半导体制造工艺(微电子技术专业第2版高职高专十二五电子信息类专业规划教材)

本教材简要介绍了半导体器件基本结构、半导体器件工艺的发展历史、半导体材料基本性质及半导体制造中使用的化学品，以典型的CMOS管的制造实例为基础介绍了集成电路的制造过程及制造过程中对环境的要求及污染的控制。重点介绍了包括清洗、氧化、化学气相淀积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂、平坦化几大集成电路制造工艺的工艺原理工艺过程，工艺设备、工艺参数、质量控制及工艺模拟的相关内容。

目录 前言 第1章绪论 11引言 12基本半导体元器件结构 121无源元件结构 122有源器件结构 13半导体器件工艺的发展历史 14集成电路制造阶段 141集成电路制造的阶段划分 142集成电路时代划分 143集成电路制造的发展趋势 15半导体制造企业 16基本的半导体材料 161硅——最常见的半导体 材料 162半导体级硅 163单晶硅生长 164IC制造对衬底材料的 要求 165晶体缺陷 166其他半导体材料 17半导体制造中使用的化学品 18半导体制造的生产环境 181净化间沾污类型 182污染源与控制 183典型的纯水制备方法 本章小结 本章习题 第2章半导体制造工艺概况 21引言 22器件的隔离 221PN结隔离 222绝缘体隔离 23双极型集成电路制造工艺 24CMOS器件制造工艺 24120世纪80年代的CMOS 工艺技术 24220世纪90年代的CMOS 工艺技术 24321世纪初的CMOS工艺 技术 本章小结 本章习题 第3章清洗工艺 31引言 32污染物杂质的分类 321颗粒 322有机残余物 323金属污染物 324需要去除的氧化层 33清洗方法 331RCA清洗 332稀释RCA清洗 333IMEC清洗 334单晶圆清洗 335干法清洗 34常用清洗设备——超声波清洗 设备 341超声波清洗原理 342超声波清洗机 343超声波清洗机的工艺流程 344超声波清洗机的操作流程 345其他清洗设备 35清洗的质量控制 本章小结 本章习题 第4章氧化 41引言 42二氧化硅膜的性质 43二氧化硅膜的用途 44热氧化方法及工艺原理 441常用热氧化方法及工艺 原理 442影响氧化速率的因素 45氧化设备 46氧化工艺操作流程 47氧化膜的质量控制 471氧化膜厚度的测量 472氧化膜缺陷类型及检测 473不同方法生成的氧化膜特性 比较 本章小结 本章习题 第5章化学气相淀积 51引言 511薄膜淀积的概念 512常用的薄膜材料 513半导体制造中对薄膜的 要求 52化学气相淀积（CVD）原理 521化学气相淀积的概念 522化学气相淀积的原理 53化学气相淀积设备 531APCVD 532LPCVD 533等离子体辅助CVD 54CVD工艺流程及设备操作 规范 55外延 551外延的概念、作用、原理 552外延生长方法 553硅外延工艺 56CVD质量检测 本章小结 本章习题 第6章金属化 61引言 611金属化的概念 612金属化的作用 62金属化类型 621铝 622铝铜合金 623铜 624阻挡层金属 625硅化物 626钨 63金属淀积 631蒸发 632溅射 633金属CVD 634铜电镀 64金属化流程 641传统金属化流程 642双大马士革流程 65金属化质量控制 本章小结 本章习题 第7章光刻 71引言 711光刻的概念 712光刻的目的 713光刻的主要参数 714光刻的曝光光谱 715光刻的环境条件 716掩膜版 72光刻工艺的基本步骤 73正性光刻和负性光刻 731正性光刻和负性光刻的 概念 732光刻胶 733正性光刻和负性光刻的 优缺点 74光刻设备简介 741接触式光刻机 742接近式光刻机 743扫描投影光刻机 744分步重复光刻机 745步进扫描光刻机 75光刻工艺机简介及操作流程 751URE2000/25光刻机 简介 752光刻机操作流程 76光刻质量控制 761光刻胶的质量控制 762对准和曝光的质量控制 763显影检查 本章小结 本章习题 第8章刻蚀 81引言 811刻蚀的概念 812刻蚀的要求 82刻蚀工艺 821湿法刻蚀 822干法刻蚀 823两种刻蚀方法的比较 83干法刻蚀的应用 831介质膜的刻蚀 832多晶硅膜的刻蚀 833金属的干法刻蚀 834光刻胶的去除 84刻蚀设备 85干法刻蚀工艺流程及设备操作 规范 86刻蚀的质量控制 本章小结 本章习题 第9章掺杂 91引言 92扩散 921扩散原理 922扩散工艺步骤 923扩散设备、工艺参数及其 控制 924常用扩散杂质源 93离子注入 931离子注入原理 932离子注入的重要参数 933离子注入掺杂工艺与扩散 掺杂工艺的比较 94离子注入机 941离子注入机的组成及工作 原理 942离子注入工艺及操作 规范 943离子注入使用的杂质源及 注意事项 95退火 96离子注入关键工艺控制 97离子注入的应用 971沟道区及阱区掺杂 972多晶硅注入 973源漏区注入 98掺杂质量控制 981结深的测量及分析 982掺杂浓度的测量 983污染 本章小结 本章习题 第10章平坦化 101引言 102传统平坦化技术 1021反刻 1022玻璃回流 1023旋涂玻璃法 103化学机械平坦化 1031CMP优点和缺点 1032CMP机理 1033CMP设备 1034CMP工艺流程及工艺 控制 1035CMP应用 104CMP质量控制 1041膜厚的测量及非均匀性 分析 1042硅片表面状态的观测方法 及分析 本章小结 本章习题 第11章工艺模拟 111引言 1111工艺模型 1112工艺模拟器简介 1113Athena 基础 112氧化工艺模拟 113淀积工艺模拟 114光刻工艺模拟 115刻蚀工艺模拟 116掺杂工艺模拟 1161扩散工艺模拟 1162离子注入工艺模拟 参考文献

