集成电路制造技术 原理与实践PDF电子书下载

目 录 1

第一章 单晶生长与衬底制备 1

§1.1集成电路技术的发展和硅材料的关系 1

§1.2单晶生长 7

1.2.1单晶炉 8

1.2.2单晶生长对单晶炉热场的要求 10

1.2.3 单晶硅中的杂质分布 12

1.2.4大直径单晶的拉制特点 14

1.2.5拉晶工艺 16

1.2.6 单晶硅中的原生缺陷 20

1.2.7硅单晶的质量标准和检测方法 24

§1.3硅片制备 27

1.3.1概述 27

1.3.2晶向测定 29

1.3.3机械加工 31

1.3.4腐蚀 41

1.3.5抛光 42

1.3.6清洗 44

第二章外延生长 48

§2.1硅气相外延概述 48

§2.2外延生长动力学 51

2.3.1外延层的掺杂 56

§2.3外延层的掺杂和杂质分布 56

2.3.2外延层的杂质分布 57

§2.4外延层的缺陷 61

2.4.1体内缺陷 61

2.4.2表面缺陷 65

§2.5外延系统与典型工艺流程 68

2.5.1外延系统 68

2.5.2典型工艺介绍 71

§2.6外延层的质量标准及检测方法 74

2.6.1缺陷密度的检测 75

2.6.2外延层厚度的测量 75

2.6.3外延层电阻率的测量 77

§2.7硅烷热分解外延简介 81

第三章热氧化 83

§3.1概述 83

§3.2二氧化硅膜的结构、性质和功能 85

3.2.1二氧化硅膜的结构 85

3.2.2二氧化硅膜的性质 88

3.2.3二氧化硅膜在电路中的功能 92

§3.3热氧化原理 95

3.3.1热氧化膜生长机理 95

3.3.2硅的热氧化模型和生长动力学 96

3.3.3影响氧化速率的因素 98

3.4.1常规热氧化方法介绍 101

§3.4热氧化方法 101

3.4.2水汽氯化氢氧化 103

3.4.3热氧化工艺质量控制 107

§3.5氢氧合成HCl氧化 111

§3.6LSI及VLSI中的氧化技术 114

3.6.1低温薄栅氧化 114

3.6.3高压氧化 117

3.6.2硅的局部氧化 118

§3.7氧化膜的质量评价 122

3.7.1厚度的检测及评价 122

3.7.2氧化膜缺陷的检测及评价 123

3.7.3可动电荷的检测及其评价 124

第四章掺杂 130

§4.1概述 130

§4.2杂质在半导体中的扩散 131

4.2.1扩散原理 131

4.2.2理论分布与实际分布的差异 138

§4.3扩散方法 149

4.3.1双温区锑扩散 150

4.3.2 固－固扩散 156

4.3.3片状源扩散 161

4.3.4液态源扩散 167

4.3.5乳胶源扩散 170

4.4.1扩散工艺的污染控制 172

§4.4扩散的工艺控制和质量检测 172

4.4.2扩散工艺的参量控制 176

4.4.3扩散工艺质量参数的偏差控制 178

4.4.4扩散工艺的质量检测 184

4.4.5扩散工艺常见质量问题及分析 188

§4.5离子注入 190

4.5.1离子注入设备 191

4.5.2离子注入原理 199

4.5.3注入损伤与退火 214

4.5.4离子注入的应用 221

4.5.5 离子注入的检测 225

§5.2化学气相淀积方法介绍 234

第五章化学气相淀积（CVD） 234

§5.1引言 234

5.2.1 常压化学气相淀积（APCVD） 236

5.2.2低压化学气相淀积（LPCVD） 237

5.2.3等离子体化学气相淀积（PCVD） 238

5.2.4化学气相淀积的安全向题 240

§5.3二氧化 240

5.3.1淀积方法 241

5.3.2淀积参数对形成膜的影响 243

53.3台阶覆盖与磷硅玻璃回流工艺 247

5.3.4淀积二氧化硅膜的性质 249

5.3.5二氧化硅淀积工艺实例 250

§5.4多晶硅 256

5.4.1多晶硅的功能 256

5.4.2多晶硅淀积方法 258

