微纳尺度制造工程

第1篇 综述与题材

第1章 微电子制造引论

1.1 微电子工艺：一个简单的实例

1.2 单项工艺与工艺技术

1.3 本课程教程

1.4 小结

第2章 半导体衬底

2.1 相图与固溶度

2.2 结晶学与晶体结构

2.3 晶体缺陷

2.4 直拉法（Czochralski法）单晶生长

2.5 Bridgman法生长GaAs

2.6 区熔法单晶生长

2.7 晶圆片制备和规格

2.8 小结与未来发展趋势

习题

参考文献

第2篇 单项工艺1：热处理与离子注入

第3章 扩散

3.1 一维费克扩散方程

3.2 扩散的原子模型

3.3 费克定律的分析解

3.4 常见杂质的扩散系数

3.5 扩散分布的分析

3.6 SiO2中的扩散

3.7 扩散分布的数值模拟

3.8 小结

习题

参考文献

第4章 热氧化

4.1 迪尔-格罗夫氧化模型

4.2 线性和抛物线速率系数

4.3 初始阶段的氧化

4.4 SiO2的结构

4.5 氧化层的特性

4.6 掺杂杂质对氧化和多晶氧化过程的影响

4.7 硅的氮氧化物

4.8 其他可选的栅绝缘层

4.9 氧化系统

4.10 氧化过程的数值模拟

4.11 小结

习题

参考文献

第5章 离子注入

5.1 理想化的离子注入系统

5.2 库仑散射

5.3 垂直投影射程

5.4 沟道效应和横向投影射程

5.5 注入损伤

5.6 浅结的形成

5.7 埋层介质

5.8 离子注入系统的问题和关注点

5.9 注入分布的数值模拟

5.10 小结

习题

参考文献

第6章 快速热处理

6.1 灰体辐射，热交换和光吸收

6.2 高强度光源和反应腔设计

6.3 温度测量

6.4 热塑应力

6.5 杂质的快速热激活

6.6 介质的快速热加工

6.7 硅化物和接触的形成

6.8 其他的快速热处理系统

6.9 小结

习题

参考文献

第3篇 单项工艺2：图形转移

第7章 光学光刻

7.1 光学光刻概述

7.2 衍射

7.3 调制传输函数和光学曝光

7.4 光源系统和空间相干

7.5 接触式/接近式光刻机

7.6 投影光刻机

7.7 先进掩模概念

7.8 表面反射和驻波

7.9 对准

7.10 小结

习题

参考文献

第8章 光刻胶

8.1 光刻胶类型

8.2 有机材料和聚合物

8.3 DQN正胶的典型反应

8.4 对比度曲线

8.5 临界调制传输函数

8.6 光刻胶的涂敷和显影

8.7 二级曝光效应

8.8 先进的光刻胶和光刻胶工艺

8.9 小结

习题

参考文献

第9章 非光学光刻技术

9.1 高能射线与物质之间的相互作用

9.2 直写电子束光刻系统

9.3 直写电子束光刻：总结与展望

9.4 X射线源

9.5 接近式X射线系统

9.6 薄膜型掩模版

9.7 投影式X射线光刻

9.8 投影电子束光刻（SCALPEL）

9.9 电子束和X射线光刻胶

9.10 MOS器件中的辐射损伤

9.11 软光刻与纳米压印光刻

9.12 小结

习题

参考文献

第10章 真空科学与等离子体

10.1 气体动力学理论

10.2 气体的流动及其传导率

10.3 压力范围与真空泵

10.4 真空密封与压力测量

10.5 直流辉光放电

10.6 射频放电

10.7 高密度等离子体

10.8 小结

习题

参考文献

第11章 刻蚀

11.1 湿法刻蚀

11.2 化学机械抛光

11.3 等离子体刻蚀基本分类

11.4 高压等离子体刻蚀

11.5 离子铣

11.6 反应离子刻蚀

11.7 反应离子刻蚀中的损伤

11.8 高密度等离子体（HDP）刻蚀

11.9 剥离技术

11.10 小结

习题

参考文献

第4篇 单项工艺3：薄膜及概述

第12章 物理淀积：蒸发和溅射

12.1 相图：升华和蒸发

12.2 淀积速率

12.3 台阶覆盖

12.4 蒸发系统：坩埚加热技术

12.5 多组分薄膜

12.6 溅射简介

12.7 溅射物理

12.8 淀积速率：溅射产额

12.9 高密度等离子体溅射

12.10 形貌和台阶覆盖

12.11 溅射方法

