集成電路製造技術――原理與工藝（第二版） epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

全書共分5個單元，第一單元，主要介紹單晶矽襯底結構特點，體矽和外延矽片的製造方法；第二單元~第五單元，主要介紹矽芯片製造基本單項工藝（氧化、摻雜、薄膜製備、光刻、工藝集成與封裝測試）的原理、方法、設備，以及依托的技術基礎和發展趨勢。每單元後都有習題。另外，還在附錄中以雙極性晶體管製作為例介紹微電子生産實習等內容。

作者簡介

　　王蔚，哈爾濱工業大學，教學/科研方嚮：微電子工藝技術、納米技術、MEMS、微流控係統技術。1995~現在，哈爾濱工業大學微電子科學與技術係，實驗室主任，2006年被聘副教授，主講微電子工藝、納米技術、固態電子論等課程， 2012年晉升教授級高工。自1996年開始主講微電子工藝課程，至今已近30年。2010年版《集成電路製造技術—原理與工藝》教材，主編《固態電子論》2013年3月由電子工業齣版社齣版發錶教學與科研論文30餘篇。

目錄

第0章 緒論
0．1 何謂集成電路工藝
0．2 集成電路製造技術發展曆程
0．3 集成電路製造技術特點
0．3．1 超淨環境
0．3．2 超純材料
0．3．3 批量復製和廣泛的用途
0．4 本書內容結構
第1單元 矽襯底
第1章 單晶矽特性
1．1 矽晶體的結構特點
1．1．1 矽的性質
1．1．2 矽晶胞
1．1．3 矽單晶的晶嚮、晶麵
1．2 矽晶體缺陷
1．2．1 點缺陷
1．2．2 綫缺陷
1．2．3 麵缺陷和體缺陷
1．3 矽晶體中的雜質
1．3．1 雜質對矽電學性質的影響
1．3．2 固溶度和相圖
本章小結
第2章 矽片的製備
2．1 多晶矽的製備
2．1．1 冶煉
2．1．2 提純
2．2 單晶矽生長
2．2．1 直拉法
2．2．2 單晶生長原理
2．2．3 晶體摻雜
2．2．4 磁控直拉法
2．2．5 懸浮區熔法
2．3 切製矽片
2．3．1 切片工藝
2．3．2 矽片規格及用途
本章小結
第3章 外延
3．1 概述
3．1．1 外延概念
3．1．2 外延工藝種類
3．1．3 外延工藝用途
3．2 氣相外延
3．2．1 矽的氣相外延工藝
3．2．2 外延原理
3．2．3 影響外延生長速率的因素
3．2．4 外延摻雜
3．2．5 外延設備
3．2．6 外延技術
3．3 分子束外延
3．3．1 工藝及原理
3．3．2 外延設備
3．3．3 MBE工藝特點
3．4 其他外延方法 52
3．4．1 液相外延 52
3．4．2 固相外延 53
3．4．3 先進外延技術及發展趨勢 54
3．5 外延缺陷與外延層檢測 55
3．5．1 外延缺陷類型及分析檢測 55
3．5．2 圖形漂移和畸變現象 56
3．5．3 外延層參數測量 57
本章小結 58
單元習題一 58
第2單元 氧化與摻雜

