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第1章 半导体产业1

1.1 引言1

1.2 一个产业的诞生1

1.3 固态时代2

1.4 集成电路2

1.5 工艺和产品趋势4

1.6 半导体产业的构成8

1.7 生产阶段8

1.8 微芯片制造过程发展的60年10

1.9 纳米时代12

习题13

参考文献13

第2章 半导体材料和化学品的特性14

2.1 引言14

2.2 原子结构14

2.3 元素周期表15

2.4 电传导17

2.5 绝缘体和电容器17

2.6 本征半导体18

2.7 掺杂半导体18

2.8 电子和空穴传导20

2.9 半导体生产材料21

2.10 半导体化合物22

2.11 锗化硅23

2.12 衬底工程23

2.13 铁电材料23

2.14 金刚石半导体23

2.15 工艺化学品24

2.16 物质的状态25

2.17 物质的性质25

2.18 压力和真空26

2.19 酸、碱和溶剂27

2.20 化学纯化和清洗28

习题29

参考文献29

第3章 晶体生长与硅晶圆制备30

3.1 引言30

3.2 半导体硅制备30

3.3 晶体材料31

3.4 晶体定向32

3.5 晶体生长33

3.6 晶体和晶圆质量36

3.7 晶圆准备37

3.8 切片38

3.9 晶圆刻号38

3.10 磨片39

3.11 化学机械抛光39

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40

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 晶圆制造和封装概述43

4.1 引言43

4.2 晶圆生产的目标43

4.3 晶圆术语44

4.4 芯片术语45

4.5 晶圆生产的基础工艺46

4.6 薄膜工艺46

4.7 晶圆制造实例51

4.8 晶圆中测54

4.9 集成电路的封装54

4.10 小结55

习题55

参考文献55

第5章 污染控制56

5.1 引言56

5.2 污染源59

5.3 净化间的建设64

5.4 净化间的物质与供给73

5.5 净化间的维护73

5.6 晶片表面清洗74

习题83

参考文献83

第6章 生产能力和工艺良品率85

6.1 引言85

6.2 良品率测量点85

6.3 累积晶圆生产良品率86

6.4 晶圆生产良品率的制约因素87

6.5 封装和最终测试良品率95

6.6 整体工艺良品率95

习题96

参考文献97

第7章 氧化98

7.1 引言98

7.2 二氧化硅层的用途98

7.3 热氧化机制100

7.4 氧化工艺114

7.5 氧化后评估115

习题116

参考文献116

第8章 十步图形化工艺流程——从表面制备到曝光118

8.1 引言118

8.2 光刻工艺概述119

8.3 光刻十步法工艺过程121

8.4 基本的光刻胶化学122

8.5 光刻胶性能的要素123

8.6 光刻胶的物理属性128

8.7 光刻工艺：从表面准备到曝光130

8.8 表面准备130

8.9 涂光刻胶（旋转式）132

8.10 软烘焙136

8.11 对准和曝光139

8.12 先进的光刻145

习题145

参考文献145

第9章 十步图形化工艺流程——从显影到最终检验147

9.1 引言147

9.2 硬烘焙151

9.3 刻蚀154

9.4 湿法刻蚀154

9.5 干法刻蚀158

9.6 干法刻蚀中光刻胶的影响162

9.7 光刻胶的去除162

9.8 去胶的新挑战165

9.9 最终目检165

9.10 掩模版的制作165

9.11 小结167

习题167

参考文献168

第10章 下一代光刻技术170

10.1 引言170

10.2 下一代光刻工艺的挑战170

10.3 其他曝光问题175

10.4 其他解决方案及其挑战178

10.5 晶圆表面问题180

10.6 防反射涂层181

10.7 高级光刻胶工艺183

10.8 改进刻蚀工艺193

10.9 自对准结构193

10.10 刻蚀轮廓控制194

习题194

参考文献195

第11章 掺杂197

11.1 引言197

11.2 扩散的概念197

11.3 扩散形成的掺杂区和结198

11.4 扩散工艺的步骤200

11.5 淀积200

11.6 推进氧化203

11.7 离子注入简介205

11.8 离子注入的概念205

11.9 离子注入系统206

11.10 离子注入区域的杂质浓度211

11.11 离子注入层的评估213

11.12 离子注入的应用214

11.13 掺杂前景展望215

习题215

参考文献215

第12章 薄膜淀积217

12.1 引言217

12.2 化学气相淀积基础220

12.3 CVD的工艺步骤222

12.4 CVD系统分类222

12.5 常压CVD系统222

12.6 低压化学气相淀积（LPCVD）224

12.7 原子层淀积227

12.8 气相外延228

12.9 分子束外延229

12.10 金属有机物CVD230

12.11 淀积膜231

12.12 淀积的半导体膜231

12.13 外延硅231

12.14 多晶硅和非晶硅淀积235

12.15 SOS和SOI236

12.16 在硅上生长砷化镓236

12.17 绝缘体和绝缘介质237

12.18 导体239

习题239

参考文献239

第13章 金属化241

13.1 引言241

13.2 淀积方法241

13.3 单层金属241

13.4 多层金属设计242

13.5 导体材料244

13.6 金属塞246

13.7 溅射淀积246

13.8 电化学镀膜252

13.9 化学机械工艺253

13.10 CVD金属淀积253

13.11 金属薄膜的用途254

13.12 真空系统254

习题256

参考文献256

第14章 工艺和器件的评估257

14.1 引言257

14.2 晶圆的电特性测量257

14.3 工艺和器件评估259

14.4 物理测试方法260

14.5 层厚的测量261

14.6 栅氧化层完整性电学测量264

14.7 结深265

14.8 污染物和缺陷检测268

14.9 总体表面特征274

14.10 污染认定275

14.11 器件电学测量277

习题282

参考文献283

第15章 晶圆制造中的商业因素284

15.1 引言284

15.2 晶圆制造的成本285

15.3 自动化291

15.4 工厂层次的自动化294

15.5 设备标准295

15.6 统计制程控制296

15.7 库存控制299

15.8 质量控制和ISO 9000认证300

15.9 生产线组织架构301

习题302

参考文献302

第16章 形成器件和集成电路的介绍303

16.1 引言303

16.2 半导体器件的形成303

16.3 可替换MOSFET按比例缩小的挑战313

16.4 集成电路的形成315

16.5 Bi-MOS322

16.6 超导体322

习题325

参考文献325

第17章 集成电路的介绍326

17.1 引言326

17.2 电路基础326

17.3 集成电路的类型328

17.4 下一代产品334

习题336

参考文献336

第18章 封装337

18.1 引言337

18.2 芯片的特性338

18.3 封装功能和设计339

18.4 引线键合工艺342

18.5 凸点或焊球工艺示例349

18.6 封装设计355

18.7 封装类型和技术小结361

习题362

参考文献362

术语表363