12.12 特殊材料溅射

12.13 淀积膜内的应力

12.14 小结

习题

参考文献

第13章 化学气相淀积

13.1 一种用于硅淀积的简单CVD系统

13.2 化学平衡和质量作用定律

13.3 气体流动和边界层

13.4 简单CVD系统的评价

13.5 介质的常压CVD

13.6 热壁系统中介质和半导体的低压CVD

13.7 介质的等离子体增强化学气相淀积（PECVD）

13.8 金属CVD

13.9 原子层淀积

13.10 电镀铜

13.11 小结

习题

参考文献

第14章 外延生长

14.1 晶圆片清洗和自然氧化物去除

14.2 气相外延生长的热动力学

14.3 表面反应

14.4 掺杂剂的引入

14.5 外延生长缺陷

14.6 选择性生长

14.7 卤化物输运GaAs气相外延

14.8 不共度和应变异质外延

14.9 金属有机物化学气相淀积（MOCVD）

14.10 先进的硅气相外延生长技术

14.11 分子束外延技术

14.12 BCF理论＋

14.13 气态源MBE和化学束外延

14.14 小结

习题

参考文献

第5篇 工艺集成概述

第15章 器件隔离、接触和金属化

15.1 PN结隔离和氧化物隔离

15.2 LOCOS（硅的局部氧化）技术

15.3 沟槽隔离

15.4 绝缘体上硅隔离技术

15.5 半绝缘衬底

15.6 肖特基接触

15.7 注入形成的欧姆接触

15.8 合金接触

15.9 多层金属化

15.10 平坦化和先进的互连工艺

15.11 小结

习题

参考文献

第16章 CMOS技术

16.1 基本长沟道器件特性

16.2 早期MOS工艺技术

16.3 基本的3μm工艺技术

16.4 器件等比例缩小

16.5 热载流子效应和漏极工程

16.6 闩锁效应

16.7 浅源/漏和特定沟道掺杂

16.8 通用曲线与先进的CMOS工艺

16.9 小结

习题

参考文献

第17章 其他类型晶体管的工艺技术

17.1 基本的MESFET工作原理

17.2 基本的MESFET工艺技术

17.3 数字电路工艺技术

17.4 单片微波集成电路技术

17.5 调制掺杂场效应晶体管（MODFETs）

17.6 双极型器件回顾：理想与准理想特性

17.7 双极型晶体管的性能

17.8 早期的双极型工艺技术

17.9 先进的双极型工艺技术

17.10 双极－CMOS兼容工艺技术（BiCMOS）

17.11 薄膜晶体管

17.12 小结

习题

参考文献

第18章 光电子器件工艺技术

18.1 光电子器件概述

18.2 直接带隙的无机材料发光二极管

18.3 聚合物/有机发光二极管

18.4 激光器

18.5 小结

参考文献

第19章 微机电系统

19.1 力学基础知识

19.2 薄膜中的应力

19.3 机械量到电量的变换

19.4 常见MEMS器件力学性质

19.5 体微机械制造中的刻蚀技术

19.6 体微机械工艺流程

19.7 表面微机械制造基础

19.8 表面微机械加工工艺流程

19.9 MEMS执行器

19.10 大深宽比的微系统技术

19.11 小结

习题

参考文献

第20章 集成电路制造

20.1 成品率的预测和追踪

20.2 颗粒控制

20.3 统计过程控制

20.4 全因素试验和方差分析

20.5 试验设计

20.6 计算机集成制造

20.7 小结

习题

参考文献

附录A 缩写与通用符号

附录B 部分半导体材料的性质

附录C 物理常数

附录D 单位转换因子

附录E 误差函数的一些性质

附录F F数

《微纳尺度制造工程（第3版）》是《微电子制造科学原理与工程技术》的第三版。本书系统地介绍了微电子制造科学原理与工程技术，覆盖了集成电路制造所涉及的所有基本单项工艺，包括光刻、等离子体和反应离子刻蚀、离子注入、扩散、氧化、蒸发、气相外延生长、溅射和化学气相淀积等。对每一种单项工艺，不仅介绍了它的物理和化学原理，还描述了用于集成电路制造的工艺设备。本书新增加的内容包括原子层淀积、电镀铜、浸润式光刻、纳米压印与软光刻、薄膜器件、有机发光二极管以及应变技术在CMOS工艺中的应用等。