集成電路制造技術(shù)

前言

　　從1996年開始，編者就在哈爾濱工業(yè)大學(xué)講授“微電子工藝”課程，至今已有十余年。最初因沒(méi)有合適的教材，編者編寫了《微電子工藝講義》作為微電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的校內(nèi)教材，并在2002年進(jìn)行了修訂。該講義主要介紹硅基微電子分立器件與集成電路基本單項(xiàng)工藝的原理與方法、典型分立器件工藝流程，以及集成電路工藝特有的隔離技術(shù)等。微電子科技是高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)推動(dòng)型學(xué)科，微電子產(chǎn)品制造技術(shù)更是日新月異。隨著工藝技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，原講義內(nèi)容需要更新，且原講義是針對(duì)30授課學(xué)時(shí)使用的教材，內(nèi)容涵蓋面小、偏淺。因此，編者從2008年開始在原講義基礎(chǔ)之上重新編寫本教材，并得到哈爾濱工業(yè)大學(xué)“十一五”規(guī)劃教材項(xiàng)目的資助。鑒于本教材內(nèi)容，以及硅基集成電路在微電子產(chǎn)品中的主導(dǎo)地位，且集成電路制造工藝已涵蓋了分立器件工藝的內(nèi)容，本教材最終定名為《集成電路制造技術(shù)——原理與工藝》。