第4章 熱氧化
4．1 二氧化矽薄膜概述
4．1．1 二氧化矽結構
4．1．2 二氧化矽的理化性質及用途
4．1．3 二氧化矽薄膜中的雜質
4．1．4 雜質在SiO2中的擴散
4．1．5 二氧化矽的掩蔽作用
4．2 矽的熱氧化
4．2．1 熱氧化工藝
4．2．2 熱氧化機理
4．2．3 矽的Deal Grove熱氧化模型
4．2．4 熱氧化生長速率
4．2．5 影響氧化速率的各種因素
4．3 初始氧化階段及薄氧化層製備
4．4 熱氧化過程中雜質的再分布
4．4．1 雜質的分凝效應
4．4．2 再分布對矽錶麵雜質濃度的影響
4．5 氧化層的質量及檢測
4．5．1 SiO2層厚度的測量
4．5．2 SiO2層成膜質量的測量
4．6 其他氧化方法
4．6．1 摻氯氧化
4．6．2 高壓氧化
4．6．3 熱氧化工藝展望
本章小結
第5章 擴散
5．1 擴散機構
5．1．1 替位式擴散（Substitutional）
5．1．2 填隙式擴散（Interstitial）
5．1．3 填隙-替位式擴散
5．2 晶體中擴散的基本特點與宏觀動力學方程
5．2．1 基本特點
5．2．2 擴散方程
5．2．3 擴散係數
5．3 雜質的擴散摻雜
5．3．1 恒定錶麵源擴散
5．3．2 限定錶麵源擴散
5．3．3 兩步擴散工藝
5．4 熱擴散工藝中影響雜質分布的其他因素
5．4．1 矽中點缺陷對雜質擴散的影響
5．4．2 氧化增強擴散
5．4．3 發射區推進效應
5．4．4 橫嚮擴散效應
5．4．5 場助擴散效應
5．5 擴散工藝條件與方法
5．5．1 擴散方法的選擇
5．5．2 雜質源選擇
5．5．3 常用雜質的擴散工藝
5．6 擴散工藝質量與檢測
5．6．1 結深的測量
5．6．2 錶麵濃度的確定
5．6．3 器件的電學特性與擴散工藝的關係
5．7 擴散工藝的發展
本章小結
第6章 離子注入
6．1 概述
6．2 離子注入原理
6．2．1 與注入離子分布相關的幾個概念
6．2．2 離子注入相關理論基礎
6．2．3 幾種常用雜質在矽中的核阻止本領與能量關係
6．3 注入離子在靶中的分布
6．3．1 縱嚮分布
6．3．2 橫嚮效應
6．3．3 單晶靶中的溝道效應
6．3．4 影響注入離子分布的其他因素
6．4 注入損傷
6．4．1 級聯碰撞
6．4．2 簡單晶格損傷
6．4．3 非晶層的形成
6．5 退火
6．5．1 矽材料的熱退火特性
6．5．2 硼的退火特性
6．5．3 磷的退火特性
6．5．4 高溫退火引起的雜質再分布
6．5．5 二次缺陷
6．5．6 退火方式及快速熱處理技術
6．6 離子注入設備與工藝
6．6．1 離子注入機
6．6．2 離子注入工藝流程
6．7 離子注入的其他應用
6．7．1 淺結的形成
6．7．2 調整MOS晶體管的閾值電壓
6．7．3 自對準金屬柵結構
6．7．4 離子注入在SOI結構中的應用
6．8 離子注入與熱擴散比較及摻雜新技術
本章小結
單元習題二
第3單元 薄膜製備