前言  目前集成电路产业的发展日新月异，集成电路(IC)技术已经渗透到国防建设和国民经济发展的各个领域,成为世界第一大产业。随着电路集成工艺技术的日趋成熟 ,集成电路集成度日益提高,已经达到数十亿门 ,芯片最小线宽已缩小到纳米级尺度,同时集成工艺和其他学科相结合,诞生了新的学科。我国集成电路产业发展的宏观环境十分有利：国内集成电路市场需求持续旺盛，产业政策和投资环境持续向好，同时每年众多高校都有大量高素质的相关专业的毕业生，这些因素都促使国内IC产业持续发展。但另一方面，随着集成电路产业高速发展，对人才的需求也不断增加，既需要高水平的IC设计人员，也需要从事一线生产的IC制造专业技术人才。而适合于高职院校，用于培养技能型应用人才的教材十分匮乏，同时，大部分高职院校由于缺乏资金，实验室建设难以满足学生课程实践的需求，这也进一步影响了高职院校微电子技术专业的相关课程的开展。 本教材的编写注重实用性。在编写过程中，从半导体生产企业收集了大量一线生产的素材充实到教材中，并增加了主要的工艺模拟内容，解决了理论与实践脱节的问题。本教材共有11章，介绍了加工环境要求，化学试剂和气体洁净度要求，清洗、氧化、化学气相淀积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂和平坦化等工艺过程，并对每一种工艺都详细讲述了工艺的基本原理、操作过程及要求，以及对应的设备等内容。 本教材由东南大学秦明教授主审，在编写过程中得到西安微电子技术研究所从事半导体集成电路研发20年的高级工程师李勇峰的支持，他参与了第1章部分内容的编写工作，在此表示感谢。教材第1章部分内容、第2章由南京信息职业技术学院张渊编写，第3章由南京信息职业技术学院赵丽芳编写，第4章、第8章由常州信息职业技术学院余建编写，第5章、第6章由无锡商业职业技术学院张睿编写，第7章、第11章由南京信息职业技术学院董海青编写，第9章、第10章由南京信息职业技术学院董西英编写。 集成电路产业发展迅速，新工艺、新技术和新设备层出不穷。由于作者的知识面和水平有限，书中难免存在一些不足和疏漏，希望广大读者批评指正。 编者