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第1篇 综述与题材1

第1章 微电子制造引论2

1.1 微电子工艺：一个简单的例子4

1.2 单项工艺与工艺技术6

1.3 本课程教程7

1.4 小结8

第2章 半导体衬底9

2.1 相图和固溶度°9

2.2 结晶学和晶体结构°12

2.3 晶体缺陷14

2.4 直拉法（Czochralski法）单晶生长19

2.5 Bridgman法生长GaAs27

2.6 区熔法单晶生长28

2.7 圆片的制备和规格30

2.8 小结及未来趋势32

习题32

参考文献33

第2篇 单项工艺1：热处理和离子注入37

第3章 扩散38

3.1 一维费克扩散方程38

3.2 扩散的原子模型40

3.3 费克定律的分析解44

3.4 简单理论的修正46

3.5 常见杂质的扩散系数47

3.6 扩散分布的分析51

3.7 SiO2中的扩散58

3.8 扩散系统59

3.9 扩散分布的SUPREM模拟60

3.10 小结63

习题63

参考文献64

第4章 热氧化66

4.1 迪尔和格罗夫氧化模型66

4.2 线性和抛物线速率系数68

4.3 初始阶段的氧化71

4.4 SiO2的结构73

4.5 SiO2的特性75

4.6 掺杂杂质对氧化和多晶氧化过程的影响81

4.7 氧化诱生堆垛层错85

4.8 替代的栅绝缘层＋86

4.9 氧化系统88

4.10 SUPREM氧化＋90

4.11 小结92

习题93

参考文献94

第5章 离子注入97

5.1 理想化的离子注入系统97

5.2 库仑散射°103

5.3 垂直投影射程104

5.4 沟道效应和横向投影射程109

5.5 注入损伤110

5.6 浅结的形成＋114

5.7 埋层介质＋116

5.8 离子注入系统的问题和关注点117

5.9 用SUPREM模拟注入的分布＋120

5.10 小结121

习题121

参考文献122

第6章 快速热处理125

6.1 灰体辐射，热交换和光吸收°126

6.2 高强度光源和反应腔设计127

6.3 温度测量131

6.4 热塑应力°134

6.5 杂质的快速热激活136

6.6 介质的快速热加工138

6.7 硅化物和接触的形成140

6.8 其他的快速热处理系统141

6.9 小结142

习题142

参考文献143

第3篇 单元工艺2：图形转移149

第7章 光学光刻150

7.1 光学光刻概述150

7.2 衍射°154

7.3 调制传输函数和光学曝光157

7.4 光源系统和空间相干158

7.5 接触式／接近式光刻机163

7.6 投影光刻机166

7.7 先进掩模概念＋172

7.8 表面反射和驻波174

7.9 对准177

7.10 小结178

习题*178+++参考文献179

第8章 光刻胶181

8.1 光刻胶类型181

8.2 有机材料和聚合物°181

8.3 DQN正胶的典型反应184

8.4 对比度曲线186

8.5 临界调制传输函数189

8.6 光刻胶的涂敷和显影189

8.7 二级曝光效应194

8.8 先进的光刻胶和光刻胶工艺＋196

8.9 小结200

习题200

参考文献201

第9章 非光学光刻技术＋204

9.1 高能束与物体之间的相互作用°204

9.2 直写电子束光刻系统207

9.3 直写电子束光刻概要和展望215

9.4 X射线源°216

9.5 接近式X射线系统219

9.6 薄膜型掩模版222

9.7 投影式X射线光刻225

9.8 投影电子束光刻（SCALPEL）226

9.9 电子束和X射线光刻胶228

9.10 MOS器件中的辐射损伤230

9.11 小结231

习题232

参考文献232

第10章 真空科学和等离子体237

10.1 气体动力学理论°237

10.2 气体流动及导率239

10.3 压力范围和真空泵241

10.4 真空密封和压力测量248

10.5 直流辉光放电°250

10.6 射频放电252

10.7 高密度等离子体253

10.8 小结256

习题256

参考文献258

第11章 刻蚀259

11.1 湿法刻蚀260

11.2 化学机械抛光265

11.3 等离子刻蚀基本分类267

11.4 高压等离子刻蚀267

11.5 离子铣275

11.6 反应离子刻蚀278

11.7 反应离子刻蚀中的损伤十281

11.8 高密度等离子体（HDP）刻蚀282

11.9 剥离技术284

11.10 小结285

习题286

参考文献286

第4篇 单项工艺3：薄膜293

第12章 物理淀积：蒸发和溅射294