5.4.3淀积参数 258

5.4.4结构 261

5.4.5掺杂多晶硅 262

5.4.6多晶硅的氧化 265

5.4.7多晶硅的其他性质 268

§5.5氮化硅 269

5.5.1氮化硅的功能 269

5.5.2氮化硅的制备方法 270

5.5.3 CVD氮化硅与PCVD SiNxHy的性质 272

§5.6其它材料 274

§5.7本章摘要及展望 275

第六章完美晶体器件工艺 277

§6.1引言 277

§6.2工艺诱生缺陷的理论模型 278

6.2.1热应力和热应力诱生位错 278

6.2.2氧化诱生层错 284

6.2.3扩散诱生位错 291

§6.3工艺诱生缺陷对集成电路的影响 296

6.3.1硅片翘曲 296

6.3.2 p-n结特性 297

6.3.3双极器件特性 299

6.3.4 MOS器件特性 301

§6.4完美晶体工艺 302

6.4.1完美单晶衬底工艺 302

6.4.2无缺陷扩散工艺 303

6.4.3无缺陷氧化工艺 314

6.4.4防止滑移位错的工艺 315

6.4.5吸除工艺 316

第七章掩模制造 319

§7.1概述 319

7.2.2对掩模材料的要求 322

7.2.1掩模材料的分类 322

§7.2掩模材料 322

§7.3计算机辅助掩模制造技术 325

7.3.1引言 325

7.3.2原图数据处理子系统的组成 326

7.3.3典型的版图处理流程 326

§7.4原版制造 329

7.4.1乳胶原版的制造 329

7.4.2铬原版的制造 331

§7.5母版制造 331

7.5.1母版制造及有关问题 331

7.5.2分步重复 332

7.5.3工艺控制 333

7.6.1接触复印及复印机 340

§7.6接触复印 340

7.6.2接触复印工艺控制 341

§7.7掩模版的质量检测 342

7.7.1掩模版外观及版面图形一般质量检查 342

7.7.2小尺寸检查 342

7.7.3间距测定（坐标测定） 343

7.7.4套准精度测定 345

7.7.5缺陷检查 346

§7.8掩模缺陷修补术 348

7.8.1掩模缺陷的成因及其控制 348

7.8.3掩模缺陷的修补 349

7.8.2掩模缺陷的种类 349

§7.9电子束曝光技术 351

7.9.1概述 351

7.9.2电子束曝光的特点 351

7.9.3电子束曝光装置的组成 352

7.9.4电子束的扫描方式 353

7.9.5电子束曝光技术工艺要点 354

第八章光刻 356

§8.1概述 356

§8.2光刻胶的种类及感光机理 357

8.2.1光刻胶的种类及感光机理 357

8.2.2光刻胶的主要性能及其测定方法 361

8.3.1衬底材料对光刻工艺的影响 366

8.3光刻工艺 366

8.3.2增粘处理 368

8.3.3涂胶 371

8.3.4前烘 375

8.3.5对位与曝光 377

8.3.6显影 384

8.3.7后烘 387

8.3.8湿法腐蚀 389

8.3.9干法腐蚀 394

8.3.10去胶 400

§10.5通用电路分析程序——SPICE 402

§8.4光学光刻的发展概况 402

8.4.1限制光刻条宽的主要因素 402

8.4.2光刻技术的进展 404

第九章接触与互连 410

§9.1概述 410

§9.2欧姆接触 411

9.2.1欧姆接触的基本原理 411

9.2.2形成欧姆接触的方法 412

9.2.3接触电阻的检测 414

§9.3接触与互连材料的选择 415

9.3.1选择原则 415

9.3.2铝电极 416

9.3.3铝合金电极 418

§9.4金属薄膜的形成方法 419

9.4.1电子束蒸发 419

§9.5合金化 422

9.4.2磁控溅射 422

9.5.1合金化原理 423

9.5.2合金化工艺 424

§9.6接触与互连中的质量控制 425

9.6.1台阶覆盖 425

