半导体制造基础

第1章　概述　1
1.1　半导体材料　1
1.2　半导体器件　2
1.3　半导体工艺技术　5
1.3.1　关键半导体技术　5
1.3.2　技术趋势　8
1.4　基本制造步骤　10
1.4.1　氧化　10
1.4.2　光刻和刻蚀　10
1.4.3　扩散和离子注入　12
1.4.4　金属化　12
1.5　小结　12
参考文献　13
第2章　晶体生长　15
2.1　从熔体生长硅单晶　15
2.1.1　初始原料　16
2.1.2　Czochralski法　16
2.1.3　杂质分布　17
2.1.4　有效分凝系数　19
2.2　硅悬浮区熔法　20
2.3　GaAs晶体生长技术　24
2.3.1　初始材料　24
2.3.2　晶体生长技术　26
2.4　材料特征　27
2.4.1　晶片整形　27
2.4.2　晶体特征　29
2.5　小结　33
参考文献　34
习题　34
第3章　硅氧化　36
3.1　热氧化方法　36
3.1.1　生长动力学　37
3.1.2　薄氧化层生长　43
3.2　氧化过程中杂质再分布　43
3.3　二氧化硅掩模特性　45
3.4　氧化层质量　46
3.5　氧化层厚度表征　47
3.6　氧化模拟　49
3.7　小结　51
参考文献　51
习题　51
第4章　光刻　53
4.1　光学光刻　53
4.1.1　超净间　53
4.1.2　曝光设备　55
4.1.3　掩模　58
4.1.4　光致抗蚀剂　60
4.1.5　图形转移　61
4.1.6　分辨率增强工艺　63
4.2　下一代光刻方法　64
4.2.1　电子束光刻　65
4.2.2　极短紫外光刻　68
4.2.3　X射线光刻　69
4.2.4　离子束光刻　70
4.2.5　各种光刻方法比较　70
4.3　光刻模拟　71
4.4　小结　73
参考文献　74
习题　74
第5章　刻蚀　76
5.1　湿法化学腐蚀　76
5.1.1　硅的腐蚀　77
5.1.2　氧化硅的腐蚀　78
5.1.3　氮化硅和多晶硅的腐蚀　78
5.1.4　铝的腐蚀　78
5.1.5　砷化镓的腐蚀　79
5.2　干法刻蚀　80
5.2.1　等离子体原理　80
5.2.2　刻蚀机制、等离子体诊断和刻蚀终点控制　81
5.2.3　反应等离子刻蚀技术和设备　83
5.2.4　反应离子刻蚀应用　86
5.3　刻蚀模拟　89
5.4　小结　91
参考文献　91
习题　91
第6章　扩散　93
6.1　基本扩散工艺　94
6.1.1　扩散方程　94
6.1.2　扩散分布　96
6.1.3　扩散层测定　100
6.2　非本征扩散　101
6.2.1　与浓度相关的扩散系数　102
6.2.2　扩散分布　104
6.3　横向扩散　105
6.4　扩散模拟　106
6.5　小结　108
参考文献　108
习题　109
第7章　离子注入　110
7.1　注入离子的种类范围　110
7.1.1　离子分布　111
7.1.2　离子中止　112
7.1.3　离子沟道效应　115
7.2　注入损伤和退火　117
7.2.1　注入损伤　117
7.2.2　退火　118
7.3　与离子注入有关的工艺　120
7.3.1　多次注入和掩模　120
7.3.2　倾角离子注入　122
7.3.3　高能注入和大束流注入　123
7.4　离子注入模拟　124
7.5　小结　125
参考文献　126
习题　126
第8章　薄膜淀积　128
8.1　外延生长工艺　128
8.1.1　化学气相淀积　128
8.1.2　分子束外延　132
8.2　外延层结构和缺陷　135
8.2.1　晶格匹配和应变层外延　135
8.2.2　外延层中的缺陷　137
8.3　电介质淀积　138
8.3.1　二氧化硅　139
8.3.2　氮化硅　143
8.3.3　低介质常数材料　144
8.3.4　高介质常数材料　145
8.4　多晶硅淀积　146
8.5　金属化　148
8.5.1　物理气相淀积　148
8.5.2　化学气相淀积　149
8.5.3　铝的金属化　150
8.5.4　铜的金属化　153
8.5.5　硅化物　155
8.6　淀积模拟　156
8.7　小结　158
参考文献　159
习题　160
第9章　工艺集成　162
9.1　无源元件　163
9.1.1　集成电路电阻器　163
9.1.2　集成电路电容器　165
9.1.3　集成电路电感器　166
9.2　双极晶体管技术　168
9.2.1　基本制造过程　168
9.2.2　介质隔离　171
9.2.3　自对准双层多晶硅双极晶体管结构　172
9.3　MOS场效应晶体管技术　173
9.3.1　基本制造工艺　174
9.3.2　存储器件　176
9.3.3　CMOS技术　179
9.3.4　BiCMOS技术　185
9.4　MESFET技术　187
9.5　MEMS技术　189
9.5.1　体形微加工　190
9.5.2　表面微加工　190
9.5.3　LIGA工艺　190
9.6　工艺模拟　193
9.7　小结　197
参考文献　198
习题　199
第10章　IC制造　201
10.1　电学测试　202
10.1.1　测试结构　202
10.1.2　终结测试　203
10.2　封装　204
10.2.1　芯片分离　204
10.2.2　封装类型　205
10.2.3　贴附方法学　206
10.3　统计过程控制　210
10.3.1　品质控制图　210
10.3.2　变量控制图　212
10.4　统计实验设计　214
10.4.1　比较分布　214
10.4.2　方差分析　216
10.4.3　因子设计　218
10.5　成品率　221
10.5.1　功能成品率　221
10.5.2　参数成品率　225
10.6　计算机集成制造　226
10.7　小结　228
参考文献　228
习题　228
第11章　未来趋势和挑战　230
11.1　集成挑战　230
11.1.1　超浅结的形成　230
11.1.2　超薄氧化层　231
11.1.3　硅化物的形成　231
11.1.4　互连新材料　231
11.1.5　功耗极限　231
11.1.6　SOI集成　232
11.2　系统芯片　233
11.3　小结　234
参考文献　235
习题　235
附录A　符号表　236
附录B　国际单位制　237
附录C　单位词头　238
附录D　希腊字母表　239
附录E　物理常数　240
附录F　300K时Si和GaAs的性质　 241
附录G　误差函数的一些性质　242
附录H　气体基本动力学理论　245
附录I　SUPREM命令　247
附录J　运行PROLITH　250
附录K　t分布的百分点　251
附录L　F分布的百分点　252
索 引　257