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绪论1

本章小结10

习题与解答11

第1章 集成制造技术基础12

1.1 常规集成电路制造技术基础［1,2］12

1.1.1 常规双极晶体管的工艺结构12

1.1.2 常规双极性晶体管平面工艺流程16

1.2 常规PN结隔离集成电路工艺［3,4］16

1.2.1 常规PN结隔离集成电路的工艺结构16

1.2.2 常规PN结隔离集成电路的工艺流程18

本章小结19

习题与解答20

参考文献21

第2章 硅材料及衬底制备22

2.1 半导体材料的特征与属性［1,2,3］23

2.2 半导体材料硅的结构特征23

2.3 半导体单晶制备过程中的晶体缺陷［4,5］24

2.4 集成电路技术的发展和硅材料的关系［6,7］28

2.5 半导体硅材料及硅衬底晶片的制备30

2.6 半导体硅材料的提纯技术31

2.6.1 精馏提纯四氯化硅技术及其提纯装置31

2.6.2 精馏提纯四氯化硅的产业化流程32

2.7 半导体单晶材料的制备流程［8,9,10］33

2.8 硅单晶的各向异性在管芯制造中的应用37

本章小结38

习题与解答40

参考文献41

第3章 外延生长工艺原理42

3.1 关于外延生长技术［1～6］42

3.2 外延生长工艺方法概论47

3.2.1 典型的水平反应器硅气相外延生长系统简介48

3.2.2 硅化学气相淀积外延生长反应过程的一般描述［7～9］48

3.3 常规硅气相外延生长过程的动力学原理［10～12］51

3.4 常规硅气相外延生长过程的结晶学原理53

3.5 关于气相外延生长的工艺环境和工艺条件［13～15］55

3.5.1 外延生长过程中的掺杂55

3.5.2 外延生长速率与反应温度的关系［16,17］56

3.5.3 外延生长层内的杂质分布［18,19］56

3.5.4 外延生长缺陷57

3.5.5 外延生长之前的氯化氢气相抛光59

3.5.6 典型的外延生长工艺流程［20,21］59

3.5.7 工业化外延工序的质量控制60

本章小结60

习题与解答63

参考文献64

第4章 氧化介质薄膜生长66

4.1 氧化硅介质膜的基本结构［1～4］66

4.2 二氧化硅介质膜的主要性质68

4.3 氧化硅介质膜影响杂质迁移行为的内在机理［5～12］69

4.4 氧化硅介质膜的热生长动力学原理［13～15］72

4.5 典型热生长氧化介质膜的常规生长模式［16,17］75

本章小结77

习题与解答82

参考文献83

第5章 半导体的高温掺杂85

5.1 固体中的热扩散现象及扩散方程［1～9］87

5.2 常规高温热扩散的数学描述［10,11］90

5.2.1 恒定表面源扩散问题的数学分析90

5.2.2 有限表面源扩散问题的数学分析92

5.3 常规热扩散工艺简介93

5.3.1 典型的常规液态源硼扩散93

5.3.2 典型的常规液态源磷扩散93

5.3.3 典型的常规固态氮化硼源扩散94

5.4 实际扩散行为与理论分布的差异94

5.4.1 发生在氧化硅－硅界面处的杂质再分布行为94

5.4.2 发生在氧化过程中的氧化增强扩散行为［12］96

5.5 扩散行为的仿真及影响扩散行为的效应97

5.5.1 杂质热扩散及热迁移工艺模型97

5.5.2 氧化增强扩散模型98

5.5.3 对杂质在可动界面处变化的一维描述98

5.5.4 对杂质在可动界面处变化的二维描述99

5.5.5 对常规扩散行为进行的二维描述99

5.6 深亚微米工艺仿真系统所设置的小尺寸效应模型100

本章小结101

习题与解答104

参考文献106

第6章 离子注入低温掺杂107

6.1 离子注入掺杂技术的特点［1］107

6.2 关于离子注入技术的理论描述［2～6］109

6.3 关于离子注入损伤112

6.4 离子注入退火［7］115

6.5 离子注人设备［8～11］117

6.6 离子注入的工艺实现［12～16］119

本章小结121

习题与解答126

参考文献127

第7章 薄膜气相淀积工艺128

7.1 常用的几种化学气相淀积方法［1～13］129

7.1.1 常压化学气相淀积130

7.1.2 低压化学气相淀积131

7.1.3 等离子体增强化学气相淀积133

7.2 晶圆CVD加工需求最多的几种介质薄膜［14］134

7.2.1 二氧化硅介质薄膜134

7.2.2 多晶硅介质薄膜135

7.2.3 氮化硅介质薄膜137

7.3 化学气相淀积的安全性［15～18］138

本章小结138

习题与解答143

参考文献144

第8章 图形光刻工艺原理145

8.1 关于光致抗蚀剂［1～9］147

8.2 典型的光刻工艺原理［10,11］151

8.2.1 涂胶工序151

8.2.2 前烘工序152

8.2.3 曝光工序152

8.2.4 显影工序153

8.2.5 坚膜工序153

