第1章 半导体工业 1
1.1 一个工业的诞生 1
1.2 固态时代 2
1.3 集成电路 2
1.4 工艺和产品趋势 4
1.5 特征图形尺寸的减小 5
1.6 芯片和晶圆尺寸的增大 5
1.7 缺陷密度的减小 6
1.8 内部连线水平的提高 6
1.9 SIA的发展方向 7
1.10 芯片成本 7
1.11 半导体工业的发展 8
1.12 半导体工业的构成 9
1.13 生产阶段 9
1.14 结型晶体管 11
1.15 工业发展的50年 12
1.16 纳米时代 13
习题 14
参考文献 14
第2章 半导体材料和化学品的性质 16
2.1 原子结构 16
2.2 元素周期表 17
2.3 电传导 19
2.4 绝缘体和电容器 19
2.5 本征半导体 20
2.6 掺杂半导体 20
2.7 电子和空穴传导 22
2.8 载流子迁移率 23
2.9 半导体产品材料 23
2.10 半导体化合物 23
2.11 锗化硅 24
2.12 衬底工程 25
2.13 铁电材料 25
2.14 金刚石半导体 25
2.15 工艺化学品 25
2.16 物质的状态 26
2.17 等离子体 26
2.18 物质的性质 27
2.19 压力和真空 28
2.20 酸，碱和溶剂 28
2.21 材料安全数据表 30
习题 30
参考文献 30
第3章 晶体生长与硅晶圆制备 31
3.1 简介 31
3.2 半导体硅制备 31
3.3 晶体材料 32
3.4 晶体定向 33
3.5 晶体生长 34
3.6 晶体和晶圆质量 36
3.7 晶圆准备 37
3.8 切片 39
3.9 晶圆刻号 39
3.10 磨片 39
3.11 化学机械抛光（CMP） 40
3.12 背面处理 40
3.13 双面抛光 40
3.14 边缘倒角和抛光 40
3.15 晶圆评估 41
3.16 氧化 41
3.17 包装 41
3.18 工程化晶圆（衬底） 41
习题 41
参考文献 42
第4章 晶圆制造概述 43
4.1 晶圆生产的目标 43
4.2 晶圆术语 44
4.3 晶圆生产的基础工艺 44
4.4 电路设计 48
4.5 光刻母版和掩模版 49
4.6 晶圆制造实例 50
4.7 芯片术语 53
4.8 晶圆中测 54
4.9 集成电路的封装 55
4.10 小结 56
习题 56
参考文献 56
第5章 污染控制 57
5.1 简介 57
5.2 问题 57
5.3 污染源 60
5.4 洁净室的建设 67
5.5 洁净室的物质与供给 75
5.6 洁净室的维护 75
5.7 芯片表面清洗 75
习题 84
参考文献 84
第6章 生产能力和工艺良品率 87
6.1 良品率测量点 87
6.2 累积晶圆生产良品率 88
6.3 晶圆生产良品率的制约因素 89
6.4 晶圆电测良品率要素 92
6.5 封装和最终测试良品率 97
6.6 整体工艺良品率 97
习题 98
参考文献 99
第7章 氧化 100
7.1 二氧化硅层的用途 100
7.2 热氧化机制 102
7.3 热氧化方法 106
7.4 水平管式反应炉 106
7.5 立式反应炉 111
7.6 快速升温反应炉 112
7.7 快速热处理（RTP） 112
7.8 高压氧化 114
7.9 氧化工艺的自动化 118
7.10 氧化前晶圆的清洗 118
7.11 氧化工艺 118
7.12 氧化后评估 119
习题 120
参考文献 121
第8章 基本图形化工艺流程——从表面准备到曝光 123
8.1 简介 123
8.2 光刻蚀工艺概述 124
8.3 光刻10步法 126
8.4 基本的光刻胶化学 127
8.5 光刻胶性能的要素 129
8.6 正胶和负胶的比较 131
8.7 光刻胶的物理属性 133
8.8 光刻工艺 135
8.9 表面准备 135
8.10 涂光刻胶（旋转式） 137
8.11 软烘焙 141
8.12 对准和曝光 144
8.13 先进的光刻 150
习题 150
参考文献 150
第9章 基本图形化工艺流程——从显影到最终检验 151
9.1 显影 151
9.2 硬烘焙 155
9.3 集成图形工艺 156
9.4 刻蚀 159
9.5 湿法刻蚀 159
9.6 干法刻蚀 163
9.7 光刻胶的去除 167
9.8 最终目检 169
9.9 掩模版制作 170
9.10 小结 171
