《半導體工藝與積體電路製造技術》是2023年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 書名：半導體工藝與積體電路製造技術
- 作者：韓鄭生等
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2023年3月1日
- ISBN：9787030750600
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《半導體工藝與積體電路製造技術》將系統地介紹微電子製造科學原理與工程技術，覆蓋積體電路製造所涉及的晶圓材料、擴散、氧化、離子注入、光刻、刻蝕、薄膜澱積、測試及封裝等單項工藝，以及以互補金屬氧化物半導體(CMOS)積體電路為主線的工藝集成。對單項工藝除了講述相關的物理和化學原理外，還介紹一些相關的工藝設備。
圖書目錄
前言
第1章 半導體製造緒論 1
1.1 引言 1
1.2 半導體產業史 1
1.3 晶圓製造廠 5
1.3.1 晶圓製備 5
1.3.2 晶圓製造 7
1.3.3 晶圓測試 8
1.3.4 裝配與封裝 8
1.3.5 終測與考核試驗 9
1.4 積體電路 9
1.4.1 積體電路的功能和性能 11
1.4.2 積體電路的可靠性 11
1.4.3 積體電路的製造成本 12
1.5 小結 12
習題 12
參考文獻 12
第2章 半導體襯底材料 14
2.1 相圖與固溶度 14
2.2 晶體結構 18
2.3 晶體缺陷 19
2.4 晶圓製備及規格 24
2.5 清洗工藝 26
2.5.1 晶圓清洗 26
2.5.2 濕法清洗設備 28
2.5.3 其他清洗方案 31
2.6 小結 32
習題 32
參考文獻 33
第3章 擴散 36
3.1 擴散方程 37
3.2 雜質擴散機制與擴散效應 38
3.3 擴散工藝 43
3.3.1 固態源擴散 43
3.3.2 液態源擴散 45
3.3.3 氣態源擴散 46
3.3.4 快速氣相摻雜 46
3.3.5 氣體浸沒雷射摻雜 47
3.4 擴散雜質分布 49
3.4.1 恆定表面源擴散 49
3.4.2 有限表面源擴散 50
3.5 擴散雜質的分析表征 56
3.5.1 薄層電阻 56
3.5.2 遷移率 58
3.5.3 載流子濃度測量 59
3.6 雜質在二氧化矽中的擴散 63
3.7 雜質分布的數值模擬 64
3.8 小結 65
習題 65
參考文獻 65
第4章 氧化 68
4.1 SiO2的結構、性質及套用 68
4.1.1 SiO2的結構 68
4.1.2 SiO2的性質 69
4.1.3 SiO2的套用 71
4.2 氧化工藝 76
4.2.1 乾氧氧化 76
4.2.2 水汽氧化 76
4.2.3 濕氧氧化 77
4.2.4 氫氣和氧氣合成氧化 77
4.2.5 快速熱氧化 78
4.2.6 高壓氧化 81
4.2.7 電漿氧化 82
4.3 熱氧化生長動力學 82
4.3.1 熱氧化動力學模型 82
4.3.2 CMOS技術中對薄氧化層的要求 87
4.4 氧化速率的影響因素 89
4.4.1 氧化劑分壓對氧化速率的影響 89
4.4.2 氧化溫度對氧化速率的影響 89
4.4.3 晶向對氧化速率的影響 91
4.4.4 摻雜影響 92
4.5 熱氧化過程中的雜質再分布 93
4.6 Si-SiO2界面特性 93
4.7 氧化物的分析表征 95
4.7.1 薄膜厚度的測量 95
4.7.2 薄膜缺陷的檢測 98
4.8 小結 98
習題 99
參考文獻 99
第5章 離子注入 101
5.1 離子注入系統及工藝 101
5.2 離子碰撞及分布 110
5.2.1 核碰撞與電子碰撞理論 110
5.2.2 核阻滯本領和電子阻滯本領 111
5.2.3 投影射程 113
5.2.4 離子分布 114
5.3 離子注入常見問題 117
5.3.1 溝道效應 117
5.3.2 陰影效應 119
5.3.3 離子注入損傷 119
