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第一篇 半导体材料与衬底 3

第1章 半导体的性质 3

1.1半导体的概述 3

1.1.1半导体的基本性质 3

1.1.2半导体的发展应用 4

1.2半导体的晶体结构和分类 7

1.2.1半导体的晶体结构 7

1.2.2半导体的分类 11

1.3半导体的缺陷 12

1.3.1点缺陷 13

1.3.2线缺陷 14

1.3.3面缺陷 15

1.3.4体缺陷 16

1.4半导体的电子状态和能带 16

1.4.1原子能级和晶体能带 16

1.4.2晶体的能带结构 18

1.5半导体的导电机制 19

1.6半导体的杂质能级 20

1.6.1施主杂质和施主能级 20

1.6.2受主杂质和受主能级 21

1.7半导体的缺陷能级 22

1.7.1点缺陷能级 22

1.7.2线缺陷能级 25

习题 26

参考文献 26

第2章 硅和硅片的制备 27

2.1硅源的合成 27

2.1.1硅的初级加工 27

2.1.2硅的中间产物 28

2.2多晶硅的提纯与制备 32

2.2.1多晶硅的提纯 32

2.2.2多晶硅的制备 32

2.3单晶硅的生长 35

2.3.1晶体的掺杂 35

2.3.2直拉法 37

2.3.3区熔法 39

2.3.4其他的制备方法 41

2.4硅片的加工 42

2.5硅片的清洗 47

2.5.1硅片的干法清洗 47

2.5.2硅片的湿法清洗 48

2.5.3新型清洗技术 50

2.6硅片的检验与包装 52

2.6.1硅片的检验 52

2.6.2硅片的包装 54

2.7带状硅的制备 55

习题 57

参考文献 57

第二篇 半导体工艺原理 61

第3章 氧化技术 61

3.1二氧化硅的性质和应用 61

3.1.1二氧化硅的基本结构 61

3.1.2二氧化硅的性质 63

3.1.3二氧化硅在集成电路中的应用 64

3.2热氧化的基本原理 65

3.2.1二氧化硅的生长 65

3.2.2迪尔-格罗夫模型 66

3.2.3决定二氧化硅生长的因素 69

3.2.4影响二氧化硅生长的因素 71

3.3氧化方法 75

3.3.1热生长氧化法 76

3.3.2掺氯氧化法 81

3.3.3热分解淀积法 82

3.4氧化工艺的质量检测 85

3.4.1氧化膜的缺陷检验 85

3.4.2氧化膜的物理测量 86

3.4.3氧化膜的光学测量 87

3.4.4氧化膜的电学测量 88

3.4.5氧化层密度的测量 91

习题 92

参考文献 92

第4章 图形技术 93

4.1图形加工 93

4.1.1图形加工的流程 94

4.1.2图形加工的缺陷 98

4.2光刻技术 100

4.2.1洁净室 101

4.2.2光刻胶 101

4.2.3掩膜版 105

4.2.4光刻技术分类 107

4.2.5传统曝光技术 110

4.2.6分辨率增强技术 112

4.2.7新型曝光技术 114

4.3刻蚀技术 117

4.3.1湿法刻蚀 118

4.3.2干法刻蚀 121

习题 130

参考文献 131

第5章 掺杂技术 132

5.1合金法 132

5.2扩散技术 133

5.2.1扩散方程 133

5.2.2扩散类型 135

5.2.3扩散机理 139

5.2.4扩散方法 146

5.2.5扩散设备 151

5.3离子注入法 154

5.3.1离子注入的机理 154

5.3.2离子注入的分布 159

5.3.3离子注入的设备 160

5.3.4离子注入的效应 162

5.3.5离子注入的应用及展望 165

习题 166

参考文献 166

第三篇 薄膜技术 169

第6章 薄膜的物理制备 169

6.1真空技术 169

6.1.1真空的概念 169

6.1.2真空的获取 170

6.1.3真空的检漏 176

6.1.4真空的测量 177

6.2真空蒸镀 181

6.2.1真空蒸镀的原理 181

6.2.2真空蒸镀的分类及特点 182

6.3溅射镀膜 184

6.3.1溅射的基本原理 185

6.3.2溅射镀膜的分类 186

6.3.3溅射镀膜的特点 189

6.4离子镀 190

6.4.1离子镀的基本原理 190

6.4.2离子镀的分类 191

6.4.3离子镀的优点 192

6.5分子束外延 192

6.5.1分子束外延的基本原理 193

6.5.2分子束外延的特点 193

6.5.3分子束外延的缺陷 194

6.5.4分子束外延的影响因素 196

6.6脉冲激光沉积 197

6.6.1脉冲激光沉积的原理 197

6.6.2脉冲激光沉积的特点 198

6.6.3脉冲激光沉积的影响因素 199