12.1 相图：升华和蒸发°295

12.2 淀积速率296

12.3 台阶覆盖300

12.4 蒸发系统：坩锅加热技术301

12.5 多组分薄膜303

12.6 溅射简介304

12.7 溅射物理°305

12.8 淀积速率：溅射产额307

12.9 高密度等离子溅射310

12.10 形貌和台阶覆盖312

12.11 溅射方法315

12.12 特殊材料溅射317

12.13 淀积膜内的应力320

12.14 小结320

习题321

参考文献322

第13章 化学气相淀积326

13.1 一种简单的硅淀积CVD系统326

13.2 化学平衡和质量作用定律°327

13.3 气体流动和边界层°331

13.4 简单CVD系统评价335

13.5 常压介质CVD337

13.6 热壁系统中的介质和半导体低压CVD338

13.7 介质的等离子体增强化学气相淀积（PECVD）344

13.8 金属CVD＋348

13.9 小结352

习题352

参考文献353

第14章 外延生长357

14.1 圆片清洗和自然氧化物去除358

14.2 气相外延生长的热动力学361

14.3 表面反应365

14.4 掺杂剂的引入366

14.5 外延生长缺陷367

14.6 选择性生长＋369

14.7 卤化物输运GaAs气相外延370

14.8 不共度和应变异质外延371

14.9 金属有机物化学气相淀积（MOCVD）375

14.10 先进的硅气相外延生长技术380

14.11 分子束外延技术383

14.12 BCF理论＋388

14.13 气态源MBE和化学束外延＋392

14.14 小结393

习题393

参考文献394

第5篇 工艺集成399

第15章 器件隔离、接触和金属化401

15.1 PN结隔离和氧化物隔离401

15.2 LOCOS（硅的局部氧化）技术405

15.3 沟槽隔离409

15.4 绝缘体上硅隔离技术413

15.5 半绝缘衬底414

15.6 肖特基接触417

15.7 注入形成的欧姆接触421

15.8 合金接触426

15.9 多层金属化427

15.10 平坦化和先进的互连工艺432

15.11 小结436

习题438

参考文献439

第16章 CMOS技术444

16.1 基本长沟道器件特性444

16.2 早期MOS工艺技术447

16.3 基本的3um工艺技术448

16.4 器件等比例缩小453

16.5 热载流子效应和漏极工程461

16.6 用于坚固氧化物的工艺465

16.7 闩锁效应466

16.8 浅源/漏和特定沟道掺杂469

16.9 小结471

习题471

参考文献474

第17章 GSAS工艺技术478

17.1 基本的MESFET工作原理478

17.2 基本的MESFET工艺技术479

17.3 数字电路工艺技术481

17.4 单片微波集成电路技术487

17.5 调制掺杂场效应晶体管（MODFETs）491

17.6 光电子器件492

17.7 小结495

习题495

参考文献496

第18章 硅双极型工艺技术498

18.1 双极型器件回顾；理想与准理想特性498

18.2 二阶效应499

18.3 双极型晶体管的性能501

18.4 早期的双极型工艺技术505

18.5 先进的双极型工艺技术508

18.6 双极型晶体管中的热载流子效应517

18.7 双极一CMOS兼容工艺技术（BiCMOS）518

18.8 模拟双极型工艺技术522

18.9 小结524

习题524

参考文献526

第19章 微机电系统530

19.1 力学基础知识531

19.2 薄膜中的应力533

19.3 机械量到电量的变换534

19.4 常见MEMS器件力学性质539

19.5 体微机械制造中的刻蚀技术542

19.6 体微机械工艺流程550

19.7 表面微机械制造基础555

19.8 表面微机械加工工艺流程559

19.9 MEMS执行器562

19.10 大高宽比的微系统技术566

19.11 小结568

习题569

参考文献570

第20章 集成电路制造574

20.1 成品率的预测和追踪575

20.2 颗粒控制580

20.3 统计过程控制582

20.4 全因素试验和ANOVA584

20.5 试验设计587

20.6 计算机集成制造590

20.7 小结592

习题593

参考文献593

附录A 缩写与通用符号595

附录B 部分半导体材料性质602

附录C 物理常数603

附录D 单位转换因子605

附录E 误差函数的一些性质608

附录F F数612

附录G SUPREM指令614