內(nèi)容概要

　　《集成電路制造技術(shù)：原理與工藝》是哈爾濱工業(yè)大學(xué)“國(guó)家集成電路人才培養(yǎng)基地”教學(xué)建設(shè)成果，系統(tǒng)地介紹了硅集成電路制造當(dāng)前普遍采用的工藝技術(shù)，全書分5個(gè)單元。第1單元介紹硅襯底，主要介紹硅單晶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，單晶硅錠的拉制及硅片（包含體硅片和外延硅片）的制造工藝及相關(guān)理論。第2～5單元介紹硅芯片制造基本單項(xiàng)工藝（氧化與摻雜、薄膜制備、光刻、工藝集成與封裝測(cè)試）的原理、方法、設(shè)備，以及所依托的技術(shù)基礎(chǔ)及發(fā)展趨勢(shì)。附錄A介紹以制作雙極型晶體管為例的微電子生產(chǎn)實(shí)習(xí)，雙極型晶體管的全部工藝步驟與檢測(cè)技術(shù)；附錄B介紹工藝模擬知識(shí)和SUPREM軟件。附錄部分可幫助學(xué)生從理論走向生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)微電子產(chǎn)品制造技術(shù)的原理與工藝全過(guò)程有更深入的了解?！　　都呻娐分圃旒夹g(shù)：原理與工藝》可作為普通高校電子科學(xué)與技術(shù)、微電子學(xué)與固體電子學(xué)、微電子技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)及集成系統(tǒng)等專業(yè)的專業(yè)課教材，也可作為集成電路芯片制造企業(yè)工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第0章 緒論0.1 何謂集成電路工藝0.2 集成電路制造技術(shù)發(fā)展歷程0.3 集成電路制造技術(shù)特點(diǎn)0.4 本書內(nèi)容結(jié)構(gòu)第1單元 硅襯底第1章 單晶硅特性1.1 硅晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.2 硅晶體缺陷1.3 硅晶體中的雜質(zhì)本章 小結(jié)第2章 硅片的制備2.1 多晶硅的制備2.2 單晶硅生長(zhǎng)2.3 切制硅片本章 小結(jié)第3章 外延3.1 概述3.2 氣相外延3.3 分子束外延3.4 其他外延方法3.5 外延缺陷與外延層檢測(cè)本章 小結(jié)單元習(xí)題第2單元 氧化與摻雜第4章 熱氧化4.1 二氧化硅薄膜概述4.2 硅的熱氧化4.3 初始氧化階段及薄氧化層制備4.4 熱氧化過(guò)程中雜質(zhì)的再分布4.5 氧化層的質(zhì)量及檢測(cè)4.6 其他氧化方法本章 小結(jié)第5章 擴(kuò)散5.1 擴(kuò)散機(jī)構(gòu)5.2 晶體中擴(kuò)散的基本特點(diǎn)與宏觀動(dòng)力學(xué)方程5.3 雜質(zhì)的擴(kuò)散摻雜5.4 熱擴(kuò)散工藝中影響雜質(zhì)分布的其他因素5.5 擴(kuò)散工藝條件與方法5.6 擴(kuò)散工藝質(zhì)量與檢測(cè)5.7 擴(kuò)散工藝的發(fā)展本章 小結(jié)第6章 離子注入6.1 概述6.2 離子注入原理6.3 注入離子在靶中的分布6.4 注入損傷6.5 退火6.6 離子注入設(shè)備與工藝6.7 離子注入的其他應(yīng)用6.8 離子注入與熱擴(kuò)散比較及摻雜新技術(shù)本章 小結(jié)單元習(xí)題第3單元 薄膜制備第7章 化學(xué)氣相淀積7.1 CVD概述7.2 CVD工藝原理7.3 CVD工藝方法7.4 二氧化硅薄膜的淀積7.5 氮化硅薄膜淀積7.6 多晶硅薄膜的淀積7.7 CVD金屬及金屬化合物薄膜本章 小結(jié)第8章 物理氣相淀積8.1 PVD概述8.2 真空系統(tǒng)及真空的獲得8.3 真空蒸鍍8.4 濺射8.5 PVD金屬及化合物薄膜本章 小結(jié)單元習(xí)題第4單元 光刻第9章 光刻工藝9.1 概述9.2 基本光刻工藝流程9.3 光刻技術(shù)中的常見問(wèn)題本章 小結(jié)第10章 光刻技術(shù)10.1 光刻掩膜版的制造10.2 光刻膠10.3 光學(xué)分辨率增強(qiáng)技術(shù)10.4 紫外光曝光技術(shù)10.5 其他曝光技術(shù)10.6 光刻設(shè)備本章 小結(jié)第11章 刻蝕技術(shù)11.1 概述11.2 濕法刻蝕11.3 干法刻蝕11.4 刻蝕技術(shù)新進(jìn)展本章 小結(jié)單元習(xí)題第5單元 工藝集成與封裝測(cè)試第12章 工藝集成12.1 金屬化與多層互連12.2 CMOS集成電路工藝12.3 雙極型集成電路工藝本章 小結(jié)第13章 工藝監(jiān)控13.1 概述13.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控13.3 工藝檢測(cè)片13.4 集成結(jié)構(gòu)測(cè)試圖形本章 小結(jié)第14章 封裝與測(cè)試14.1 芯片封裝技術(shù)14.2 集成電路測(cè)試技術(shù)本章 小結(jié)單元習(xí)題附錄A 微電子器件制造生產(chǎn)實(shí)習(xí)A.1 硅片電阻率測(cè)量A.2 硅片清洗A.3 一次氧化A.4 氧化層厚度測(cè)量A.5 光刻腐蝕基區(qū)A.6 硼擴(kuò)散A.7 pn結(jié)結(jié)深測(cè)量A.8 光刻腐蝕發(fā)射區(qū)A.9 磷擴(kuò)散A.10 光刻引線孔A.11 真空鍍鋁A.12 反刻鋁A.13 合金化A.14 中測(cè)A.15 劃片A.16上架燒結(jié)A.17 壓焊A.18 封帽A.19 晶體管電學(xué)特性測(cè)量附錄B SUPREM模擬B.1 SUPREM軟件簡(jiǎn)介B.2 氧化工藝B.3 擴(kuò)散工藝B.4 離子注入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　云霧狀表面：在顯微鏡下觀察是一些小缺陷，如在（111）面上，這些缺陷呈淺正三角形平底坑，產(chǎn)生原因主要是氣源污染，如氫氣純度低，襯底硅片清洗不干凈，或者是氣相腐蝕不足?！　?nèi)部缺陷的檢測(cè)，需要利用化學(xué)腐蝕和鏡檢相結(jié)合的方法——逐層腐蝕-鏡檢完成。腐蝕.鏡檢法是破壞性檢測(cè)方法。目前，在新型的外延設(shè)備上有對(duì)生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。如MBE采用高能電子衍射儀，可以實(shí)時(shí)觀察晶體表面結(jié)構(gòu)，了解晶體生長(zhǎng)情況?！　渝e(cuò)：又稱為堆積層錯(cuò)，它是外延層中最常見的內(nèi)部缺陷，層錯(cuò)本身是一種面缺陷，是由原子排列次序發(fā)生錯(cuò)亂而引起的。產(chǎn)生層錯(cuò)的原因很多，襯底表面的損傷和沾污，外延溫度過(guò)低，襯底表面上殘留的氯化物，外延過(guò)程中摻雜劑不純，空位或者間隙原子的凝聚，外延生長(zhǎng)時(shí)點(diǎn)陣失配，襯底上的微觀表面臺(tái)階，生長(zhǎng)速率過(guò)高等都可能引起層錯(cuò)。層錯(cuò)是外延層內(nèi)一種特征性缺陷，它本身并不改變外延層的電學(xué)性質(zhì)，但是可以產(chǎn)生其他影響，例如，它可能引起擴(kuò)散雜質(zhì)分布不均勻，成為重金屬雜質(zhì)的聚集中心等。 　　……

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