表面終端基團精準調(diào)控策略與表面本征特性驅動固有選擇性沉積策略，實現(xiàn)納米圖形區(qū)域選擇性沉積。第5至9章應用拓展：解析ALD技術在光/電致發(fā)光、柔性電子、多相催化、能源材料領域中的創(chuàng)新方案。本書凝聚了團隊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那些面對自制設備罷工時的手忙腳亂，包括真空泄漏、前驅體冷凝等情況，*終淬煉出了故障診斷的條件反射。謹以此書致敬曾晝夜守護第一代樣機的鄧章、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、唐思遠等；探索ALD技術在發(fā)光顯示領域中應用的李云、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、張藝磊等；在催化與能源材料領域進行探索的黃彬、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踐中進一步檢驗。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，推動該技術從利器邁向普適制造的新紀元。陳蓉、單斌、曹坤、劉瀟2025年春于武漢