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第一章　晶体与外延1

1.1　晶体与器件的关系（小切间 正彦）1

1.1.1　序论1

1.1.2　p-n结特性3

1.1.3　双极晶体管3

1.1.4　MOS器件4

1.2　硅单晶的生长（阿部　孝夫）5

1.2.1　引言5

1.2.2　多晶硅6

1.2.3　单晶硅的制法11

1.2.4　单晶硅连续拉晶法的研究15

1.2.5　单晶硅和硅片16

1.2.6　日本硅制造厂家17

1.3　硅片加工（阿部　孝夫）17

1.3.1　各工序的说明19

1.3.2　硅片大直径化动向24

1.4　晶体完整性（阿部　孝夫）26

1.4.1　硅的晶格缺陷26

1.4.2　硅单晶中的点缺陷和二次缺陷34

1.4.2.1　引言34

1.4.2.2　FZ晶体中的点缺陷和二次缺陷37

1.4.2.2.1　利用透射电子显微镜观察A缺陷37

1.4.2.2.2　因引入点缺陷的热处理而引起的二次缺陷的行为37

1.4.2.2.3　不同种类杂质引起的点缺陷和二次缺陷的形成和消失39

1.4.2.2.4　生长时的温度梯度与点缺陷42

1.4.2.3　CZ晶体中的点缺陷和二次缺陷42

1.4.2.3.1　R-OSF的形成42

1.4.2.3.2　因急冷而引起的氧的异常析出45

1.4.2.4　FZ晶体和CZ晶体中点缺陷的浓度及其分布47

1.4.2.5　完美晶体的生长条件与条纹49

1.4.2.6　结论50

1.4.3　从熔体中进行晶体生长50

1.4.5　氧的分凝系数61

1.4.6　生长中形成的缺陷63

1.4.7　氮及其它掺杂杂质65

1.5.1　外延生长原理及反应理论67

1.4.4　杂质分凝67

1.5　外延（小切间　正彦）67

1.5.2　掺杂74

1.5.3　外延生长装置74

1.5.4　生长层厚度的均匀性及反应管内的气流分析77

1.5.5　外延生长的诸问题79

1.5.6　实际生长工序83

1.5.7　外延生长层的评价84

1.5.8　外延生长技术的新发展87

1.5.9　分子束外延90

1.6　在绝缘体上生长硅（小切间　正彦）96

1.6.1　总论96

1.6.2　蓝宝石上外延硅97

1.6.3　利用局部退火法实现单晶化98

1.7.1　总论100

1.7　吸除（小切间　正彦）100

1.6.4　SOI结构的应用100

1.7.2　外吸除102

1.7.3　内吸除102

第二章　晶体生长的基本方法及其设想107

2.1　熔融体固化法107

2.2　从溶液析出晶体的方法111

2.3　从气相析出晶体的方法126

2.3.1　均匀成核128

2.3.2　不均匀成核129

2.4　外延生长133

2.5　方法的发展和组合137

第三章　杂质扩散（谷口　研二）138

3.1　引言138

3.2　杂质扩散与半导体器件（井上　森雄）138

3.2.1　扩散与器件的关系139

3.3　杂质扩散机理（水尾　祥一）140

3.3.1　引言140

3.3.2　硅中的杂质扩散和点缺陷140

3.3.3　杂质扩散机理141

3.3.4　硅中点缺陷的构造142

3.3.4.1　Si和SiO2膜氮化对Si中点缺陷浓度的影响142

3.3.4.2　硅中点缺陷与表面的相互作用142

3.3.4.3　硅晶体中点缺陷的扩散143

3.3.4.4　高浓度磷扩散对硅中点缺陷浓度的影响144

3.3.5　高精度工艺模拟145

3.3.6　结语146

3.4　杂质扩散的方法146

3.5　扩散层的评价147

3.5.1　杂质浓度和载流子浓度147

3.5.2　晶体缺陷分布148

3.6　晶体中的杂质扩散模型及扩散方程式（谷口　研二）149

3.6.1　空位扩散机理150

3.6.2　扩散杂质原子的分布152

3.6.3　存在外场时的杂质扩散154

3.7　硅单晶中杂质扩散的机理156

3.7.1　掺杂杂质的扩散156

3.7.2　高浓度杂质扩散158

3.7.3　杂质扩散技术163

3.7.4　重金属杂质的扩散164

3.7.5　氧化气氛中的杂质扩散167

3.7.6　杂质在Si/SiO2界面的再分布170

3.8　氧化膜中的杂质扩散171

3.9　多晶中的扩散173

3.10　扩散层深度及杂质分布的检测评价175

3.10.1　测定扩散层深度的方法175

3.10.2　扩散层的电阻176

3.11.1　伴随高浓度杂质扩散而发生的位错179

3.11　扩散引起的缺陷179

3.11.2　杂质的析出180

3.12　扩散技术存在的问题180

3.13　扩散技术的展望181

第四章　离子注入（谷口 研二）185

4.1　离子注入和器件的关系185

4.1.1　在MOS器件方面的应用185

4.1.2　在双极器件方面的应用187

4.1.3　离子注入在非掺杂方面的应用188

4.2　离子和晶体构成原子的相互作用188

4.2.1　注入离子的能量损失过程189

4.2.2　注入离子的分布193

4.2.3　溅射201

4.2.4　离子注入损伤202

4.3　离子注入层的热处理205

4.3.1　借助热处理恢复晶体完整性206

4.3.2　借助热处理恢复离子注入层的电特性209

4.3.3　激光退火211

4.4　离子注入装置214

4.4.1　离子源和离子束的引出215

4.4.2　离子的质谱分析215

4.4.3　扫描系统216

5.1.1　工艺技术存在的问题218

5.1.3　事例研究218

5.1.2　工艺技术的未来状况218

5.1　器件将来的动向与工艺技术218

第五章　深度加工中存在的问题（前田　和夫）218

5.2　制造中存在的问题（小佐保信）228

5.2.1　从开发试制到批量生产中存在的问题228

5.2.2　不良因素的说明和提高成品率的措施229

5.2.3　从加工流水线所看到的制造技术方面存在的问题229

5.2.4　自动化和无尘化229

5.2.5　大直径的动向229

附录　半导体常用术语（简易说明）一览242