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目录 2

第一部分 绪论 2

第1章 概述 2

1.1 微加工学科分类 2

1.2 基片 3

1.3 材料 3

1.4 表面和界面 4

1.5 工艺 4

1.6 横向尺度 6

1.8 器件 7

1.7 垂直尺寸 7

1.9 金属氧化物半导体晶体管 11

1.10 净化和成品率 11

1.11 产业 13

1.12 习题 14

参考文献与相关阅读材料 15

第2章 微测量和材料表征 16

2.1 显微法和可视化 16

2.2 横向和垂直尺寸 17

2.3 电学测试 18

2.4 物理和化学分析 20

2.7 二次离子质谱 21

2.5 X射线衍射 21

2.6 全反射X射线荧光 21

2.8 俄歇电子波谱法 22

2.9 X射线光电子波谱法 22

2.10 卢瑟福背散射能谱法 23

2.11 电子微探针分析／能量分散X射线分析 23

2.12 其他方法 24

2.13 分析面积和深度 25

2.14 微测试实用要点 26

2.15 习题 27

参考文献与相关阅读材料 28

3.1 模拟类型 29

第3章 微加工工艺模拟 29

3.2 一维模拟 30

3.3 二维模拟 31

3.4 三维模拟 32

3.5 习题 34

参考文献与相关阅读材料 34

第二部分 材料 36

第4章 硅 36

4.1 硅材料性能 36

4.2 硅的晶体生长 38

4.3 硅的晶体结构 41

4.4 硅切片工艺 43

4.5 硅晶体中的缺陷和非理想状态 45

4.6 习题 47

第5章 薄膜材料和工艺 49

5.1 薄膜与块状材料 49

5.2 物理气相沉积 51

5.3 蒸发和分子束外延生长 52

5.4 溅射 53

5.5 化学气相沉积 54

5.6 其他沉积方法 57

5.7 金属薄膜 60

5.8 介电薄膜 62

5.9 介电薄膜的性能 63

5.10 多晶硅 68

5.11 硅化物 69

5.12 习题 69

参考文献与相关阅读材料 70

第6章 外延 71

6.1 异质外延 72

6.2 硅的CVD同质外延 73

6.3 外延的模拟 76

6.5 习题 77

6.4 外延的先进应用 77

参考文献和相关阅读材料 78

第7章 薄膜生长和结构 79

7.1 薄膜工艺的一般特征 79

7.2 PVD膜的生长和结构 80

7.3 CVD膜的生长和结构 83

7.4 表面和界面 85

7.5 黏附层和阻挡层 87

7.6 多层膜 89

7.7 应力 90

7.8 薄膜上方形貌：台阶覆盖 93

7.9 薄膜沉积的模拟 95

7.10 习题 97

参考文献与相关阅读材料 98

第三部分 基本工艺 100

第8章 图形发生器 100

8.1 粒子束刻蚀法 100

8.2 电子束的物理特性 101

8.3 掩模版的制造 102

8.4 将掩模版作为工具 103

8.5 掩模版检查、缺陷和修复 104

8.6 习题 105

参考文献与相关阅读材料 106

第9章 光刻 107

9.1 光刻设备（对准和曝光） 107

9.2 分辨率 110

9.3 基本图形形状 111

9.4 对准和套准 112

9.5 习题 113

参考文献与相关阅读材料 113

第10章 光刻图形化 114

10.1 光刻胶的应用 114

10.2 光刻胶化学 116

10.3 光刻胶薄膜光学 118

10.4 光学光刻延伸技术 120

10.5 光学光刻模拟 122

10.6 光刻的实践 124

10.7 光刻胶去胶或灰化 125

10.8 习题 126

参考文献与相关阅读材料 126

第11章 刻蚀 127

11.1 湿法刻蚀 128

11.2 电化学刻蚀 132

11.4 等离子体刻蚀 134

11.3 各向异性湿法刻蚀 134

11.5 刻蚀工艺表征 138

11.6 常用材料的刻蚀工艺 138

11.7 刻蚀时间和边墙 140

11.8 湿法刻蚀、各向异性湿法刻蚀以及等离子体刻蚀的比较 140

11.9 习题 141

参考文献与相关阅读材料 142

第12章 晶圆片清洗和表面预处理 143

12.1 杂质的形式 143

12.2 湿法清洗 145

12.3 颗粒污染 146

12.4 有机杂质 148

12.5 金属杂质 150

12.6 冲洗和烘干 152

12.7 物理清洗法 152

12.8 习题 152

