1 概述 1
1.1 微电子技术 1
1.2 微电子材料及其应用 2
1.3 工艺 3
1.4 器件 4
1.5 未来趋势 4
2 单晶 6
2.1 概述 6
2.2 硅 6
2.3 硅的晶体结构与性能 7
2.4 硅晶体中的缺陷和非理想状态 8
2.5 硅的晶体生长及设备 9
2.5.1 硅的纯化 9
2.5.2 直拉法生长单晶硅 10
2.5.3 区熔法生长单晶硅 11
2.5.4 外延法 13
2.5.5 生长设备 13
2.6 其他单晶 15
2.7 晶圆制备 16
3 薄膜 18
3.1 概述 18
3.2 衬底 18
3.3 多晶硅 19
3.4 非晶硅 21
3.5 硅化物 22
3.6 二氧化硅 24
3.7 金属薄膜 25
3.8 薄膜新材料 25
3.8.1 金刚石 25
3.8.2 其他 26
3.9 薄膜制备方法 27
3.9.1 物理气相沉积 27
3.9.2 蒸发和分子束外延生长 28
3.9.3 溅射 29
3.9.4 化学气相沉积 31
3.9.5 其他沉积方法 35
3.10 外延 38
3.10.1 外延的概念 38
3.10.2 外延技术的发展 38
3.10.3 异质外延 39
3.10.4 硅的CVD同质外延 40
3.10.5 外延的模拟 40
4 光刻、铸造和压印 42
4.1 概述 42
4.2 光刻掩模版 44
4.2.1 传统掩模版 45
4.2.2 相移掩模版 45
4.2.3 X射线光刻掩模版 46
4.2.4 电子束光刻镂空式模板与散射式掩模版 47
4.2.5 离子束光刻掩模版与模板 48
4.2.6 掩模版的制造、缺陷和修复 48
4.2.7 复合掩模版 50
4.3 主要光刻技术及设备 50
4.3.1 沉浸光刻 50
4.3.2 无掩模光刻技术 51
4.3.3 紫外线光刻／极紫外光刻 51
4.3.4 电子束光刻 53
4.3.5 离子束光刻 58
4.3.6 X射线光刻 58
4.3.7 设备 60
4.4 基本图形形状 62
4.5 光刻胶 63
4.5.1 光刻胶的反应机理及应用 65
4.5.2 应用性能指标 67
4.5.3 光刻胶薄膜光学 68
4.5.4 光刻胶去胶或灰化 69
4.6 表面活性剂 69
4.7 光学光刻延伸技术 71
4.7.1 上表面成像及多层胶技术 71
4.7.2 光刻图形的胶修整及化学收缩 71
4.8 光学光刻模拟 72
4.9 压印 72
4.9.1 纳米压印光刻 72
5 刻蚀与化学机械抛光 80
5.1 概述 80
5.2 刻蚀方法与设备 81
5.2.1 湿法刻蚀 81
5.2.2 电化学刻蚀 82
5.2.3 各向异性湿法刻蚀 83
5.2.4 干法刻蚀技术（等离子体刻蚀技术） 83
5.2.5 激光刻蚀 88
5.2.6 纳米级无损刻蚀工艺 88
5.2.7 离子束刻蚀 88
5.3 刻蚀工艺表征 89
5.4 常用材料的刻蚀工艺 90
5.4.1 硅 90
5.4.2 二氧化硅 91
5.4.3 氮化硅和氮氧化硅 93
5.4.4 铝 93
5.4.5 铜 94
5.4.6 难熔金属和硅化物 94
5.5 化学机械抛光工艺和设备 94
5.5.1 传统的化学机械抛光 96
5.5.2 双面化学机械抛光 97
5.5.3 电化学机械抛光 98
5.5.4 超无应力抛光技术 99
5.5.5 不同材料的CMP技术 100
5.5.6 CMP成本控制 104
5.5.7 发展趋势 104
5.6 CMP的化学 104
5.7 晶圆抛光 105
5.8 CMP控制测量 106
5.9 CMP工艺的后清洗技术 108
6 清洗与表面预处理 110
6.1 概述 110
6.2 杂质的形式与分类 111
6.2.1 颗粒污染 111
6.2.2 有机杂质 112
6.2.3 金属杂质 113
6.3 湿法清洗 116
6.3.1 分类 116
6.3.2 清洗液 118
6.3.3 湿法清洗去除颗粒杂质 121
6.3.4 晶圆片的颗粒测量 122
6.4 干法清洗 122
6.4.1 等离子体清洗技术 123
6.4.2 气相清洗 124
6.4.3 激光清洗法 125
6.5 冲洗和烘干 125
6.5.1 冲洗 125
6.5.2 烘干 127
7 表面层改性 128
7.1 热氧化 128
7.1.1 氧化过程 128
7.1.2 迪尔-格罗夫氧化模型 130
7.1.3 氧化物的结构 130
7.1.4 氧化物电荷 131
7.1.5 氧化过程的模拟 132
7.1.6 局部氧化 132
7.1.7 氧化时应力和图形的影响 133
7.1.8 氧化设备 134
7.2 扩散 136
7.2.1 扩散机理 137
7.2.2 扩散时的掺杂剖面形貌 137
7.2.3 扩散模拟 138
7.2.4 扩散应用 138