习题 200

参考文献 200

第7章 薄膜的化学制备 202

7.1化学气相沉积 202

7.1.1化学气相沉积的基本原理 203

7.1.2化学气相沉积的常用方法 204

7.1.3化学气相沉积的发展趋势及特点 213

7.2化学溶液制备 214

7.2.1化学反应沉积法 214

7.2.2阳极氧化法 216

7.2.3电镀法 216

7.2.4喷雾热分解法 218

习题 219

参考文献 219

第四篇 工艺集成与封装 223

第8章 工艺集成 223

8.1金属化与多层互连 223

8.1.1金属互连线 223

8.1.2欧姆接触 224

8.1.3布线技术 227

8.1.4多层互连 232

8.1.5铜多层互连系统工艺 235

8.2CMOS集成电路工艺 237

8.2.1隔离工艺 238

8.2.2双阱工艺 240

8.2.3薄栅氧化 241

8.2.4非均匀沟道掺杂 241

8.2.5自对准工艺 242

8.2.6源/漏技术与浅结形成 243

8.2.7CMOS电路工艺流程 244

8.3双极型集成电路工艺 250

8.3.1标准埋层双极型晶体管工艺流程 251

8.3.2其他先进的双极型集成电路工艺流程 253

习题 255

参考文献 255

第9章 工艺检测及监控 257

9.1工艺检测的概述 257

9.1.1第一类工艺检测 257

9.1.2第二类工艺检测 259

9.2工艺检测的内容 259

9.2.1晶片检测 259

9.2.2氧化层检测 261

9.2.3光刻工艺检测 262

9.2.4扩散层检测 263

9.2.5离子注入层检测 265

9.2.6外延层检测 266

9.3工艺监控 267

9.3.1工艺实时监控 268

9.3.2工艺检测片 268

9.3.3集成结构测试图形 268

习题 275

参考文献 275

第10章 封装技术 276

10.1封装技术发展的现状 276

10.1.1封装的概念 276

10.1.2封装的层次 277

10.1.3封装的作用 278

10.1.4封装的发展历史 279

10.2封装的工艺流程 280

10.2.1芯片减薄和切割 281

10.2.2芯片贴装 282

10.2.3芯片互连 284

10.2.4封装成型技术 292

10.2.5去飞边毛刺 293

10.2.6其他工艺流程 293

10.3封装材料 294

10.3.1陶瓷封装材料 294

10.3.2金属封装材料 295

10.3.3塑料封装材料 296

10.3.4焊接材料 298

10.3.5基板材料 298

10.4先进的封装技术 299

10.4.1球栅阵列封装 299

10.4.2芯片尺寸封装 303

10.4.3晶圆级封装 307

10.4.4倒装芯片封装 310

10.4.5多芯片组件封装 314

10.4.6三维封装 316

习题 318

参考文献 319

第五篇 元器件可靠性设计与组装 323

第11章 元器件可靠性设计 323

11.1可靠性内涵及表征 323

11.1.1可靠性内涵 323

11.1.2可靠性表征 324

11.2可靠性设计分类 328

11.3降额设计 329

11.4热设计 332

11.4.1失效率与温度关系 332

11.4.2热设计思路 334

11.4.3表面贴装元件热设计方法 334

11.5静电防护设计 337

11.5.1静电放电现象 337

11.5.2静电放电损伤 338

11.5.3静电放电防护 339

11.6抗辐射加固技术 341

11.6.1辐射效应分类 341

11.6.2抗辐射加固措施 343

11.6.3抗辐射加固原则 344

11.7耐环境设计 344

11.7.1元器件失效模式 345

11.7.2耐环境设计方法 346

11.8可靠性试验 347

11.8.1可靠性试验方法 347

11.8.2可靠性筛选种类 349

习题 352

参考文献 353

第12章 表面组装技术 354

12.1表面组装概述 354

12.2表面组装元器件及印刷电路板 355

12.2.1表面组装元器件 355

12.2.2印刷电路板 356

12.3表面组装工艺材料 358

12.3.1贴片胶 358

12.3.2焊膏 359

12.4表面组装工艺 361

12.4.1涂敷和贴片技术 363

12.4.2自动焊接技术 363

12.5表面组装检测技术 365

12.5.1组装工序检测 366

12.5.2常用的检测方法 368

习题 375

参考文献 376

附表 379

附表A 检测项目和陪片设置 379

附表B 微电子封装的主要类型 380