9.6.2铝的变色与腐蚀 427

9.6.3淀积系统的真空度 428

9.6.5金属膜厚度测定 431

9.6.4真空系统污染度测定 431

9.7.1多层布线的一般考虑 433

§9.7多层布线技术 433

9.7.2 Al2O8膜和涂布SiO2乳胶膜的多层布线工艺 435

§9.8 VLSI中的接触与互连问题 438

9.8.1固定布线与选择布线 438

9.8.2难熔金属及其硅化物在VLSI中的应用 439

第十章CAD——工艺模拟和电路分析 442

§10.1集成电路工艺技术现状及使用计算机模拟的重要性 442

§10.2工艺模拟程序的建立方法 448

10.2.1杂质流的连续性方程 448

10.2.2高浓度下的杂质再分布问题 450

10.2.3模型方程的数值解方法 458

§10.3 SUPREMⅡ工艺模拟程序介绍 462

§10.4计算机辅助电路分析程序 482

10.4.1 电路分析程序在集成电路研制中的重要性 482

10.4.2器件模型和模型参数的提取 483

10.4.3网络方程的建立和求解的一般步骤 491

10.5.1 SPICE的功能和适用范围 492

10.5.2 SPICE中的BJT模型 493

10.5.3 SPICE中的MOSFET模型 497

§10.6实例 499

1§11概述 505

第十一章微电子测试图形 505

§11.2微电子测试图形的配置及作用 508

§11.3几种常用的测试结构及其原理 508

11.3.1薄层电阻测试结构 508

11.3.2平面四探针测试结构 511

11.3.3 金属－半导体接触电阻测试结构 512

11.3.4 MOS电容测试结构 513

11.3.5 十字（交叉）桥式测试结构 515

11.3.6腐蚀控制测试结构 516

11.3.7分辨率测试结构 516

11.3.8掩膜套准测试结构 517

11.3.9集成栅控二极管测试结构 519

11.3.10 MOS晶体管测试结构 522

11.3.11金属台阶覆盖电阻测试结构 522

12.3.2聚合物粘接 523

12.3.1共晶焊 523

11.4.1应用实例 523

§11.4微电子测试图形在IC制造中的应用 523

11.4.2微电子测试图形参数的测量 529

第十二章组装技术 530

§12.1概述 530

§12.2减薄与分片 530

12.2.1背面减薄 530

12.2.2划片 531

§12.3装片 532

12.3.4装片的质量控制 533

12.3.3装片工艺 533

§12.4键合工艺 536

12.4.1键合引线材料 536

12.4.2键合劈刀 541

12.4.3键合方法 542

§12.5封装 550

12.5.1塑料封装 550

12.5.2陶瓷封装 559

12.5.3封装气密性的检验 563

12.5.4高性能封装 564

§12.6老化、打印，包装 565

12.6.1老化 565

12.6.2打印 565

12.6.3包装 566

第十三章测试 567

§13.1概述 567

13.1.1测试的意义 567

13.1.2测试的应用 567

13.1.3电性能测试 568

1 3.1.4测试方式 569

13.2.2各种规范的关系 570

13.2.1各种规范的意义 570

§13.2测试规范 570

13.2.3生产规范的制定 571

§13.3静态参数测试 572

13.3.1施压测流法 572

13.3.2施流测压法 573

13.3.3测试的问题 573

§13.4动态参数测试 574

13.4.1测试策略 574

13.4.2单脉冲测量法 576

13.4.3取样数字化法 577

13.5.1常见故障 578

13.4.4测试注意事项 578

§13.5存储器测试 578

13.5.2测试图形 579

13.5.3测试方法 582

13.5.4测试设备 583

13.5.5测试技术 584

