半導體芯片製造技術（簡體書）

《半導體芯片制造技術》全面系統地介紹了半導體芯片制造技術，內容包括半導體芯片制造概述、多晶半導體的制備、單晶半導體的制備、晶圓制備、薄膜制備、金屬有機物化學氣相沉積、光刻、刻蝕、摻雜及封裝。書中簡要介紹了半導體芯片制造的基本理論基礎，系統介紹了多晶半導體、單晶半導體與晶圓的制備，詳細介紹了薄膜制備、光刻與刻蝕及摻雜等工藝。由于目前光電產業的不斷發展，對于化合物半導體的使用越來越多，《半導體芯片制造技術》以半導體硅材料芯片制造為主，兼顧化合物半導體材料芯片制造，比如在介紹薄膜制備工藝中，書中用單獨的一章介紹了如何通過金屬有機物化學氣相沉積來制備化合物半導體材料薄膜。
《半導體芯片制造技術》針對高職高專學生的特點，以“實用為主、夠用為度”為原則，系統地介紹了半導體芯片制造技術。《半導體芯片制造技術》可作為微電子、光電子、光伏、電子等相關專業高職高專的教材，也可作為相關專業學生和技術人員的自學參考用書。

《半導體芯片制造技術》編輯推薦：工學結全、校企合作、貼近崗位、面向就業。

第1章 半導體芯片制造概述 （1）
1.1 半導體工業發展概述 （1）
1.2 半導體材料基礎 （3）
1.2.1 半導體材料的基本性質 （3）
1.2.2 半導體材料分類 （4）
1.2.3 晶體 （6）
1.3 半導體生產污染控制 （9）
1.3.1 污染物的種類 （9）
1.3.2 污染物引起的問題 （9）
1.3.3 超凈間的建設 （10）
1.3.4 超凈間標準 （11）
1.3.5 超凈間的維護 （12）
1.4 純水的制備 （12）
1.4.1 純水在半導體生產中的應用 （12）
1.4.2 離子交換制備純水 （13）
1.4.3 水的純度測量 （15）
小結 （15）

第2章 多晶半導體的制備 （16）
2.1 工業硅的生產 （16）
2.1.1 硅的簡介 （16）
2.1.2 工業硅的制備 （16）
2.2 三氯氫硅還原制備高純硅 （17）
2.2.1 原料的制備 （17）
2.2.2 三氯氫硅的合成及提純 （18）
2.2.3 三氯氫硅還原 （20）
2.2.4 還原尾氣干法分離回收 （21）
2.3 硅烷熱分解法制備高純硅 （21）
2.3.1 硅烷概述 （21）
2.3.2 硅烷的制備及提純 （22）
2.3.3 硅烷熱分解 （22）
小結 （23）

第3章 單晶半導體的制備 （24）
3.1 單晶硅的基本知識 （24）
3.1.1 晶體的熔化和凝固 （24）
3.1.2 結晶過程的宏觀特征 （25）
3.1.3 結晶過程熱力學 （25）
3.1.4 晶核的形成 （25）
3.1.5 二維晶核的形成 （27）
3.1.6 晶體的長大 （27）
3.2 直拉法制備單晶硅的設備及材料 （28）
3.2.1 直拉法制備單晶硅的設備 （28）
3.2.2 直拉單晶硅前的材料準備 （31）
3.2.3 直拉單晶硅前的材料清潔處理 （34）
3.3 直拉單晶硅的工藝流程 （35）
3.3.1 裝爐前的準備 （35）
3.3.2 裝爐 （35）
3.3.3 熔硅 （35）
3.3.4 引晶 （36）
3.3.5 縮頸 （37）
3.3.6 放肩和轉肩 （37）
3.3.7 等徑生長 （37）
3.3.8 收尾 （38）
3.3.9 停爐 （38）
3.4 拉單晶過程中的異常情況及晶棒檢測 （38）
3.4.1 拉單晶過程中的異常情況 （38）
3.4.2 晶棒檢測 （40）
3.4.3 硅晶體中雜質的均勻性分析 （41）
3.5 懸浮區熔法制備單晶硅 （45）
3.6 化合物半導體單晶的制備 （47）
3.6.1 Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體單晶的制備 （47）
3.6.2 Ⅱ－Ⅵ族化合物半導體單晶的制備 （49）
小結 （50）

第4章 晶圓制備 （51）
4.1 晶圓制備工藝 （51）
4.1.1 截斷 （51）
4.1.2 直徑滾磨 （51）
4.1.3 磨定位面 （52）
4.1.4 切片 （52）
4.1.5 磨片 （54）
4.1.6 倒角 （55）
4.1.7 拋光 （55）
4.2 晶圓的清洗、質量檢測及包裝 （58）
4.2.1 晶圓的清洗 （58）
4.2.2 晶圓的質量檢測 （59）
4.2.3 包裝 （60）
4.2.4 追求更大直徑晶圓的原因 （60）
小結 （61）

第5章 薄膜制備 （62）
5.1 氧化法制備二氧化硅膜 （62）
5.1.1 二氧化硅的性質 （62）
5.1.2 二氧化硅的作用 （63）
5.1.3 熱氧化法制備二氧化硅膜 （63）
5.1.4 二氧化硅膜的檢測 （65）
5.2 化學氣相沉積法制備薄膜 （67）
5.2.1 化學氣相沉積概述 （67）
5.2.2 化學氣相沉積的主要反應類型 （67）
5.2.3 化學氣相沉積反應的激活能 （69）
5.2.4 幾種薄膜的CVD制備 （70）
5.3 物理氣相沉積法制備薄膜 （71）
5.4 金屬化及平坦化 （72）
5.4.1 金屬化 （72）
5.4.2 平坦化 （74）
小結 （76）

