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第一章　晶体与外延 1

1.1　晶体与器件的关系（小切间 正彦） 1

1.1.1　序论 1

1.1.2　p-n结特性 3

1.1.3　双极晶体管 3

1.1.4　MOS器件 4

1.2　硅单晶的生长（阿部　孝夫） 5

1.2.1　引言 5

1.2.2　多晶硅 6

1.2.3　单晶硅的制法 11

1.2.4　单晶硅连续拉晶法的研究 15

1.2.5　单晶硅和硅片 16

1.2.6　日本硅制造厂家 17

1.3　硅片加工（阿部　孝夫） 17

1.3.1　各工序的说明 19

1.3.2　硅片大直径化动向 24

1.4　晶体完整性（阿部　孝夫） 26

1.4.1　硅的晶格缺陷 26

1.4.2　硅单晶中的点缺陷和二次缺陷 34

1.4.2.1　引言 34

1.4.2.2　FZ晶体中的点缺陷和二次缺陷 37

1.4.2.2.1　利用透射电子显微镜观察A缺陷 37

1.4.2.2.2　因引入点缺陷的热处理而引起的二次缺陷的行为 37

1.4.2.2.3　不同种类杂质引起的点缺陷和二次缺陷的形成和消失 39

1.4.2.2.4　生长时的温度梯度与点缺陷 42

1.4.2.3　CZ晶体中的点缺陷和二次缺陷 42

1.4.2.3.1　R-OSF的形成 42

1.4.2.3.2　因急冷而引起的氧的异常析出 45

1.4.2.4　FZ晶体和CZ晶体中点缺陷的浓度及其分布 47

1.4.2.5　完美晶体的生长条件与条纹 49

1.4.2.6　结论 50

1.4.3　从熔体中进行晶体生长 50

1.4.5　氧的分凝系数 61

1.4.6　生长中形成的缺陷 63

1.4.7　氮及其它掺杂杂质 65

1.5.1　外延生长原理及反应理论 67

1.4.4　杂质分凝 67

1.5　外延（小切间　正彦） 67

1.5.2　掺杂 74

1.5.3　外延生长装置 74

1.5.4　生长层厚度的均匀性及反应管内的气流分析 77

1.5.5　外延生长的诸问题 79

1.5.6　实际生长工序 83

1.5.7　外延生长层的评价 84

1.5.8　外延生长技术的新发展 87

1.5.9　分子束外延 90

1.6　在绝缘体上生长硅（小切间　正彦） 96

1.6.1　总论 96

1.6.2　蓝宝石上外延硅 97

1.6.3　利用局部退火法实现单晶化 98

1.7.1　总论 100

1.7　吸除（小切间　正彦） 100

1.6.4　SOI结构的应用 100

1.7.2　外吸除 102

1.7.3　内吸除 102

第二章　晶体生长的基本方法及其设想 107

2.1　熔融体固化法 107

2.2　从溶液析出晶体的方法 111

2.3　从气相析出晶体的方法 126

2.3.1　均匀成核 128

2.3.2　不均匀成核 129

2.4　外延生长 133

2.5　方法的发展和组合 137

第三章　杂质扩散（谷口　研二） 138

3.1　引言 138

3.2　杂质扩散与半导体器件（井上　森雄） 138

3.2.1　扩散与器件的关系 139

3.3　杂质扩散机理（水尾　祥一） 140

3.3.1　引言 140

3.3.2　硅中的杂质扩散和点缺陷 140

3.3.3　杂质扩散机理 141

3.3.4　硅中点缺陷的构造 142

3.3.4.1　Si和SiO2膜氮化对Si中点缺陷浓度的影响 142

3.3.4.2　硅中点缺陷与表面的相互作用 142

3.3.4.3　硅晶体中点缺陷的扩散 143

3.3.4.4　高浓度磷扩散对硅中点缺陷浓度的影响 144

3.3.5　高精度工艺模拟 145

3.3.6　结语 146

3.4　杂质扩散的方法 146

3.5　扩散层的评价 147

3.5.1　杂质浓度和载流子浓度 147

3.5.2　晶体缺陷分布 148

3.6　晶体中的杂质扩散模型及扩散方程式（谷口　研二） 149

3.6.1　空位扩散机理 150

3.6.2　扩散杂质原子的分布 152

3.6.3　存在外场时的杂质扩散 154

3.7　硅单晶中杂质扩散的机理 156

3.7.1　掺杂杂质的扩散 156

3.7.2　高浓度杂质扩散 158

3.7.3　杂质扩散技术 163

3.7.4　重金属杂质的扩散 164

3.7.5　氧化气氛中的杂质扩散 167

3.7.6　杂质在Si/SiO2界面的再分布 170

3.8　氧化膜中的杂质扩散 171

3.9　多晶中的扩散 173

3.10　扩散层深度及杂质分布的检测评价 175

3.10.1　测定扩散层深度的方法 175

3.10.2　扩散层的电阻 176

3.11.1　伴随高浓度杂质扩散而发生的位错 179

3.11　扩散引起的缺陷 179

3.11.2　杂质的析出 180

3.12　扩散技术存在的问题 180

3.13　扩散技术的展望 181

第四章　离子注入（谷口 研二） 185

4.1　离子注入和器件的关系 185

4.1.1　在MOS器件方面的应用 185

4.1.2　在双极器件方面的应用 187

4.1.3　离子注入在非掺杂方面的应用 188

4.2　离子和晶体构成原子的相互作用 188

4.2.1　注入离子的能量损失过程 189

4.2.2　注入离子的分布 193

4.2.3　溅射 201

4.2.4　离子注入损伤 202

4.3　离子注入层的热处理 205

4.3.1　借助热处理恢复晶体完整性 206

4.3.2　借助热处理恢复离子注入层的电特性 209

4.3.3　激光退火 211

4.4　离子注入装置 214

4.4.1　离子源和离子束的引出 215

4.4.2　离子的质谱分析 215

4.4.3　扫描系统 216

5.1.1　工艺技术存在的问题 218

5.1.3　事例研究 218

5.1.2　工艺技术的未来状况 218

5.1　器件将来的动向与工艺技术 218

第五章　深度加工中存在的问题（前田　和夫） 218

5.2　制造中存在的问题（小佐保信） 228

5.2.1　从开发试制到批量生产中存在的问题 228

5.2.2　不良因素的说明和提高成品率的措施 229

5.2.3　从加工流水线所看到的制造技术方面存在的问题 229

5.2.4　自动化和无尘化 229

5.2.5　大直径的动向 229

附录　半导体常用术语（简易说明）一览 242