半导体制造工艺基础PDF电子书下载

第1章 引言 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　一些关键的半导体技术 5

1.3.2　半导体技术发展趋势 9

1.4　基本工艺步骤 11

1.4.1 氧化 11

1.4.2　光刻和刻蚀 11

1.4.3　扩散和离子注入 13

1.4.4　金属化 13

1.5　总结 13

参考文献 13

第2章　晶体生长 16

2.1　从熔融硅中生长单晶硅 16

2.1.1　原材料 16

2.1.2　Czochralski法（直拉法） 17

2.1.3 掺杂分布 18

2.1.4　有效分凝系数 20

2.2　硅的区熔（float-zone）法单晶生长工艺 21

2.3　砷化镓晶体的生长技术 24

2.3.1　原材料 24

2.3.2　晶体生长技术 26

2.4　材料特性 27

2.4.1 晶片成形 27

2.4.2　晶体特性 29

2.5　总结 33

习题 33

参考文献 34

第3章　硅的氧化 36

3.1　热氧化过程 36

3.1.1　生长机理 37

3.1.2　薄氧化层生长 43

3.2　氧化过程中的杂质再分布 43

3.3　二氧化硅的掩模特性 44

3.4 氧化质量 45

3.5　氧化层厚度特性 46

3.6　氧化模拟 48

3.7　总结 50

参考文献 50

习题 51

第4章 光刻 52

4.1 光学光刻（Optical lithography） 52

4.1.1 洁净室 52

4.1.2　曝光装置 54

4.1.3　掩模 57

4.1.4　光刻胶 58

4.1.5　图形转移 60

4.1.6　分辨率增强技术 61

4.2　新一代的曝光法 62

4.2.1　电子束曝光 62

4.2.2　超紫外光曝光 66

4.2.3　X射线曝光 66

4.2.4　离子束曝光 67

4.2.5　各种曝光方法的比较 68

4.3　光刻模拟 69

4.4　总结 70

参考文献 71

习题 72

第5章 刻蚀 74

5.1　湿法化学刻蚀（wet chemical etching） 74

5.1.1　硅的刻蚀 75

5.1.2　二氧化硅的刻蚀 76

5.1.3　氮化硅和多晶硅的刻蚀 76

5.1.4　铝的刻蚀 76

5.1.5　砷化镓的刻蚀 78

5.2　干法刻蚀 78

5.2.1　等离子体刻蚀基本原理 79

5.2.2　刻蚀机理、等离子体诊断和端点控制 79

5.2.3　反应等离子体刻蚀技术和设备 81

5.2.4　反应等离子体刻蚀的应用 84

5.3　刻蚀仿真 87

5.4　总结 89

参考文献 89

习题 89

第6章 扩散 91

6.1　基本扩散工艺 91

6.1.1　扩散方程 92

6.1.2　扩散分布 94

6.1.3　扩散层测量 97

6.2　非本征扩散 99

6.3　横向扩散 102

6.4 扩散模拟 103

参考文献 105

习题 105

第7章　离子注入 107

7.1　注入离子的范围 107

7.1.1　离子分布 108

7.1.2　离子驻留 109

7.2　注入损伤和退火 114

7.2.1　注入损伤 114

7.2.2　退火 115

7.3　注入相关工艺 118

7.3.1　多次注入及掩蔽 118

7.3.2　倾斜角度离子注入 120

7.3.3　高能量与大电流注入 120

7.4　离子注入模拟 121

7.5　总结 122

参考文献 123

习题 123

第8章　薄膜淀积 125

8.1　外延生长技术 125

8.1.1　化学气相淀积 125

8.1.2　分子束外延 129

8.2　外延层结构及缺陷 132

8.2.1 晶格匹配外延和应力层外延 132

8.2.2　外延层中的缺陷 134

8.3　电介质淀积 134

8.3.1　二氧化硅 135

8.3.2　氮化硅 139

8.3.3　低介电常数材料 140

8.3.4　高介电常数材料 142

8.4 多晶硅淀积 143

8.5　金属化 145

8.5.1　物理气相淀积 145

8.5.2　化学气相淀积 146

8.5.3　铝金属化 146

8.5.4　铜金属化 149

8.5.5　硅化物 152

8.6　淀积模拟 153

8.7　总结 154

参考文献 155

习题 156

第9章　工艺集成 159

9.1 无源单元 160

9.1.1　集成电路的电阻 160

9.1.2　集成电路的电容 162

9.1.3　集成电路的电感 163

9.2　双极型工艺 164

9.2.1　基本制造工艺 165

9.2.2　介质隔离 168

9.2.3 自对准双多晶硅双极型结构 169

9.3 MOSFET技术 171

9.3.1　基本的制造工艺 172

9.3.2　存储器件 175

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　体显微机械加工 189

9.5.2　表面显微机械加工 189

9.5.3 LIGA工艺 190

9.6　工艺模拟 192

9.7 总结 198

参考文献 198

习题 199

第10章　集成电路制造 202

10.1 电测试 202

10.1.1　测试结构 203

10.1.2　最后测试 204

10.2　封装 205

10.2.1　管芯分离 205

10.2.2　封装类型 206

10.2.3　粘接方法 208

10.3　统计工艺控制 212

10.3.1　品质控制图 213

10.3.2　变量控制图 214

10.4　统计实验设计 217

10.4.1　分布比较 217

10.4.2　方差分析 218

10.4.3 因素设计 221

10.5　成品率 224

10.5.1　功能成品率 224

10.5.2　参数成品率 228

10.6　计算机集成制造 229

10.7　总结 230

参考文献 230

习题 231

第11章　未来趋势和挑战 233

11.1　未来的挑战 233

11.1.1　超浅结形成 234

11.1.2　超薄氧化层 234

11.1.3　硅化物的形成 235

11.1.4　互连新材料 235

11.1.5 电源限制 235

11.1.6　SOI技术 235

11.2　片上系统 236

11.3　总结 237

参考文献 237

习题 238

附录 239

索引 266