5.3.4 熱退火 121
5.3.5 淺結形成 125
5.4 離子注入工藝的套用及*新進展 126
5.4.1 離子注入工藝的套用 126
5.4.2 離子注入的*新進展 131
5.5 離子注入的數值模擬134
5.6 小結 135
習題 135
參考文獻 136
第6章 快速熱處理 142
6.1 快速熱處理工藝機理與特點 142
6.2 快速熱處理關鍵問題 147
6.2.1 光源與反應腔設計 147
6.2.2 矽片受熱不均勻的現象 148
6.2.3 溫度測量 149
6.3 快速熱處理工藝的套用及發展趨勢 150
6.3.1 快速熱處理工藝的套用 150
6.3.2 快速熱處理工藝的發展趨勢 152
6.4 小結 155
習題 155
參考文獻 155
第7章 光學光刻 159
7.1 光刻工藝概述 159
7.2 光刻工藝流程 160
7.2.1 襯底預處理 161
7.2.2 旋轉塗膠 161
7.2.3 前烘 161
7.2.4 對準與曝光 162
7.2.5 曝光後烘焙 162
7.2.6 顯影 162
7.2.7 堅膜 163
7.2.8 顯影后檢測 163
7.3 曝光光源 163
7.3.1 汞燈 164
7.3.2 準分子雷射光源 164
7.4 曝光系統 165
7.4.1 接觸式 166
7.4.2 接近式 166
7.4.3 投影式 167
7.4.4 掩模版 170
7.4.5 環境條件 176
7.5 光刻膠 177
7.5.1 光刻膠類型 177
7.5.2 臨界調製傳輸函式 181
7.5.3 DQN正膠的典型反應 181
7.5.4 二級曝光效應 183
7.5.5 先進光刻膠 184
7.6 小結 187
習題 187
參考文獻 187
第8章 先進光刻 190
8.1 先進光刻機曝光系統 190
8.1.1 浸沒式光刻機 190
8.1.2 同軸與離軸照明技術 192
8.2 掩模版工程 195
8.2.1 光學鄰近效應修正 195
8.2.2 相移掩模 196
8.3 表面反射和駐波的抑制 197
8.4 電子束光刻 199
8.4.1 直寫式電子束光刻 201
8.4.2 電子束光刻的鄰近效應 203
8.4.3 多電子束光刻 205
8.4.4 投影式電子束光刻 206
8.5 X射線光刻 206
8.5.1 接近式X射線光刻 207
8.5.2 X射線光刻用掩模版 208
8.5.3 投影式X射線光刻 210
8.6 側牆轉移技術 210
8.7 多重曝光技術 212
8.8 納米壓印 216
8.8.1 模板加工製作技術 216
8.8.2 熱壓印技術 217
8.8.3 紫外納米壓印技術 218
8.8.4 柔性納米壓印技術 220
8.8.5 其他納米壓印技術 221
8.9 定向自組裝光刻技術 221
8.9.1 BCP微相分離原理 222
8.9.2 物理誘導方式 224
8.9.3 化學誘導方式 225
8.9.4 圖形轉移方式 228
8.10 小結 231
習題 232
參考文獻 232
第9章 真空、電漿與刻蝕技術 238
9.1 真空壓力範圍與真空泵結構 238
9.1.1 活塞式機械泵 239
9.1.2 旋片式機械泵 241
9.1.3 增壓器——羅茨泵 241
9.1.4 油擴散泵 242
9.1.5 渦輪分子泵 243
9.1.6 低溫吸附泵 244
9.1.7 鈦升華泵 244
9.1.8 濺射離子泵 245
9.2 真空密封與壓力測量 246
9.2.1 真空密封方式 246
9.2.2 真空測量 247
9.3 電漿產生 250
9.3.1 直流輝光放電 251
9.3.2 射頻放電 254
9.4 刻蝕的基本概念 256
9.5 濕法刻蝕 260
9.5.1 二氧化矽的刻蝕 261
9.5.2 矽的刻蝕 263
9.5.3 氮化矽的刻蝕 264
9.5.4 表面預清洗 265
9.5.5 濕法刻蝕/清洗後量測與表征 266
9.6 乾法刻蝕 267