习题 172
参考文献 172
第10章 高级光刻工艺 174
10.1 VLSI/ULSI集成电路图形处理过程中存在的问题 174
10.2 其他曝光问题 180
10.3 掩模版贴膜 183
10.4 晶圆表面问题 184
10.5 防反射涂层 185
10.6 平坦化 187
10.7 高级光刻胶工艺 187
10.8 CMP小结 195
10.9 改进刻蚀工艺 197
10.10 自对准结构 198
10.11 刻蚀轮廓控制 199
习题 199
参考文献 199
第11章 掺杂 202
11.1 简介 202
11.2 用扩散法形成掺杂区 202
11.3 扩散形成的掺杂区和结 203
11.4 扩散工艺的步骤 206
11.5 淀积 206
11.6 推进氧化 212
11.7 离子注入简介 214
11.8 离子注入的概念 215
11.9 离子注入系统 215
11.10 离子注入区域的杂质浓度 220
11.11 离子注入层的评估 222
11.12 离子注入的应用 223
11.13 掺杂前景展望 223
习题 224
参考文献 224
第12章 薄膜淀积 226
12.1 简介 226
12.2 化学气相淀积基础 228
12.3 CVD的工艺步骤 230
12.4 CVD系统分类 231
12.5 常压CVD系统 231
12.6 低压化学气相淀积（LPCVD） 233
12.7 原子层淀积 236
12.8 气相外延 236
12.9 分子束外延（MBE） 236
12.10 金属有机物CVD（MOCVD） 237
12.11 淀积膜 238
12.12 淀积的半导体膜 238
12.13 外延硅 238
12.14 多晶硅和非晶硅淀积 242
12.15 SOS和SOI 243
12.16 在硅上砷化镓 243
12.17 绝缘体和绝缘介质 244
12.18 导体 246
习题 246
参考文献 246
第13章 金属化 248
13.1 简介 248
13.2 导体-单层金属 248
13.3 导体-多层金属设计 249
13.4 导体 250
13.5 电化学镀膜（ECP） 256
13.6 化学机械工艺 256
13.7 金属薄膜的用途 257
13.8 淀积方法 258
13.9 真空泵 263
13.10 小结 266
习题 267
参考文献 267
第14章 工艺和器件评估 269
14.1 简介 269
14.2 晶圆的电特性测量 270
14.3 工艺和器件评估 271
14.4 物理测试方法 273
14.5 层厚的测量 273
14.6 结深 277
14.7 关键尺寸和线宽测量 279
14.8 污染物和缺陷检测 281
14.9 总体表面特征 285
14.10 污染认定 287
14.11 器件电学测量 289
习题 294
参考文献 294
第15章 晶圆加工中的商务因素 296
15.1 摩尔定律和新晶圆工厂经济 296
15.2 晶圆制造的成本 297
15.3 设备 302
15.4 拥有成本 303
15.5 自动化 304
15.6 工厂层次的自动化 306
15.7 设备标准 307
15.8 统计制程控制（SPC） 308
15.9 库存控制 311
15.10 质量控制和ISO 9000认证 312
15.11 生产线组织 312
习题 313
参考文献 314
第16章 形成器件和集成电路的介绍 315
16.1 半导体器件的形成 315
16.2 可替换（按比例缩小）的晶体管设计 325
16.3 集成电路的形成 326
16.4 Bi-MOS 334
16.5 超导体 334
习题 339
参考文献 339
第17章 集成电路的介绍 341
17.1 简介 341
17.2 电路基础 342
17.3 集成电路的类型 343
17.4 下一代产品 348
习题 349
参考文献 349
第18章 封装 350
18.1 简介 350
18.2 芯片的特性 351
18.3 封装功能和设计 352
18.4 封装操作工艺的概述 353
18.5 封装工艺 356
18.6 替代工艺 361
18.7 转到封装区域 362
18.8 封装工艺流程 368
18.9 封装-裸芯片策略 368
18.10 封装设计 369
18.11 封装类型和技术小结 373
习题 373
参考文献 374
术语表 375