现代集成电路制造技术原理与实践PDF电子书下载

绪论 1

本章小结 9

习题 10

第1章 硅材料及衬底制备 11

1.1 半导体材料的特征与属性 11

1.2 半导体材料硅的结构特征 12

1.3 半导体单晶制备过程中的晶体缺陷 13

1.4 集成电路技术的发展和硅材料的关系 17

1.5 关于半导体硅材料及硅衬底晶片的制备 20

1.6 半导体硅材料的提纯技术 21

1.6.1 精馏提纯四氯化硅技术及其提纯装置 22

1.6.2 精馏提纯四氯化硅的基本原理 23

1.7 直拉法生长硅单晶 24

1.7.1 晶体生成技术的发展现状 25

1.7.2 晶体生长技术的分类 25

1.7.3 硅直拉单晶生长技术 25

1.7.4 硅直拉单晶设备 27

1.7.5 硅直拉单晶工艺步骤 28

1.8 硅单晶的各向异性特征在管芯制造中的应用 30

本章小结 31

习题 32

本章参考文献 32

第2章 外延生长工艺原理 34

2.1 关于外延生长技术 34

2.2 外延生长工艺方法概论 40

2.2.1 典型的水平反应器硅气相外延生长系统简介 40

2.2.2 硅化学气相淀积外延生长反应过程的一般描述 41

2.3 常规硅气相外延生长过程的动力学原理 44

2.4 常规硅气相外延生长过程的结晶学原理 47

2.5 关于气相外延生长的工艺环境和工艺条件 49

2.5.1 外延生长过程中的掺杂 49

2.5.2 外延生长速率与反应温度的关系 50

2.5.3 外延生长层内的杂质分布 52

2.5.4 外延生长缺陷 53

2.5.5 外延生长之前的氯化氢气相抛光 55

2.5.6 典型的外延生长工艺流程 56

2.5.7 工业化外延工序的质量控制 56

2.6 发生在硅气相外延生长过程中的二级效应 57

2.6.1 外延生长过程中基片衬底杂质的再分布效应 57

2.6.2 外延生长过程中掺入杂质的再分布 58

本章小结 59

习题 60

本章参考文献 61

第3章 氧化介质薄膜生长 63

3.1 氧化硅介质膜的基本结构 63

3.2 二氧化硅介质膜的主要性质 65

3.3 氧化硅介质膜影响杂质迁移行为的内在机理 66

3.4 氧化硅介质膜的热生长动力学原理 69

3.5 典型热生长氧化介质膜的常规生长模式 72

本章小结 73

习题 75

本章参考文献 75

第4章 半导体的高温掺杂 77

4.1 固体中的热扩散现象及扩散方程 78

4.2 常规高温热扩散的数学描述 82

4.2.1 恒定表面源扩散问题的数学分析 82

4.2.2 有限表面源扩散问题的数学分析 83

4.3 常规热扩散工艺简介 84

4.4 实际扩散行为与理论分布的差异 86

4.4.1 发生在氧化硅-硅界面处的杂质再分布行为 86

4.4.2 发生在氧化过程中的氧化增强扩散行为 87

4.5 扩散行为的仿真及影响扩散行为的效应 89

4.5.1 杂质热扩散及热迁移工艺模型 89

4.5.2 氧化增强扩散模型 89

4.5.3 对杂质在可动界面处变化的一维描述 90

4.5.4 对杂质在可动界面处变化的二维描述 90

4.5.5 对常规扩散行为进行的二维描述 91

4.6 深亚微米工艺仿真系统所设置的小尺寸效应模型 92

本章小结 93

习题 94

本章参考文献 95

第5章 离子注入低温掺杂 96

5.1 离子注入掺杂技术的特点 96

5.2 关于离子注入技术的理论描述 97

5.3 离子注入损伤 100

5.4 离子注入退火 103

5.5 离子注入设备 105

5.6 离子注入的工艺实现 108

本章小结 110

习题 111

本章参考文献 111

第6章 薄膜气相淀积工艺 112

6.1 常用的几种化学气相淀积方法 112

6.1.1 常压化学气相淀积 113

6.1.2 低压化学气相淀积 114

6.1.3 等离子体增强化学气相淀积 116

6.2 晶圆CVD加工需求最多的几种介质薄膜 118

6.2.1 二氧化硅介质薄膜 118

6.2.2 多晶硅介质 119

6.2.3 氮化硅介质薄膜 120

6.3 化学气相淀积的安全性 121

本章小结 122

习题 124

本章参考文献 124

第7章 图形光刻工艺原理 125

7.1 引言 125

7.2 关于光致抗蚀剂 127

7.3 典型的光刻工艺原理 131

本章小结 135

习题 136

本章参考文献 137

第8章 掩模制备工艺原理 138

8.1 集成电路掩模版制备简述 138

8.2 光刻掩模版设计和制备的基本过程 138

8.3 当代计算机辅助掩模制造技术 140

本章小结 147

习题 147

本章参考文献 148

第9章 集成电路工艺仿真 149

9.1 引言 149

9.2 集成电路工艺仿真系统简介 151

9.3 集成电路制造平面工艺一维仿真系统SUPREM-2 153

9.3.1 集成电路制造平面工艺一维仿真的建模 153

9.3.2 一维集成电路工艺仿真系统及其人机交互模式 155

9.3.3 SUPREM-2工艺模拟精度的调试 170

9.3.4 一维集成电路制造工艺仿真系统的应用实例 171

9.4 集成电路制造平面工艺二维仿真系统TSUPREM-4 176

9.4.1 概述 176

9.4.2 TSUPREM-4仿真系统剖析 177

9.4.3 TSUPREM-4采用的数值算法 178

9.4.4 TSUPREM-4仿真系统的运行 179

9.4.5 TSUPREM-4仿真系统的人机交互语言 180

9.4.6 TSUPREM-4仿真应用实例 185

本章小结 201

习题 202

本章参考文献 205