第7章 化學氣相澱積
7．1 CVD概述
7．2 CVD工藝原理
7．2．1 薄膜澱積過程
7．2．2 薄膜澱積速率及影響因素
7．2．3 薄膜質量控製
7．3 CVD工藝方法
7．3．1 常壓化學氣相澱積
7．3．2 低壓化學氣相澱積
7．3．3 等離子體的産生
7．3．4 等離子增強化學氣相澱積
7．3．5 CVD工藝方法的進展
7．4 二氧化矽薄膜的澱積
7．4．1 CVD SiO2特性與用途
7．4．2 APCVD SiO2
7．4．3 LPCVD SiO2
7．4．4 PECVD SiO2
7．5 氮化矽薄膜澱積
7．5．1 氮化矽薄膜性質與用途
7．5．2 LPCVD Si3N4
7．5．3 PECVD Si3N4
7．6 多晶矽薄膜的澱積
7．6．1 多晶矽薄膜的性質與用途
7．6．2 CVD多晶矽薄膜工藝
7．6．3 多晶矽薄膜的摻雜
7．7 CVD金屬及金屬化閤物薄膜
7．7．1 鎢及其化學氣相澱積
7．7．2 金屬化閤物的化學氣相澱積
7．7．3 CVD金屬及金屬化閤物的進展
本章小結
第8章 物理氣相澱積
8．1 PVD概述
8．2 真空係統及真空的獲得
8．2．1 真空係統簡介
8．2．2 真空的獲得方法
8．2．3 真空度的測量
8．3 真空蒸鍍
8．3．1 工藝原理
8．3．2 蒸鍍設備
8．3．3 蒸鍍工藝
8．3．4 蒸鍍薄膜的質量及控製
8．4 濺射
8．4．1 工藝原理
8．4．2 直流濺射
8．4．3 射頻濺射
8．4．4 磁控濺射
8．4．5 其他濺射方法
8．4．6 濺射薄膜的質量及改善方法
8．5 PVD金屬及化閤物薄膜
8．5．1 鋁及鋁閤金薄膜澱積
8．5．2 銅及其阻擋層薄膜的澱積
8．5．3 其他金屬薄膜和化閤物薄膜
本章小結
單元習題三
第4單元 光刻
第9章 光刻工藝
9．1 概述
9．2 基本光刻工藝流程
9．2．1 底膜處理
9．2．2 塗膠
9．2．3 前烘
9．2．4 曝光
9．2．5 顯影
9．2．6 堅膜
9．2．7 顯影檢驗
9．2．8 刻蝕
9．2．9 去膠
9．2．10 最終檢驗
9．3 光刻技術中的常見問題
9．3．1 浮膠
9．3．2 毛刺和鑽蝕
9．3．3 針孔
9．3．4 小島
本章小結
第10章 光刻技術
10．1 光刻掩模版的製造
10．1．1 製版工藝簡介
10．1．2 掩模版的基本構造及質量要求
10．1．3 鉻版的製備技術
10．1．4 彩色版製備技術
10．1．5 光刻製版麵臨的挑戰
10．2 光刻膠
10．2．1 光刻膠的特徵量
10．2．2 光學光刻膠
10．2．3 其他光刻膠
10．3 光學分辨率增強技術
10．3．1 離軸照明技術
10．3．2 其他分辨率增強技術
10．4 紫外光曝光技術
10．4．1 接近式曝光
10．4．2 接觸式曝光
10．4．3 投影式曝光
10．5 其他曝光技術
10．5．1 電子束曝光
10．5．2 X射綫曝光
10．5．3 離子束曝光
10．5．4 新技術展望
10．6 光刻設備
10．6．1 接觸式光刻機
10．6．2 接近式光刻機
10．6．3 掃描投影光刻機
10．6．4 分步重復投影光刻機
10．6．5 步進掃描投影光刻機
10．6．6 光刻設備的發展趨勢
本章小結
第11章 刻蝕技術
11．1 概述
11．2 濕法刻蝕
11．2．1 矽的濕法刻蝕
11．2．2 二氧化矽的濕法刻蝕
11．2．3 氮化矽的濕法刻蝕
11．2．4 鋁的濕法刻蝕
11．2．5 鉻的濕法刻蝕
11．2．6 濕法刻蝕設備
11．3 乾法刻蝕
11．3．1 刻蝕參數
11．3．2 多晶矽的乾法刻蝕
11．3．3 二氧化矽的乾法刻蝕
11．3．4 氮化矽的乾法刻蝕
11．3．5 鋁及鋁閤金的乾法刻蝕
11．3．6 鎢的刻蝕
11．3．7 乾法刻蝕設備
11．3．8 終點檢測
11．4 刻蝕技術新進展
11．4．1 四甲基氫氧化銨濕法刻蝕
11．4．2 軟刻蝕
11．4．3 約束刻蝕劑層技術
本章小結
單元習題四
第5單元 工藝集成與封裝測試
第12章 工藝集成
12．1 金屬化與多層互連
12．1．1 歐姆接觸
12．1．2 布綫技術
12．1．3 多層互連
12．1．4 銅多層互連係統工藝流程
12．2 CMOS集成電路工藝
12．2．1 隔離工藝
12．2．2 阱工藝結構
12．2．3 薄柵氧化技術
12．2．4 非均勻溝道摻雜
12．2．5 柵電極材料與難熔金屬矽化物自對準工藝
12．2．6 源/漏技術與淺結形成
12．2．7 CMOS電路工藝流程
12．3 雙極型集成電路工藝
12．3．1 隔離工藝
12．3．2 雙極型集成電路工藝流程
12．3．3 多晶矽在雙極型電路中的應用
本章小結
第13章 工藝監控
13．1 概述
13．2 實時監控
13．3 工藝檢測片
13．3．1 晶片檢測
13．3．2 氧化層檢測
13．3．3 光刻工藝檢測
13．3．4 擴散層檢測
13．3．5 離子注入層檢測
13．3．6 外延層檢測
13．4 集成結構測試圖形
13．4．1 微電子測試圖形的功能與配置
13．4．2 幾種常用的測試圖形
13．4．3 微電子測試圖形實例
本章小結
第14章 封裝與測試
14．1 芯片封裝技術
14．1．1 封裝的作用和地位
14．1．2 封裝類型
14．1．3 幾種典型封裝技術
14．1．4 未來封裝技術展望
14．2 集成電路測試技術
14．2．1 簡介
14．2．2 數字電路測試方法
14．2．3 數字電路失效模型
14．2．4 準靜態電流測試分析法
14．2．5 模擬電路及數模混閤電路測試
14．2．6 未來測試技術展望
本章小結
單元習題五
附錄A 微電子器件製造生産實習
A．1 矽片電阻率測量
A．2 矽片清洗
A．3 一次氧化
A．4 氧化層厚度測量
A．5 光刻腐蝕基區
A．6 硼擴散
A．7 pn結結深測量
A．8 光刻腐蝕發射區
A．9 磷擴散
A．10 光刻引綫孔
A．11 真空鍍鋁
A．12 反刻鋁
A．13 閤金化
A．14 中測
A．15 劃片
A．16 上架燒結
A．17 壓焊
A．18 封帽
A．19 晶體管電學特性測量
附錄B SUPREM模擬
B．1 SUPREM軟件簡介
B．2 氧化工藝
B．3 擴散工藝
B．4 離子注入
參考文獻