参考文献与相关阅读材料 153

第13章 热氧化 154

13.1 氧化过程 154

13.2 迪尔-格罗夫（Deal-Grove）氧化模型 155

13.3 氧化物的结构 157

13.4 氧化过程的模拟 158

13.6 氧化时应力和图形的影响 . 160

13.5 硅的局部氧化 160

13.7 习题 163

参考文献与相关阅读材料 163

第14章 扩散 164

14.1 扩散机理 166

14.2 扩散时的掺杂剖面形貌 167

14.3 扩散模拟 168

14.4 扩散应用 170

14.5 习题 171

参考文献与相关阅读材料 171

15.1 注入工艺 172

第15章 离子注入 172

15.2 注入损伤和损伤退火 174

15.3 离子注入模拟 175

15.4 离子注入的工具 176

15.5 SIMOX：通过离子注入来制造绝缘体上的硅 178

15.6 习题 179

参考文献与相关阅读材料 179

第16章 化学机械抛光 180

16.1 CMP工艺和设备 181

16.2 CMP的力学 183

16.3 CMP的化学 184

16.4 CMP的应用 185

16.5 CMP控制测量 187

16.6 CMP中的非理想情况 188

16.7 习题 189

参考文献与相关阅读材料 189

第17章 键合和图层转移 190

17.1 硅熔融键合 192

17.2 阳极键合 194

17.3 其他键合技术 195

17.4 键合力学 196

17.5 结构化晶圆片的键合 197

17.6 SOI晶圆片工厂中的键合 198

17.7 图层转移 199

17.8 习题 200

参考文献与相关阅读材料 200

第18章 浇铸和压印 201

18.1 铸造 202

18.2 二维表面压印 205

18.3 三维体压印 206

18.4 与光刻的比较 207

18.5 习题 208

参考文献与相关阅读材料 208

19.1 MOS栅模块 210

第19章 自对准结构 210

第四部分 结构 210

19.2 自对准双阱 211

19.3 边墙与自对准硅化物 212

19.4 自对准结 215

19.5 习题 215

参考文献与相关阅读材料 216

第20章 等离子体刻蚀结构 217

20.1 多步刻蚀 217

20.2 多层刻蚀 218

20.4 无掩膜的刻蚀 220

20.3 刻蚀中的光刻胶效应 220

20.5 图形尺寸和图形密度效应 222

20.6 刻蚀残留和损伤 223

20.7 习题 223

参考文献与相关阅读材料 224

第21章 湿法刻蚀的硅结构 225

21.1 〈100〉硅基片的基本结构 225

21.2 刻蚀剂 225

21.3 刻蚀掩膜和保护层 227

21.4 刻蚀速率与刻蚀自动终止 227

21.5 隔膜的制备 229

21.6 在〈100〉硅片上的刻蚀形成具有复杂形状的结构 230

21.7 硅片正面的体微加工 233

21.8 边角补偿 234

21.9 〈110〉硅片的刻蚀 234

21.10 〈111〉硅片的刻蚀 236

21.11 〈100〉硅、〈110〉硅与〈111〉硅湿法刻蚀的比较 238

21.12 习题 238

参考文献与相关阅读材料 239

第22章 牺牲层与释放型结构 240

22.1 结构层与牺牲层 240

22.2 单结构层 241

22.3 黏滞 242

22.4 双结构层工艺 244

22.5 旋转结构 246

22.6 绞链结构 247

22.7 使用多孔硅的牺牲层结构 247

22.8 习题 248

参考文献与相关阅读材料 249

第23章 沉积结构 250

23.1 电镀结构 250

23.2 剥离金属化 252

23.3 特殊沉积的应用 253

23.4 局部沉积 254

23.5 腔穴的密封 256

23.6 习题 258

参考文献与相关阅读材料 258

第五部分 集成 260

第24章 工艺集成 260

24.1 太阳能电池的工艺集成 261

24.2 晶圆片的选择 262

24.3 图形 266

24.4 设计规则 268

24.5 污染预算 274

24.6 热工艺 275

24.7 热预算 276

24.8 金属化 277

24.9 可靠性 278

24.10 习题 281

参考文献与相关阅读材料 282

第25章 CMOS晶体管制造 283

25.1 5μm多晶硅栅CMOS工艺…………………………………………………………284.25.2 MOS晶体管的按比例缩小 287

