前言

第1章  绪论1

  1.1  引言1

  1.2  基本半导体元器件结构3

    1.2.1  无源元件结构3

    1.2.2  有源器件结构6

  1.3  半导体器件工艺的发展历史9

  1.4  集成电路制造阶段11

    1.4.1  集成电路制造的阶段划分11

    1.4.2  集成电路时代划分12

    1.4.3  集成电路制造的发展趋势13

  1.5  半导体制造企业14

  1.6  基本的半导体材料15

    1.6.1  硅——最常见的半导体材料15

    1.6.2  半导体级硅16

    1.6.3  单晶硅生长17

    1.6.4  其他半导体材料19

  1.7  半导体制造中使用的化学品20

  1.8  芯片制造的生产环境23

    1.8.1  净化间沾污类型23

    1.8.2  污染源与控制24

  本章小结26

  本章习题27

第2章  半导体制造工艺概况28

  2.1  引言28

  2.2  器件的隔离28

    2.2.1  PN结隔离28

    2.2.2  绝缘体隔离29

  2.3  双极型集成电路制造工艺32

  2.4  CMOS器件制造工艺35

    2.4.1  20世纪80年代的CMOS工艺技术36

    2.4.2  20世纪90年代的CMOS工艺技术41

    2.4.3  21世纪初的CMOS工艺技术42

  本章小结42

  本章习题43

第3章  清洗工艺44

  3.1  引言44

  3.2  污染物杂质的分类45

    3.2.1  颗粒45

    3.2.2  有机残余物45

    3.2.3  金属污染物45

    3.2.4  需要去除的氧化层46

  3.3  清洗方法概况46

    3.3.1  RCA清洗47

    3.3.2  稀释RCA清洗49

    3.3.3  IMEC清洗49

    3.3.4  单晶圆清洗50

    3.3.5  干法清洗50

  3.4  常用清洗设备——超声波清洗设备52

    3.4.1  超声波清洗原理52

    3.4.2  超声波清洗机52

    3.4.3  其他清洗设备54

  3.5  质量控制55

  本章小结56

  本章习题56

第4章  氧化57

  4.1  引言57

  4.2  二氧化硅膜的性质57

  4.3  二氧化硅膜的用途59

  4.4  热氧化原理60

    4.4.1  常用热氧化方法61

    4.4.2  影响氧化速率的因素62

  4.5  氧化设备64

  4.6  氧化膜的质量控制66

    4.6.1  氧化膜厚度的测量66

    4.6.2  氧化膜缺陷类型及检测68

    4.6.3  不同方法生成的氧化膜特性比较70

  4.7  氧化工艺模拟70

    4.7.1  概述70

    4.7.2  工艺模型71

    4.7.3  工艺模拟器简介71

    4.7.4  Athena基础72

    4.7.5  氧化工艺模拟实例74

  本章小结77

  本章习题77

第5章  化学气相淀积78

  5.1  概述78

    5.1.1  薄膜淀积的概念78

    5.1.2  常用的薄膜材料78

    5.1.3  半导体制造中对薄膜的要求79

  5.2  化学气相淀积81

    5.2.1  化学气相淀积的概念81

    5.2.2  化学气相淀积的原理81

  5.3  化学气相淀积系统81

    5.3.1  APCVD82

    5.3.2  LPCVD83

    5.3.3  等离子体辅助CVD85

  5.4  外延88

    5.4.1  外延的概念、作用、原理88

    5.4.2  外延生长方法89

    5.4.3  硅外延工艺91

  5.5  CVD质量检测92

  5.6  淀积工艺模拟94

  本章小结95

  本章习题96

第6章  金属化97

  6.1  概述97

    6.1.1  金属化的概念97

    6.1.2  金属化的作用97

  6.2  金属化类型99

    6.2.1  半导体制造中对金属材料的要求99

    6.2.2  铝100

    6.2.3  铝铜合金100

    6.2.4  铜101

    6.2.5  阻挡层金属102