第6章 金屬有機物化學氣相沉積 （77）
6.1 金屬有機物化學氣相沉積概述 （77）
6.1.1 金屬有機物化學氣相沉積簡介 （77）
6.1.2 金屬有機物化學氣相沉積反應機理 （77）
6.2 金屬有機物化學氣相沉積設備 （80）
6.2.1 金屬有機物化學氣相沉積設備的組成 （80）
6.2.2 典型設備的介紹 （81）
6.3 金屬有機物化學氣相沉積工藝控制和半導體薄膜的生長 （85）
6.4 金屬有機物化學氣相沉積生長的半導體薄膜質量檢測 （87）
6.4.1 X射線衍射 （87）
6.4.2 光致發光 （87）
6.4.3 原子力顯微鏡 （88）
6.4.4 掃描電子顯微鏡 （89）
6.4.5 Hall效應測試 （89）
小結 （89）

第7章 光刻 （90）
7.1 光刻概述 （90）
7.1.1 光刻的特點及要求 （90）
7.1.2 光刻膠 （91）
7.1.3 光刻板 （93）
7.1.4 曝光方式 （93）
7.2 光刻工藝 （96）
7.2.1 光刻前的晶圓處理 （96）
7.2.2 涂光刻膠 （97）
7.2.3 前烘 （98）
7.2.4 對準 （99）
7.2.5 曝光 （100）
7.2.6 顯影 （102）
7.2.7 檢查 （104）
7.2.8 堅膜 （105）
7.2.9 刻蝕 （105）
7.2.10 去膠 （105）
小結 （106）

第8章 刻蝕 （107）
8.1 刻蝕技術概述 （107）
8.1.1 刻蝕技術的發展 （107）
8.1.2 刻蝕工藝 （107）
8.1.3 刻蝕參數 （108）
8.1.4 超大規模集成電路對圖形轉移的要求 （110）
8.2 干法刻蝕 （111）
8.2.1 刻蝕作用 （112）
8.2.2 電勢分布 （113）
8.3 等離子體刻蝕 （114）
8.3.1 等離子體的形成 （114）
8.3.2 常見薄膜的等離子刻蝕 （115）
8.3.3 等離子體刻蝕設備 （119）
8.4 反應離子刻蝕與離子束濺射刻蝕 （120）
8.4.1 反應離子刻蝕 （120）
8.4.2 離子束濺射刻蝕 （121）
8.5 濕法刻蝕 （122）
8.5.1 硅的濕法刻蝕 （122）
8.5.2 二氧化硅的濕法刻蝕 （123）
8.5.3 氮化硅的濕法刻蝕 （124）
8.5.4 鋁的濕法刻蝕 （124）
小結 （125）

第9章 摻雜 （126）
9.1 熱擴散 （126）
9.1.1 擴散概述 （126）
9.1.2 擴散形式 （126）
9.1.3 常用雜質的擴散方法 （127）
9.1.4 雜質擴散後結深和方塊電阻的測量 （128）
9.2 離子注入技術 （131）
9.2.1 離子注入技術概述 （131）
9.2.2 離子注入設備 （132）
9.2.3 注入離子的濃度分布與退火 （134）
小結 （136）

第10章 封裝 （137）
10.1 封裝概述 （137）
10.1.1 封裝的作用 （137）
10.1.2 封裝的分類 （137）
10.1.3 常見的封裝形式 （138）
10.2 封裝工藝 （139）
10.2.1 封裝工藝流程 （139）
10.2.2 封裝材料 （140）
10.3 互連方法 （142）
10.3.1 引線鍵合 （142）
10.3.2 載帶自動鍵合 （144）
10.3.3 倒裝芯片 （146）
10.4 先進封裝方法 （149）
10.4.1 多芯片組件 （149）
10.4.2 三維封裝 （149）
10.4.3 芯片尺寸封裝 （150）
10.4.4 系統級封裝 （151）
小結 （151）
參考文獻 （152）

由于半導體工業所制作的集成電路元件尺寸越來越小，在一塊小小的晶片上集成了許許多多的小元器件，因此，在制作過程中就必須防止外界雜質污染源的污染，因為這些污染源可以造成元器件性能的劣化以及電路產品不良率的上升和可靠性的下降。污染問題是芯片生產工業必須慎重對待并且要花大力氣解決的首要問題。污染不僅來源于大規模集成電路的生產過程，還包括提供的超凈間專用化學品和材料，甚至建造超凈間的建筑材料和建造手段也會引入污染。
1.3.1污染物的種類
一般的污染源包括顆粒污染物、金屬離子和化學物質等。
1.顆粒污染物
顆粒包括空氣中所含的顆粒、人員產生的顆粒、設備和工藝操作過程中使用的化學品產生的顆粒等。在任何晶片上，都存在大量的顆粒。有些位于器件不太敏感的區域，不會造成器件缺陷，而有些則屬于致命性的。根據經驗得出的法則是：顆粒的大小要小于器件上最小的特征圖形尺寸的1／10，否則，就會形成缺陷。
2.金屬離子
在半導體材料中，以離子形態存在的金屬離子污染物，稱為可移動離子污染物（MIC）。這些金屬離子在半導體材料中具有很強的可移動性，即使在器件通過了電性能測試并且從生產廠運送出去，金屬離子仍可在器件中移動從而造成器件失效。遺憾的是，絕大部分化學物質中都有能夠引起器件失效的金屬離子。最常見的可移動離子污染物是鈉。鈉離子同時也是在硅中移動性最強的物質，因此，對鈉的控制成為硅片生產的首要目標。MIC的問題對MOS器件的影響更為嚴重。有必要采取措施研制開發MOS級或低鈉級的化學品。這也是半導體業的化學品生產商努力的方向。