25.3 先进CMOS的问题 290

25.4 栅模块 292

25.5 与硅的接触 296

25.6 习题 297

参考文献与相关阅读材料 298

第26章 双极工艺技术 299

26.1 SBC双极型晶体管的加工工艺 300

26.2 先进双极结构 302

26.3 BiCMOS工艺技术 305

26.4 习题 306

参考文献与相关阅读材料 307

第27章 多层金属布线 308

27.1 双层金属布线 308

27.2 多层金属布线 309

27.3 大马士革金属布线（镶嵌金属布线） 311

27.4 金属布线的按比例缩小 312

27.5 铜金属布线 313

27.6 低电介质材料 314

27.7 习题 317

参考文献与相关阅读材料 317

第28章 MEMS工艺集成 318

28.1 双面加工工艺 318

28.2 隔膜结构 322

28.3 硅穿孔结构 325

28.4 在相当不平表面上的图形化 327

28.5 DRIE与各向异性湿法刻蚀 328

28.6 IC-MEMS集成 329

28.7 习题 332

参考文献与相关阅读材料 333

第29章 基于非硅基底的工艺技术 334

29.1 基底 334

29.2 薄膜晶体管 335

29.3 习题 338

参考文献与相关阅读材料 338

第六部分 设备 340

第30章 微加工设备 340

30.1 批处理工艺与单晶圆工艺 340

30.2 设备的性能因素 341

30.3 设备的生命周期 342

30.4 工艺状态：温度-压力 343

30.5 工艺设备的仿真 344

30.6 加工工艺的测量 345

30.7 习题 346

参考文献与相关阅读材料 346

第31章 热处理设备 347

31.1 高温设备：热壁设备与冷壁设备 347

31.2 炉管工艺 347

31.3 快速热处理／快速热退火 348

31.4 习题 351

参考文献与相关阅读材料 352

32.1 真空薄膜的相互作用 353

第32章 真空和等离子体 353

32.2 真空的获得 355

32.3 等离子体刻蚀 357

32.4 溅射 358

32.5 PECVD 360

32.6 滞留时间 360

32.7 习题 361

参考文献与相关阅读材料 361

第33章 化学气相沉积和外延设备 362

33.1 CVD沉积速率模型 362

33.2 CVD反应腔室 364

33.3 原子层沉积 365

33.4 MOCVD 366

33.5 硅CVD外延 367

33.6 外延反应器 368

33.7 习题 370

参考文献与相关阅读材料 371

第34章 集成式工艺 372

34.1 周围环境的控制 372

34.2 干法清洗 374

34.3 集成式设备 374

参考文献与相关阅读材料 375

34.4 习题 . 375

第七部分 制造 378

第35章 净化室 378

35.1 净化室的标准 378

35.2 净化室子系统 381

35.3 环境、安全和健康（ESH）方面 382

35.4 习题 384

参考文献与相关阅读材料 384

第36章 成品率 385

36.1 成品率模型 386

36.3 成品率的上升 388

36.2 工艺步骤的影响 388

36.4 习题 389

参考文献与相关阅读材料 389

第37章 晶圆加工厂 390

37.1 集成电路制造的发展史 391

37.2 制造趋势 392

37.3 循环时间 393

37.4 所有者成本 394

37.5 硅工艺的成本 395

37.6 习题 397

参考文献与相关阅读材料 397

38.1 从晶体管到集成电路 400

第八部分 未来趋势 400

第38章 摩尔定律 400

38.2 摩尔定律 401

38.3 延伸的光刻技术：相移掩模版 404

38.4 可供选择的光刻方法 406

38.5 功能和应用的限制 407

38.6 集成电路产业 410

38.7 习题 410

参考文献与相关阅读材料 410

39.1 新材料 412

第39章 微加工概要 412

39.2 高深宽比结构 413

39.3 微加工设备 414

39.4 键合和层转移 415

39.5 器件 417

39.6 微加工工业 418

39.7 习题 420

参考文献与相关阅读材料 420

附录A 部分习题的注释与提示 421

附录B 常量和转换系数 428

索引 431