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第1篇 综述与题材 2

第1章 微电子制造引论 2

1.1微电子工艺:一个简单的实例 4

1.2单项工艺与工艺技术 6

1.3本课程教程 7

1.4小结 8

第2章 半导体衬底 9

2.1相图与固溶度° 9

2.2结晶学与晶体结构° 13

2.3晶体缺陷 14

2.4直拉法（Czochralski法）单晶生长 20

2.5 Bridgman法生长GaAs 28

2.6区熔法单晶生长 29

2.7晶圆片制备和规格 30

2.8小结与未来发展趋势 32

习题 32

参考文献 33

第2篇 单项工艺1:热处理与离子注入 38

第3章 扩散 38

3.1一维费克扩散方程 38

3.2扩散的原子模型 40

3.3费克定律的分析解 44

3.4常见杂质的扩散系数 47

3.5扩散分布的分析 51

3.6SiO2中的扩散 56

3.7扩散分布的数值模拟 58

3.8小结 63

习题 63

参考文献 65

第4章 热氧化 68

4.1迪尔一格罗夫氧化模型 68

4.2线性和抛物线速率系数 70

4.3初始阶段的氧化 73

4.4 SiO2的结构 76

4.5氧化层的特性 78

4.6掺杂杂质对氧化和多晶氧化过程的影响 84

4.7硅的氮氧化物 88

4.8其他可选的栅绝缘层＋ 89

4.9氧化系统 92

4.10氧化过程的数值模拟＋ 94

4.11小结 97

习题 97

参考文献 99

第5章 离子注入 103

5.1理想化的离子注入系统 103

5.2库仑散射° 108

5.3垂直投影射程 109

5.4沟道效应和横向投影射程 115

5.5注入损伤 117

5.6浅结的形成+ 121

5.7埋层介质＋ 123

5.8离子注入系统的问题和关注点 125

5.9注入分布的数值模拟+ 126

5.10小结 128

习题 128

参考文献 130

第6章 快速热处理 134

6.1灰体辐射，热交换和光吸收° 135

6.2高强度光源和反应腔设计 137

6.3温度测量 141

6.4热塑应力° 145

6.5杂质的快速热激活 146

6.6介质的快速热加工 148

6.7硅化物和接触的形成 150

6.8其他的快速热处理系统 151

6.9小结 152

习题 153

参考文献 153

第3篇 单项工艺2:图形转移 160

第7章 光学光刻 160

7.1光学光刻概述 160

7.2衍射° 164

7.3调制传输函数和光学曝光 167

7.4光源系统和空间相干 170

7.5接触式/接近式光刻机 175

7.6投影光刻机 178

7.7先进掩模概念＋ 185

7.8表面反射和驻波 187

7.9对准 190

7.10小结 191

习题 191

参考文献 192

第8章 光刻胶 195

8.1光刻胶类型 195

8.2有机材料和聚合物° 195

8.3 DQN正胶的典型反应 198

8.4对比度曲线 200

8.5临界调制传输函数 202

8.6光刻胶的涂敷和显影 203

8.7二级曝光效应 207

8.8先进的光刻胶和光刻胶工艺+ 211

8.9小结 215

习题 215

参考文献 217

第9章 非光学光刻技术+ 220

9.1高能射线与物质之间的相互作用° 220

9.2直写电子束光刻系统 223

9.3直写电子束光刻:总结与展望 230

9.4 X射线源° 232

9.5接近式X射线系统 235

9.6薄膜型掩模版 238

9.7投影式X射线光刻 240

9.8投影电子束光刻（SCALPEL） 241

9.9电子束和X射线光刻胶 243

9.10 MOS器件中的辐射损伤 245

9.11软光刻与纳米压印光刻 246

9.12小结 250

习题 250

参考文献 251

第10章 真空科学与等离子体 257

10.1气体动力学理论° 257

10.2气体的流动及其传导率 259

10.3压力范围与真空泵 262

10.4真空密封与压力测量 267

10.5直流辉光放电° 269

10.6射频放电 271

10.7高密度等离子体 273

10.8小结 276

习题 276

参考文献 278

第11章 刻蚀 279

11.1湿法刻蚀 280

11.2化学机械抛光 285

11.3等离子体刻蚀基本分类 288

11.4高压等离子体刻蚀 288

11.5离子铣 295

11.6反应离子刻蚀 299

11.7反应离子刻蚀中的损伤＋ 302

11.8高密度等离子体（HDP）刻蚀 304

11.9剥离技术 306

11.10小结 307

习题 308

参考文献 309

第4篇 单项工艺3:薄膜及概述 318

第12章 物理淀积:蒸发和溅射 318

12.1相图:升华和蒸发° 318