    6.2.6  硅化物103

    6.2.7  钨105

  6.3  金属淀积105

    6.3.1  金属淀积的方法105

    6.3.2  蒸发105

    6.3.3  溅射107

    6.3.4  金属CVD110

    6.3.5  铜电镀111

  6.4  金属化流程113

    6.4.1  传统金属化流程113

    6.4.2  双大马士革流程114

  6.5  金属化质量控制116

  6.6  金属淀积的工艺模拟116

  本章小结117

  本章习题118

第7章  光刻119

  7.1  概述119

    7.1.1  光刻的概念120

    7.1.2  光刻的目的120

    7.1.3  光刻的主要参数120

    7.1.4  光刻的曝光光谱122

    7.1.5  光刻的环境条件122

    7.1.6  掩膜版123

  7.2  光刻工艺的基本步骤124

  7.3  正性光刻和负性光刻129

    7.3.1  正性光刻和负性光刻的概念129

    7.3.2  光刻胶130

    7.3.3  正性光刻和负性光刻的优缺点131

  7.4  光刻设备简介131

    7.4.1  接触式光刻机131

    7.4.2  接近式光刻机132

    7.4.3  扫描投影光刻机132

    7.4.4  分步重复光刻机133

    7.4.5  步进扫描光刻机133

  7.5  光刻质量控制134

    7.5.1  光刻胶的质量控制134

    7.5.2  对准和曝光的质量控制134

    7.5.3  显影检查134

  本章小结134

  本章习题134

第8章  刻蚀136

  8.1  引言136

    8.1.1  刻蚀的概念136

    8.1.2  刻蚀的要求137

  8.2  刻蚀工艺137

    8.2.1  湿法刻蚀137

    8.2.2  干法刻蚀138

    8.2.3  两种刻蚀方法的比较140

  8.3  干法刻蚀的应用140

    8.3.1  介质膜的刻蚀140

    8.3.2  多晶硅膜的刻蚀143

    8.3.3  金属的干法刻蚀144

    8.3.4  光刻胶的去除146

  8.4  干法刻蚀的质量控制147

  本章小结149

  本章习题149

第9章  掺杂150

  9.1  概述150

    9.1.1  掺杂概念150

    9.1.2  掺杂的两种方法150

    9.1.3  掺杂工艺流程150

  9.2  扩散151

    9.2.1  扩散原理151

    9.2.2  扩散工艺步骤153

    9.2.3  扩散设备、工艺参数及其控制155

    9.2.4  常用扩散杂质源162

  9.3  离子注入163

    9.3.1  离子注入原理164

    9.3.2  离子注入的重要参数164

    9.3.3  离子注入掺杂工艺与扩散掺杂工艺的比较167

  9.4  离子注入机167

    9.4.1  离子源组件167

    9.4.2  分析磁体170

    9.4.3  加速聚焦器172

    9.4.4  扫描偏转系统173

    9.4.5  靶室及终端台175

    9.4.6  真空系统176

  9.5  离子注入工艺176

    9.5.1  离子注入工艺规范操作176

    9.5.2  离子注入使用的杂质源及注意事项178

    9.5.3  退火178

    9.5.4  关键工艺控制179

  9.6  离子注入的应用181

    9.6.1  沟道区及阱区掺杂181

    9.6.2  多晶硅注入182

    9.6.3  源漏区注入182

  9.7  掺杂质量控制183

    9.7.1  结深的测量及分析183

    9.7.2  掺杂浓度的测量185

    9.7.3  污染188

  9.8  掺杂实验188

    9.8.1  扩散工艺模拟实验188

    9.8.2  离子注入工艺模拟实验189

  本章小结189

  本章习题189

第10章  平坦化191

  10.1  概述191

  10.2  传统平坦化技术193

    10.2.1  反刻193

    10.2.2  玻璃回流193

    10.2.3  旋涂玻璃法1