7.2.5 扩散设备 138
7.3 离子注入 139
7.3.1 简介 139
7.3.2 离子注入的基本原理 140
7.3.3 注入工艺 141
7.3.4 缺陷及热退火 142
7.3.5 离子注入模拟 143
7.3.6 离子注入的设备 144
7.3.7 注入测量 146
8 晶片键合技术 147
8.1 概述 147
8.2 晶片键合的基本原理及其要求 147
8.3 键合方法 149
8.3.1 玻璃浆料键合 149
8.3.2 阳极键合 149
8.3.3 直接键合技术 150
8.3.4 等离子体键合 150
8.3.5 金属键合 151
8.3.6 黏着键合 151
8.3.7 外延牺牲层法 151
8.4 键合晶片的表征测试方法 152
8.4.1 键合前晶片表面的表征 152
8.4.2 键合强度测试法 152
8.4.3 键合界面特性的表征 154
8.5 键合的应用 154
8.5.1 用键合技术形成SOI材料 154
8.5.2 用键合技术形成MEMS结构和三维器件 155
8.5.3 用低温键合技术形成光电子器件 156
8.5.4 用键合方法形成特殊结构和器件 157
9 工艺集成 158
9.1 概述 158
9.2 晶圆片的选择 158
9.2.1 硅片 159
9.2.2 非硅基片 162
9.3 设计规则 163
9.3.1 版图规则 163
9.3.2 RCL器件设计规则 165
9.3.3 层与层间的布局规则 166
9.3.4 套准规则 167
9.3.5 电性设计规则 169
9.3.6 RCL芯片 169
9.4 热工艺 170
9.4.1 薄膜修正 170
9.4.2 表面修正 170
9.5 金属化 171
9.5.1 金属类型 171
9.5.2 金属淀积系统 175
9.6 可靠性测定 177
9.6.1 热可靠性 178
9.6.2 氧化硅缺陷和电性品质 178
9.6.3 电迁移 179
9.6.4 应力迁移 179
10 CMOS晶体管 181
10.1 概述 181
10.2 多晶硅栅CMOS工艺 181
10.3 MOS晶体管的按比例缩小 184
10.3.1 光刻的按比例缩小 184
10.3.2 晶体管的按比例缩小 185
10.3.3 前道模拟 186
10.4 晶圆片的选择 186
10.4.1 栅氧 187
10.4.2 自对准栅 187
10.4.3 替代栅 188
10.4.4 与硅的接触 188
10.5 双极工艺技术 189
10.5.1 SBC双极型晶体管的加工工艺 190
10.5.2 先进双极结构 192
10.5.3 BiCMOS工艺技术 194
10.6 多层金属布线 195
10.6.1 双层金属布线 195
10.6.2 多层金属布线 196
10.6.3 大马士革金属布线（镶嵌金属布线） 196
10.6.4 金属布线的按比例缩小 198
10.6.5 铜金属布线 198
10.6.6 低电介质材料 199
11 MEMS工艺集成 202
11.1 概述 202
11.2 双面加工工艺 202
11.2.1 双面抛光晶圆片 203
11.2.2 双面生长、掺杂和薄膜沉积 204
11.2.3 双面光刻 204
11.2.4 键合对准 205
11.3 隔膜结构 205
11.4 硅穿孔结构 206
11.4.1 硅通孔制备方法 206
11.4.2 硅通孔互连中的关键工艺技术 208
11.5 图形化技术 209
11.5.1 光刻胶技术 209
11.5.2 剥离掩模层／窝形掩模层 209
11.5.3 屏罩式掩模 209
11.6 等离子体刻蚀与各向异性湿法刻蚀 210
11.7 压阻式压力传感器 211
11.8 IC-MEMS集成 213
12 微电子材料与器件性能测量分析 215
12.1 表面形貌观察 215
12.1.1 光学显微法 215
12.1.2 扫描电子显微镜 215
12.1.3 透射电子显微镜 216
12.1.4 原子力显微镜 217
12.1.5 扫描隧道显微镜 217
12.2 器件尺寸测量 218
12.2.1 电机械探针和原子力显微镜 218
12.2.2 X射线反射法 218
12.3 电学测试 218
12.4 物理和化学分析 219
12.4.1 X射线衍射 219
12.4.2 红外光谱 219
12.4.3 俄歇电子波谱法 220
12.4.4 X射线光电子波谱法 220
12.4.5 二次离子质谱 220
12.4.6 全反射X射线荧光光谱 221
12.4.7 卢瑟福背散射能谱法 221
12.4.8 电子微探针分析 221
12.4.9 原子吸收光谱 222
12.4.10 微波光导衰减法 222
12.4.11 X射线断层摄影术 222
12.4.12 其他 222
参考文献 224