§13.6微处理器测试 585

13.6.1测试方法 585

13.6.2测试图形的产生 585

13.6.3测试方案 589

13.6.4测试设备 592

13.7.1模拟式方法 595

§13.7模拟集成电路测试 595

13.7.2 DSP式方法 598

13.7.3测试技术 600

13.7.4彩电电路测试 604

§13.8测试集中管理 606

13.8.1分布系统 606

13.8.2参数记录表 607

13.8.3测试统计表 609

13.8.4测试评估图 611

§13.9测试工艺 612

13.9.1芯片测试工艺 612

13.9.2成品测试工艺 613

§14.1概述 615

14.1.1器件可靠性的重要性 615

14.1.2集成电路可靠性工作的基本内容 615

第十四章集成电路的可靠性 615

14.1.3集成电路可靠性的特点 616

14.1.4本章主要内容 616

§14.2可靠性基础 617

14.2.1可靠度与不可靠度 617

14.2.2失效率 617

14.2.3产品可靠性指标间的内在联系 618

14.3.2表面失效和p-n结退化 620

§14.3集成电路的失效机理 620

14.3.1集成电路常见的失效模式和失效机理 620

14.3.3晶体缺陷对集成电路性能与可靠性的影响 624

14.3.4金属化系统的失效 626

14.3.5塑封集成电路的可靠性 627

§14.4其它失效机理 632

14.4.1 α射线引起半导体存贮器的软失效 632

14.4.2高能粒子辐射造成集成电路的失效 634

14.4.3静电放电失效 637

14.4.4电过应力失效 639

14.5.2集成电路可靠性设计 640

14.5.1工业化大生产的可靠性保证体系 640

§14.5集成电路的可靠性保证 640

14.5.3工艺过程中的质量控制 642

14.5.4集成电路的可靠性评估 642

14.5.5 电视机用集成电路的质量保证试验实例 646

§14.6超大规模集成电路的可靠性 646

14.6.1热电子效应 647

14.6.2 VLSI的接触与互连 647

14.6.3栅氧化层的缺陷和栅氧化层的击穿 650

14.6.4 VLSI中的工艺缺陷 651

14.6.5塑封VLSI的铝引线腐蚀 652

第十五章理化分析 655

§15.2 IC生产中常用的理化分析仪器 656

15.2.1扫描电子显微镜（SEM） 656

15.2.2扫描俄歇微探针（SAM） 661

15.2.3离子探针显微分析仪（IMA） 664

15.2.4透射电子显微镜（TEM） 666

15.2.5红外热象仪 669

15.2.6其它分析仪器 670

§15.3理化分析仪器应用实例 671

15.3.1原材料检验分析 671

15.3.2工艺分析 672

15.3.3失效分析 675

第十六章集成电路工业化生产的管理 677

§16.1质量管理基础 677

§16.2生产管理 681

16.2.1管理体制的选择及其特点 681

16.2.2生产计划管理 683

16.2.3新建生产线的管理 684

§16.3技术管理 687

16.3.1工艺技术文件的编制和管理 687

16.3.2实行条件管理和解决技术问题 691

16.3.3新产品新工艺的研制和开发 693

§16.4质量管理 694

16.4.1质量管理的组织机构 695

16.4.2 IC制造中质量管理流程 695

16.4.3质量检测 695

16.4.4工序质量控制 704

16.4.5生产环境和动力条件的理 707

16.4.6质量反馈 709

16.4.7质量管理基础工作 711

附录 716

附录一集成电路制造技术常用数据表 716

附录二集成电路制造中的常用清洗、腐蚀剂 718

附录三集成电路制造用的主要动力标准 720

附录四集成电路制造用气体 721

§15.1概述 955