9.6.1 濺射與離子銑刻蝕(純物理刻蝕) 268
9.6.2 電漿刻蝕(純化學刻蝕) 270
9.6.3 反應離子刻蝕(物理+化學刻蝕) 270
9.7 乾法刻蝕設備 275
9.7.1 筒型刻蝕設備 275
9.7.2 平行板刻蝕設備：反應離子刻蝕模式 276
9.7.3 乾法刻蝕設備的發展 276
9.8 常用材料的乾法刻蝕280
9.8.1 二氧化矽 280
9.8.2 氮化矽 282
9.8.3 多晶矽 283
9.8.4 乾法刻蝕的終點檢測 284
9.9 化學機械拋光 286
9.10 小結 292
習題 292
參考文獻 293
第10章 物理與化學氣相澱積 296
10.1 物理氣相澱積：蒸發和濺射 297
10.1.1 蒸發概念與機理 297
10.1.2 常用蒸發技術 302
10.1.3 濺射概念與機理 306
10.1.4 常用濺射技術 313
10.2 化學氣相澱積 317
10.2.1 簡單的化學氣相澱積系統 317
10.2.2 化學氣相澱積中的氣體動力學 320
10.2.3 澱積速率影響因素 322
10.2.4 化學氣相澱積系統分類 324
10.2.5 常用薄膜的化學氣相澱積 332
10.3 外延生長 340
10.3.1 外延的基本概念 340
10.3.2 矽氣相外延基本原理 341
10.3.3 外延層中雜質分布 345
10.3.4 常用外延技術 348
10.3.5 外延層缺陷與檢測 351
10.4 小結 355
習題 356
參考文獻 356
第11章 CMOS集成技術：前道工藝 360
11.1 CMOS集成技術介紹 360
11.1.1 CMOS積體電路中電晶體的基本結構和工藝參數 361
11.1.2 集成度提升與摩爾定律 363
11.1.3 電晶體特徵尺寸微縮與關鍵工藝模組 364
11.2 關鍵工藝模組 365
11.2.1 器件參數與溝道注入 365
11.2.2 器件隔離 367
11.2.3 CMOS阱隔離工藝 369
11.2.4 器件中金屬–半導體接觸技術 370
11.2.5 自對準源漏摻雜 372
11.2.6 CMOS器件源漏寄生電阻與自對準矽化物工藝 373
11.2.7 器件微縮和短溝道效應工藝抑制 374
11.2.8 器件溝道熱載流子效應及源漏輕摻雜結構 376
11.2.9 CMOS積體電路閂鎖效應與工藝抑制 376
11.3 CMOS主要集成工藝流程 377
11.3.1 積體電路集成工藝演化 377
11.3.2 傳統CMOS工藝——0.18μm通用集成工藝 379
11.3.3 現代CMOS集成工藝——65nmLP集成工藝 379
11.4 現代先進集成技術 385
11.4.1 先進積體電路工藝發展特點 385
11.4.2 溝道應變工程 386
11.4.3 高k金屬柵 389
11.4.4 FinFET 393
11.5 小結 396
習題 396
參考文獻 397
第12章 CMOS集成技術：後道工藝 398
12.1 引言 398
12.1.1 CMOS積體電路的互連結構 398
12.1.2 摩爾定律和銅/低k互連 399
12.1.3 對後道工藝的技術要求 400
12.2 器件小型化對互連材料的要求 400
12.2.1 金屬互連結構的寄生電阻 401
12.2.2 金屬互連結構的可靠性問題 402
12.2.3 金屬間寄生電容 403
12.2.4 銅/低k互連取代Al/SiO2互連的必要性 404
12.3 銅互連技術需要解決的關鍵問題 407
12.3.1 擴散阻擋層 407
12.3.2 大馬士革工藝 411
12.3.3 低k材料 415
12.4 銅/低k互連工藝 418
12.4.1 擴散阻擋層和銅籽晶層的澱積 418
12.4.2 銅電鍍 420
12.4.3 化學機械平坦化 423
12.5 小結和展望 425
習題 426
參考文獻 427
第13章 特殊器件集成技術 430
13.1 SOI積體電路技