12.2淀积速率 320

12.3台阶覆盖 323

12.4蒸发系统:坩埚加热技术 326

12.5多组分薄膜 328

12.6溅射简介 329

12.7溅射物理° 330

12.8淀积速率:溅射产额 331

12.9高密度等离子体溅射 334

12.10形貌和台阶覆盖 336

12.11溅射方法 339

12.12特殊材料溅射 341

12.13淀积膜内的应力 343

12.14小结 344

习题 345

参考文献 346

第13章 化学气相淀积 350

13.1一种用于硅淀积的简单CVD系统 350

13.2化学平衡和质量作用定律° 351

13.3气体流动和边界层° 355

13.4简单CVD系统的评价 359

13.5介质的常压CVD 360

13.6热壁系统中介质和半导体的低压CVD 362

13.7介质的等离子体增强化学气相淀积（PECVD） 367

13.8金属CVD+ 371

13.9原子层淀积 374

13.10电镀铜 376

13.11小结 379

习题 379

参考文献 380

第14章 外延生长 385

14.1晶圆片清洗和自然氧化物去除 386

14.2气相外延生长的热动力学 389

14.3表面反应 393

14.4掺杂剂的引入 394

14.5外延生长缺陷 395

14.6选择性生长+ 397

14.7卤化物输运GaAs气相外延 398

14.8不共度和应变异质外延 398

14.9金属有机物化学气相淀积（MOCVD） 402

14.10先进的硅气相外延生长技术 406

14.11分子束外延技术 409

14.12BCF理论+ 413

14.13气态源MBE和化学束外延+ 418

14.14小结 418

习题 419

参考文献 420

第5篇 工艺集成概述 427

第15章 器件隔离、接触和金属化 427

15.1 PN结隔离和氧化物隔离 427

15.2 LOCOS（硅的局部氧化）技术 430

15.3沟槽隔离 433

15.4绝缘体上硅隔离技术 436

15.5半绝缘衬底 437

15.6肖特基接触 439

15.7注入形成的欧姆接触 443

15.8合金接触 447

15.9多层金属化 448

15.10平坦化和先进的互连工艺 453

15.11小结 458

习题 459

参考文献 460

第16章 CMOS技术 466

16.1基本长沟道器件特性 466

16.2早期MOS工艺技术 469

16.3基本的3μm工艺技术 470

16.4器件等比例缩小 474

16.5热载流子效应和漏极工程 482

16.6门锁效应 485

16.7浅源/漏和特定沟道掺杂 488

16.8通用曲线与先进的CMOS工艺 490

16.9小结 493

习题 493

参考文献 496

第17章 其他类型晶体管的工艺技术 502

17.1基本的MESFET工作原理 502

17.2基本的MESFET工艺技术 503

17.3数字电路工艺技术 505

17.4单片微波集成电路技术 510

17.5调制掺杂场效应晶体管（MODFETs） 514

17.6双极型器件回顾:理想与准理想特性 516

17.7双极型晶体管的性能 517

17.8早期的双极型工艺技术 520

17.9先进的双极型工艺技术 524

17.10双极一CMOS兼容工艺技术（BiCMOS） 533

17.11薄膜晶体管 536

17.12小结 539

习题 540

参考文献 543

第18章 光电子器件工艺技术 548

18.1光电子器件概述 548

18.2直接带隙的无机材料发光二极管 550

18.3聚合物/有机发光二极管 553

18.4激光器 555

18.5小结 556

参考文献 556

第19章 微机电系统 557

19.1力学基础知识 558

19.2薄膜中的应力 560

19.3机械量到电量的变换 561

19.4常见MEMS器件力学性质 565

19.5体微机械制造中的刻蚀技术 568

19.6体微机械工艺流程 576

19.7表面微机械制造基础 581

19.8表面微机械加工工艺流程 584

19.9 MEMS执行器 587

19.10大深宽比的微系统技术 591

19.11小结 593

习题 593

参考文献 595

第20章 集成电路制造 599

20.1成品率的预测和追踪 600

20.2颗粒控制 605

20.3统计过程控制 607

20.4全因素试验和方差分析 610

20.5试验设计 612

20.6计算机集成制造 616

20.7小结 618

习题 618

参考文献 619

附录A 缩写与通用符号 621

附录B 部分半导体材料的性质 628

附录C 物理常数 629

附录D 单位转换因子 631

附录E 误差函数的一些性质 635

附录F F数 639