前言/序言

第二版前言

從1996年開始，編者就在哈爾濱工業大學講授“微電子工藝”課程，至今已有近

二十年。最初因沒有閤適的教材，編者編寫瞭《微電子工藝講義》作為微電子科學與技術專業本科生的校內教材，並在2002年進行瞭修訂。該講義主要介紹矽基微電子分立器件與集成電路基本單項工藝的原理與方法、典型分立器件工藝流程，以及集成電路工藝特有的隔離技術等。微電子科技是高速發展的産業推動型學科，微電子産品製造技術更是日新月異。隨著工藝技術的發展進步，原講義內容需要更新，且原講義是針對30授課學時使用的教材，內容涵蓋麵小、偏淺。因此，編者從2008年開始在原講義基礎之上重新編寫本教材，並得到哈爾濱工業大學“十一五”規劃教材項目的資助。鑒於本教材內容及矽基集成電路在微電子産品中的主導地位，且集成電路製造工藝已涵蓋瞭分立器件工藝的內容，本教材最終定名為《集成電路製造技術——原理與工藝》，並於2010年齣版。

本書共分5個單元。第1單元介紹矽襯底，主要介紹矽單晶的結構特點，矽錠的拉製與體矽片、外延矽片的製造工藝及相關理論。第2～5單元介紹矽芯片製造基本單項工藝的原理、方法、設備，以及所依托的技術基礎及發展趨勢。其中，第2單元氧化與摻雜，介紹熱氧化生長二氧化矽工藝，以及通過擴散與離子注入在矽片特定區域的定量摻雜工藝，這是最基本的矽平麵工藝；第3單元薄膜製備，介紹化學氣相澱積（CVD）和物理氣相澱積（PVD）兩類薄膜製備方法，以及二氧化矽、氮化矽介質薄膜，多晶矽薄膜，金屬薄膜和化閤物薄膜的澱積工藝；第4單元光刻技術，介紹光刻工藝過程，現代光刻技術和刻蝕工藝；第5單元工藝集成與封裝測試，介紹典型工藝集成技術的要點，典型的CMOS電路、雙極型電路工藝流程，以及芯片製造過程中的工藝監控、測試和芯片封裝技術。另外，附錄A微電子器件製造生産實習，介紹雙極型晶體管的全部工藝步驟與檢測技術；附錄BSUPREM模擬，介紹瞭工藝模擬知識和SUPREM軟件。

本書配有PPT教學課件、習題解答、微電子工藝視頻等豐富教學資源，讀者可通過電子工業齣版社華信教育資源網http：//www.hxedu.com.cn，免費注冊下載。

本書自2010年齣版以來，得到好多方好評，被哈爾濱工業大學評為優秀教材，獲得瞭黑龍江省優秀高等教育成果（教材）二等奬，並已被多所高校選用。

2014年本教材又入選“工業和信息化部‘十二五’規劃教材”，藉此良機，我們對原版教材進行瞭全麵的修訂。

第2版在保持原來版本基本風格，主體框架，核心知識的基礎上，除訂正瞭上一版的錯誤之外，對第4單元的光刻、第

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