半导体制造技术导论

第1章 导论1.1 集成电路发展历史1.1.1 世界上第一个晶体1.1.2 世界上第一个集成电路芯片1.1.3 摩尔定律1.1.4 图形尺寸和晶圆尺寸1.1.5 集成电路发展节点1.1.6 摩尔定律或超摩尔定律1.2 集成电路发展回顾1.2.1 材料制备1.2.2 半导体工艺设备1.2.3 测量和测试工具1.2.4 晶圆生产1.2.5 电路设计1.2.6 光刻版的制造1.2.7 晶圆制造1.3 小结1.4 参考文献1.5 习题第2章 集成电路工艺介绍2.1 集成电路工艺简介2.2 集成电路的成品率2.2.1 成品率的定义2.2.2 成品率和利润2.2.3 缺陷和成品率2.3 无尘室技术2.3.1 无尘室2.3.2 污染物控制和成品率2.3.3 无尘室的基本结构2.3.4 无尘室的无尘衣穿着程序2.3.5 无尘室协议规范2.4 集成电路工艺间基本结构2.4.1 晶圆的制造区2.4.2 设备区2.4.3 辅助区2.5 集成电路测试与封装2.5.1 晶粒测试2.5.2 芯片的封装2.5.3 最终的测试2.5.4 3D封装技术2.6 集成电路未来发展趋势2.7 小结2.8 参考文献2.9 习题第3章 半导体基础3.1 半导体基本概念3.1.1 能带间隙3.1.2 晶体结构3.1.3 掺杂半导体3.1.4 掺杂物浓度和电导率3.1.5 半导体材料概要3.2 半导体基本元器件3.2.1 电阻3.2.2 电容3.2.3 二极管3.2.4 双载流子晶体管3.2.5 MOSFET3.3 集成电路芯片3.3.1 存储器3.3.2 微处理器3.3.3 专用集成电路(ASlC)3.4 集成电路基本工艺3.4.1 双载流子晶体管制造过程3.4.2 P型MOS工艺(20世纪60年代技术)3.4.3 N型MOS工艺(20世纪70年代技术)3.5 互补型金属氧化物晶体管3.5.1 CMOS电路3.5.2 CMOS工艺(20世纪80年代技术)3.5.3 CMOS工艺(20世纪90年代技术)3.6 2000年后半导体工艺发展趋势3.7 小结3.8 参考文献3.9 习题第4章 晶圆制造4.1 简介4.2 为什么使用硅材料4.3 晶体结构与缺陷4.3.1 晶体的晶向4.3.2 晶体的缺陷4.4 晶圆生产技术4.4.1 天然的硅材料4.4.2 硅材料的提纯4.4.3 晶体的提拉工艺4.4.4 晶圆的形成4.4.5 晶圆的完成4.5 外延硅生长技术4.5.1 气相外延4.5.2 外延层的生长过程4.5.3 硅外延生长的硬件设备4.5.4 外延生长工艺4.5.5 外延工艺的发展趋势4.5.6 选择性外延4.6 衬底工程4.6.1 绝缘体上硅(Silicon-on-Insulator， SOI)4.6.2 混合晶向技术(HOT)4.6.3 应变硅4.6.4 绝缘体上应变硅(Strained Silicon on Insulator， SSOI)4.6.5 IC技术中的应变硅4.7 小结4.8 参考文献4.9 习题第5章 加热工艺5.1 简介5.2 加热工艺的硬件设备5.2.1 简介5.2.2 控制系统5.2.3 气体输送系统5.2.4 装载系统5.2.5 排放系统5.2.6 炉管5.3 氧化工艺5.3.1 氧化工艺的应用5.3.2 氧化前的清洗工艺5.3.3 氧化生长速率5.3.4 干氧氧化工艺5.3.5 湿氧氧化工艺5.3.6 高压氧化工艺5.3.7 氧化层测量技术5.3.8 氧化工艺的发展趋势5.4 扩散工艺5.4.1 沉积和驱入过程5.4.2 掺杂工艺中的测量5.5 退火过程5.5.1 离子注入后退火5.5.2 合金化热处理5.5.3 再流动过程5.6 高温化学气相沉积5.6.1 外延硅沉积5.6.2 选择性外延工艺5.6.3 多晶硅沉积5.6.4 氮化硅沉积5.7 快速加热工艺( RTP)系统5.7.1 快速加热退火(RTA)系统5.7.2 快速加热氧化(RTO)5.7.3 快速加热CVD5.8 加热工艺发展趋势5.9 小结5.10参考文献5.11习题第6章 光刻工艺6.1 简介6.2 光刻胶6.3 光刻工艺6.3.1 晶圆清洗6.3.2 预处理过程6.3.3 光刻胶涂敷6.3.4 软烘烤6.3.5 对准与曝光6.3.6 曝光后烘烤6.3.7 显影工艺6.3.8 硬烘烤工艺6.3.9 图形检测6.3.10晶圆轨道步进机配套系统6.4 光刻技术的发展趋势6.4.1 分辨率与景深(DOF)6.4.2 I线和深紫外线6.4.3 分辨率增强技术6.4.4 浸入式光刻技术6.4.5 双重、三重和多重图形化技术6.4.6 