半導體制造基礎

第1章　概述　1
1.1　半導體材料　1
1.2　半導體器件　2
1.3　半導體工藝技術　5
1.3.1　關鍵半導體技術　5
1.3.2　技術趨勢　8
1.4　基本制造步驟　10
1.4.1　氧化　10
1.4.2　光刻和刻蝕　10
1.4.3　擴散和離子注入　12
1.4.4　金屬化　12
1.5　小結　12
參考文獻　13
第2章　晶體生長　15
2.1　從熔體生長硅單晶　15
2.1.1　初始原料　16
2.1.2　Czochralski法　16
2.1.3　雜質分布　17
2.1.4　有效分凝系數　19
2.2　硅懸浮區(qū)熔法　20
2.3　GaAs晶體生長技術　24
2.3.1　初始材料　24
2.3.2　晶體生長技術　26
2.4　材料特征　27
2.4.1　晶片整形　27
2.4.2　晶體特征　29
2.5　小結　33
參考文獻　34
習題　34
第3章　硅氧化　36
3.1　熱氧化方法　36
3.1.1　生長動力學　37
3.1.2　薄氧化層生長　43
3.2　氧化過程中雜質再分布　43
3.3　二氧化硅掩模特性　45
3.4　氧化層質量　46
3.5　氧化層厚度表征　47
3.6　氧化模擬　49
3.7　小結　51
參考文獻　51
習題　51
第4章　光刻　53
4.1　光學光刻　53
4.1.1　超凈間　53
4.1.2　曝光設備　55
4.1.3　掩?！?8
4.1.4　光致抗蝕劑　60
4.1.5　圖形轉移　61
4.1.6　分辨率增強工藝　63
4.2　下一代光刻方法　64
4.2.1　電子束光刻　65
4.2.2　極短紫外光刻　68
4.2.3　X射線光刻　69
4.2.4　離子束光刻　70
4.2.5　各種光刻方法比較　70
4.3　光刻模擬　71
4.4　小結　73
參考文獻　74
習題　74
第5章　刻蝕　76
5.1　濕法化學腐蝕　76
5.1.1　硅的腐蝕　77
5.1.2　氧化硅的腐蝕　78
5.1.3　氮化硅和多晶硅的腐蝕　78
5.1.4　鋁的腐蝕　78
5.1.5　砷化鎵的腐蝕　79
5.2　干法刻蝕　80
5.2.1　等離子體原理　80
5.2.2　刻蝕機制、等離子體診斷和刻蝕終點控制　81
5.2.3　反應等離子刻蝕技術和設備　83
5.2.4　反應離子刻蝕應用　86
5.3　刻蝕模擬　89
5.4　小結　91
參考文獻　91
習題　91
第6章　擴散　93
6.1　基本擴散工藝　94
6.1.1　擴散方程　94
6.1.2　擴散分布　96
6.1.3　擴散層測定　100
6.2　非本征擴散　101
6.2.1　與濃度相關的擴散系數　102
6.2.2　擴散分布　104
6.3　橫向擴散　105
6.4　擴散模擬　106
6.5　小結　108
參考文獻　108
習題　109
第7章　離子注入　110
7.1　注入離子的種類范圍　110
7.1.1　離子分布　111
7.1.2　離子中止　112
7.1.3　離子溝道效應　115
7.2　注入損傷和退火　117
7.2.1　注入損傷　117
7.2.2　退火　118
7.3　與離子注入有關的工藝　120
7.3.1　多次注入和掩模　120
7.3.2　傾角離子注入　122
7.3.3　高能注入和大束流注入　123
7.4　離子注入模擬　124
7.5　小結　125
參考文獻　126
習題　126
第8章　薄膜淀積　128
8.1　外延生長工藝　128
8.1.1　化學氣相淀積　128
8.1.2　分子束外延　132
8.2　外延層結構和缺陷　135
8.2.1　晶格匹配和應變層外延　135
8.2.2　外延層中的缺陷　137
8.3　電介質淀積　138
8.3.1　二氧化硅　139
8.3.2　氮化硅　143
8.3.3　低介質常數材料　144
8.3.4　高介質常數材料　145
8.4　多晶硅淀積　146
8.5　金屬化　148
8.5.1　物理氣相淀積　148
8.5.2　化學氣相淀積　149
8.5.3　鋁的金屬化　150
8.5.4　銅的金屬化　153
8.5.5　硅化物　155
8.6　淀積模擬　156
8.7　小結　158
參考文獻　159
習題　160
第9章　工藝集成　162
9.1　無源元件　163
9.1.1　集成電路電阻器　163
9.1.2　集成電路電容器　165
9.1.3　集成電路電感器　166
9.2　雙極晶體管技術　168
9.2.1　基本制造過程　168
9.2.2　介質隔離　171
9.2.3　自對準雙層多晶硅雙極晶體管結構　172
9.3　MOS場效應晶體管技術　173
9.3.1　基本制造工藝　174
9.3.2　存儲器件　176
9.3.3　CMOS技術　179
9.3.4　BiCMOS技術　185
9.4　MESFET技術　187
9.5　MEMS技術　189
9.5.1　體形微加工　190
9.5.2　表面微加工　190
9.5.3　LIGA工藝　190
9.6　工藝模擬　193
9.7　小結　197
參考文獻　198
習題　199
第10章　IC制造　201
10.1　電學測試　202
10.1.1　測試結構　202
10.1.2　終結測試　203
10.2　封裝　204
10.2.1　芯片分離　204
10.2.2　封裝類型　205
10.2.3　貼附方法學　206
10.3　統(tǒng)計過程控制　210
10.3.1　品質控制圖　210
10.3.2　變量控制圖　212
10.4　統(tǒng)計實驗設計　214
10.4.1　比較分布　214
10.4.2　方差分析　216
10.4.3　因子設計　218
10.5　成品率　221
10.5.1　功能成品率　221
10.5.2　參數成品率　225
10.6　計算機集成制造　226
10.7　小結　228
參考文獻　228
習題　228
第11章　未來趨勢和挑戰(zhàn)　230
11.1　集成挑戰(zhàn)　230
11.1.1　超淺結的形成　230
11.1.2　超薄氧化層　231
11.1.3　硅化物的形成　231
11.1.4　互連新材料　231
11.1.5　功耗極限　231
11.1.6　SOI集成　232
11.2　系統(tǒng)芯片　233
11.3　小結　234
參考文獻　235
習題　235
附錄A　符號表　236
附錄B　國際單位制　237
附錄C　單位詞頭　238
附錄D　希臘字母表　239
附錄E　物理常數　240
附錄F　300K時Si和GaAs的性質　 241
附錄G　誤差函數的一些性質　242
附錄H　氣體基本動力學理論　245
附錄I　SUPREM命令　247
附錄J　運行PROLITH　250
附錄K　t分布的百分點　251
附錄L　F分布的百分點　252
索 引　257