第10章 集成结构测试图形 206

10.1 引言 206

10.2 微电子测试图形的配置及作用 207

10.3 常用的微电子测试结构及其测试原理 209

10.4 微电子测试图形在集成电路工艺流片监控中的应用 214

本章小结 218

习题 219

本章参考文献 219

第11章 电路管芯键合封装 220

11.1 集成电路晶圆芯片的减薄及划片技术 220

11.2 集成电路晶圆管芯的装片技术 222

11.3 集成电路管芯内引线键合工艺 224

11.4 集成电路管芯的外封装技术 227

本章小结 229

习题 229

本章参考文献 230

第12章 集成电路性能测试 231

12.1 集成电路测试的种类和应用简介 231

12.2 集成电路的电性能测试 232

12.3 集成电路的测试方式和测试规范 233

12.4 各种测试规范之间的关系 235

12.5 集成电路静态参数测试简述 235

12.6 集成电路动态参数测试简述 237

本章小结 238

习题 239

本章参考文献 239

第13章 工艺过程理化分析 240

13.1 集成电路生产过程中进行理化分析的目的 240

13.2 IC生产中常用的理化分析仪器 241

13.2.1 扫描电子显微镜 241

13.2.2 电子微探针 244

13.2.3 扫描俄歇微探针 245

13.2.4 离子探针显微分析仪 248

13.2.5 透射电子显微镜的应用 250

13.2.6 透射扫描电子显微镜 252

本章小结 252

习题 253

本章参考文献 253

第14章 管芯失效及可靠性 254

14.1 半导体器件的可靠性及其所包括的内容 254

14.2 集成电路常见的失效模式及失效机理 255

14.3 关于金属化系统的失效 257

14.4 高能粒子辐射造成的失效行为 259

14.5 辐射效应对硅集成电路性能的影响 259

14.6 集成电路性能的可靠性保证 260

本章小结 263

习题 264

本章参考文献 265

第15章 超大规模集成工艺 266

15.1 当代微电子技术的飞速发展与技术进步 266

15.2 当代超深亚微米级层次的技术特征 267

15.3 超深亚微米层次下的小尺寸效应 267

15.4 典型的超深亚微米CMOS制造工艺 269

15.5 超深亚微米CMOS工艺技术模块简介 272

本章小结 281

习题 282

本章参考文献 282

第16章 芯片产业质量管理 284

16.1 引言 284

16.2 质量管理理论基础 284

16.3 集成电路芯片产业的生产管理模式 287

16.4 集成电路芯片产业的技术管理模式 292

16.5 集成电路芯片产业的质量管理 295

本章小结 297

习题 297

本章参考文献 298

第17章 可制造性设计工具 299

17.1 新一代集成工艺仿真系统Sentaurus Process 300

17.1.1 Sentaurus Process工艺级仿真工具简介 300

17.1.2 Sentaurus Process的仿真功能及交互工具 305

17.1.3 Sentaurus Process所收入的近代模型 309

17.1.4 Sentaurus Process工艺仿真实例 312

17.1.5 关于Sentaurus StructureEditor器件结构生成器 331

17.2 新一代器件物理特性级仿真工具Sentaurus Device 341

17.2.1 Sentaurus Device的基本功能 341

17.2.2 Sentaurus Device的使用 342

17.2.3 实现器件物理特性分析的典型流程 343

17.2.4 启动Sentaurus Device 344

17.2.5 Sentaurus Device内嵌的主要器件物理模型 345

17.2.6 Sentaurus Device器件物理特性模拟工程实例 351

17.3 新一代集成电路虚拟制造系统Sentaurus Workbench 359

17.3.1 Sentaurus Workbench概述 359

17.3.2 如何在Sentaurus Workbench环境下建立仿真项目 360

17.3.3 DoE实验设计向导和表面响应建模 369

17.3.4 在SWB环境下完成的90nm NMOSFET优化实例 376

本章小结 384

习题 385

本章参考文献 386

第18章 可制造性设计理念 388

18.1 纳米级IC可制造性设计理念 389

18.1.1 DFM技术的实现流程 390

18.1.2 DFM与工艺可变性、光刻之间的关系 391

18.1.3 DFM工具的发展 393

18.2 提高可制造性良品率的OPC技术 393

18.2.1 光刻技术的现状与发展概况 394

18.2.2 关于光学邻近效应 394

18.2.3 光学邻近效应校正技术 395

18.2.4 用于实现光刻校正的工具软件 400

18.3 Synopsys可制造性设计解决方案 403

18.3.1 良品率设计分析工具套装 404

18.3.2 掩模综合工具 405

18.3.3 掩模数据准备工具CATSTM 406

18.3.4 光刻验证及光刻规则检查系统 406

18.3.5 虚拟光掩模步进曝光模拟系统 406

18.3.6 TCAD可制造性设计工具 407

18.3.7 制造良品率的管理工具 409

本章小结 410

习题 411

本章参考文献 411

附录A 集成电路制造技术专业术语大全 412

附录B 现代集成电路制造技术缩略语 424