极紫外线(EUV)光刻技术6.4.7 纳米压印6.4.8 X光光刻技术6.4.9 电子束光刻系统6.4.10离子束光刻系统6.5 安全性6.6 小结6.7 参考文献6.8 习题第7章 等离子体工艺7.1 简介7.2 等离子体基本概念7.2.1 等离子体的成分7.2.2 等离子体的产生7.3 等离子体中的碰撞7.3.1 离子化碰撞7.3.2 激发松弛碰撞7.3.3 分解碰撞7.3.4 其他碰撞7.4 等离子体参数7.4.1 平均自由程7.4.2 热速度7.4.3 磁场中的带电粒子7.4.4 玻尔兹曼分布7.5 离子轰击7.6 直流偏压7.7 等离子体工艺优点7.7.1 CVD工艺中的等离子体7.7.2 等离子体刻蚀7.7.3 溅镀沉积7.8 等离子体增强化学气相沉积及等离子体刻蚀反应器7.8.1 工艺的差异性7.8.2 CVD反应室设计7.8.3 刻蚀反应室的设计7.9 遥控等离子体工艺7.9.1 去光刻胶7.9.2 遥控等离子体刻蚀7.9.3 遥控等离子体清洁7.9.4 遥控等离子体CVD(RPCVD)7.10高密度等离子体工艺7.10.1 感应耦合型等离子体（ICP）7.10.2 电子回旋共振7.11小结7.12参考文献7.13习题第8章 离子注入工艺8.1 简介8.1.1 离子注入技术发展史8.1.2 离子注入技术的优点8.1.3 离子注入技术的应用8.2 离子注入技术简介8.2.1 阻滞机制8.2.2 离子射程8.2.3 通道效应8.2.4 损伤与热退火8.3 离子注入技术硬件设备8.3.1 气体系统8.3.2 电机系统8.3.3 真空系统8.3.4 控制系统8.3.5 射线系统8.4 离子注入工艺过程8.4.1 离子注入在元器件中的应用8.4.2 离子注入技术的其他应用8.4.3 离子注入的基本问题8.4.4 离子注入工艺评估8.5 安全性8.5.1 化学危险源8.5.2 电机危险源8.5.3 辐射危险源8.5.4 机械危险源8.6 离子注入技术发展趋势8.7 小结8.8 参考文献8.9 习题第9章 刻蚀工艺9.1 刻蚀工艺简介9.2 刻蚀工艺基础9.2.1 刻蚀速率9.2.2 刻蚀的均匀性9.2.3 刻蚀选择性9.2.4 刻蚀轮廓9.2.5 负载效应9.2.6 过刻蚀效应9.2.7 刻蚀残余物9.3 湿法刻蚀工艺9.3.1 简介9.3.2 氧化物湿法刻蚀9.3.3 硅刻蚀9.3.4 氮化物刻蚀9.3.5 金属刻蚀9.4 等离子体(干法)刻蚀工艺9.4.1 等离子体刻蚀简介9.4.2 等离子体刻蚀基本概念9.4.3 纯化学刻蚀、纯物理刻蚀及反应式离子刻蚀9.4.4 刻蚀工艺原理9.4.5 等离子体刻蚀反应室9.4.6 刻蚀终点9.5 等离子体刻蚀工艺9.5.1 电介质刻蚀9.5.2 单晶硅刻蚀9.5.3 多晶硅刻蚀9.5.4 金属刻蚀9.5.5 去光刻胶9.5.6 干法化学刻蚀9.5.7 整面干法刻蚀9.5.8 等离子体刻蚀的安全性9.6 刻蚀工艺发展趋势9.7 刻蚀工艺未来发展趋势9.8 小结9.9 参考文献9.10习题第10章 化学气相沉积与电介质薄膜10.1 简介10.2 化学气相沉积10.2.1 CVD技术说明10.2.2 CVD反应器的类型10.2.3 CVD基本原理10.2.4 表面吸附10.2.5 CVD动力学10.3 电介质薄膜的应用10.3.1 浅沟槽绝缘(STl)10.3.2 侧壁间隔层10.3.3 ILD010.3.4 ILD110.3.5 钝化保护电介质层(PD)10.4 电介质薄膜特性10.4.1 折射率10.4.2 薄膜厚度10.4.3 薄膜应力10.5 电介质CVD工艺10.5.1 硅烷加热CVD工艺10.5.2 加热TEOS CVD工艺10.5.3 PECVD硅烷工艺10.5.4 PECVD

　　本书共包括15章： 第1章概述了半导体制造工艺； 第2章介绍了基本的半导体工艺技术； 第3章介绍了半导体器件、集成电路芯片，以及早期的制造工艺技术； 第4章描述了晶体结构、 单晶硅晶圆生长，以及硅外延技术；第5章讨论了半导体工艺中的加热过程；第6章详细介绍了光学光刻工艺；第7章讨论了半导体制造过程中使用的等离子体理论；第8章讨论了离子注入工艺；第9章详细介绍了刻蚀工艺； 第10章介绍了基本的化学气相沉积（CVD）和电介质薄膜沉积工艺，以及多孔低k电介质沉积、气隙的应用、原子层沉积（ALD）工艺过程； 第11章介绍了金属化工艺；第12章讨论了化学机械研磨（CMP）工艺； 第13章介绍了工艺整合；第14章介绍了先进的CMOS、 DRAM和NAND闪存工艺流程；第15章总结了本书和半导体工业未来的发展。