8.2.6 腐蚀工序153

8.2.7 去胶工序153

本章小结155

习题与解答158

参考文献159

第9章 掩膜制备工艺原理160

9.1 集成电路掩膜版制备简述［1～4］160

9.2 光刻掩膜版设计和制备的基本过程160

9.2.1 原图绘制160

9.2.2 初缩162

9.2.3 精缩与分步重复162

9.3 当代计算机辅助掩膜制造技术163

9.3.1 原图数据处理系统163

9.3.2 版图修改165

9.3.3 版图验证165

9.3.4 版图尺寸修正165

本章小结168

习题与解答169

参考文献170

第10章 超大规模集成工艺171

10.1 当代微电子技术的飞速发展与技术进步［1,2］171

10.2 当代超深亚微米级层次的技术特征［3］172

10.3 超深亚微米层次下的小尺寸效应［4,5］173

10.3.1 热载流子退化效应［6～8］173

10.3.2 短沟道效应［9,10］173

10.3.3 漏、源穿通效应174

10.3.4 载流子速度饱和效应174

10.4 典型的超深亚微米CMOS制造工艺［11,12］174

10.5 超深亚微米CMOS工艺技术模块简介177

10.5.1 CMOS体结构中的隔离工艺模块178

10.5.2 CMOS体结构中阱结构形成工艺模块［13,14］179

10.5.3 CMOS体结构中自对准硅化物形成工艺模块181

10.5.4 小尺寸MOS器件轻掺杂漏技术［15～17］182

10.5.5 大规模集成电路多层互连技术［18～23］183

10.5.6 集成电路互连表面的平坦化技术［24～26］185

本章小结186

习题与解答187

参考文献189

第11章 集成结构测试图形［1～3］191

11.1 微电子测试图形的配置及作用192

11.2 常用的微电子测试结构及其测试原理简介194

11.2.1 常用的扩散薄层电阻测试结构194

11.2.2 用于MOS电容测定和C-V特性分析的测试结构196

11.2.3 用于工艺过程腐蚀性能监控的测试结构197

11.2.4 用于分辨率测定的测试结构198

11.2.5 用于掩膜套刻精度测试的测试结构198

11.3 微电子测试图形在集成电路工艺流片监控中的应用199

本章小结203

习题与解答204

参考文献205

第12章 电路管芯键合封装［1～4］206

12.1 集成电路晶圆芯片的减薄及划片技术206

12.1.1 晶圆片的背面减薄206

12.1.2 晶圆片的定向划片207

12.2 集成电路晶圆管芯的装片技术209

12.2.1 共晶焊装片方式209

12.2.2 聚合物黏接装片方式209

12.3 集成电路管芯内引线键合工艺210

12.3.1 管芯内引线键合用引线材料211

12.3.2 常用的管芯内引线键合工艺212

12.4 集成电路管芯的外封装技术213

本章小结214

习题与解答216

参考文献217

第13章 工艺过程理化分析［1～3］218

13.1 集成电路生产过程中进行理化分析的目的218

13.2 IC生产中常用的理化分析仪器220

13.2.1 扫描电子显微镜220

13.2.2 电子微探针223

13.2.3 扫描俄歇微探针224

13.2.4 离子探针显微分析仪226

13.2.5 透射电子显微镜228

13.2.6 透射扫描电子显微镜230

本章小结231

习题与解答232

参考文献233

第14章 管芯失效及可靠性234

14.1 半导体器件的可靠性及其包含的内容234

14.2 集成电路常见的失效模式和失效机理［1～3］236

14.3 关于金属化系统的失效238

14.3.1 铝层的电迁移造成的失效238

14.3.2 氧化层台阶处金属膜断裂造成的失效239

14.4 高能粒子辐射造成的失效行为239

14.4.1 位移辐射效应239

14.4.2 电离辐射效应239

14.5 辐射效应对硅集成电路性能的影响240

14.5.1 辐射效应对双极性集成电路性能的影响240

14.5.2 辐射效应对MOS集成电路性能的影响240

14.6 集成电路性能的可靠性保证241

14.6.1 电路性能设计242

14.6.2 电路结构设计242

本章小结244

习题与解答246

参考文献248

第15章 芯片产业质量管理249

15.1 质量管理理论基础［1～10］249

15.2 集成电路芯片产业的生产管理模式［11～13］252

15.2.1 管理体制的选择252

15.2.2 管理体制的特点253

15.2.3 生产计划的管理254

15.3 集成电路芯片产业的技术管理模式［14～16］257

15.4 集成电路芯片产业的质量管理260

本章小结261

习题与解答263

参考文献265

附录A 集成制造术语详解266

附录B 集成电路制造技术缩略语299

附录C 常用系数312

附录D 集成电路制造技术领域常用科学数据313