半導體製造工藝(第2版)（簡體書）

本教材簡要介紹了半導體器件基本結構、半導體器件工藝的發展歷史、半導體材料基本性質及半導體製造中使用的化學品，以典型的CMOS管的製造實例為基礎介紹了積體電路的製造過程及製造過程中對環境的要求及污染的控制。重點介紹了包括清洗、氧化、化學氣相澱積、金屬化、光刻、刻蝕、摻雜、平坦化幾大積體電路製造工藝的工藝原理工藝過程，工藝設備、工藝參數、品質控制及工藝類比的相關內容。

目前集成電路產業的發展日新月異，集成電路(IC)技術已經滲透到國防建設和國民經濟發展的各個領域成為世界第一大產業。隨著電路集成工藝技術的日趨成熟集成電路集成度日益提高已經達到數十億門芯片最小線寬已縮小到納米級尺度同時集成工藝和其他學科相結合誕生了新的學科。我國集成電路產業發展的宏觀環境十分有利：國內集成電路市場需求持續旺盛，產業政策和投資環境持續向好，同時每年眾多高校都有大量高素質的相關專業的畢業生，這些因素都促使國內IC產業持續發展。但另一方面，隨著集成電路產業高速發展，對人才的需求也不斷增加，既需要高水平的IC設計人員，也需要從事一線生產的IC製造專業技術人才。而適合於高職院校，用於培養技能型應用人才的教材十分匱乏，同時，大部分高職院校由於缺乏資金，實驗室建設難以滿足學生課程實踐的需求，這也進一步影響了高職院校微電子技術專業的相關課程的開展。本教材的編寫注重實用性。在編寫過程中，從半導體生產企業收集了大量一線生產的素材充實到教材中，並增加了主要的工藝模擬內容，解決了理論與實踐脫節的問題。本教材共有11章，介紹了加工環境要求，化學試劑和氣體潔淨度要求，清洗、氧化、化學氣相澱積、金屬化、光刻、刻蝕、摻雜和平坦化等工藝過程，並對每一種工藝都詳細講述了工藝的基本原理、操作過程及要求，以及對應的設備等內容。本教材由東南大學秦明教授主審，在編寫過程中得到西安微電子技術研究所從事半導體集成電路研發20年的高級工程師李勇峰的支持，他參與了第1章部分內容的編寫工作，在此表示感謝。教材第1章部分內容、第2章由南京信息職業技術學院張淵編寫，第3章由南京信息職業技術學院趙麗芳編寫，第4章、第8章由常州信息職業技術學院余建編寫，第5章、第6章由無錫商業職業技術學院張睿編寫，第7章、第11章由南京信息職業技術學院董海青編寫，第9章、第10章由南京信息職業技術學院董西英編寫。集成電路產業發展迅速，新工藝、新技術和新設備層出不窮。由於作者的知識面和水平有限，書中難免存在一些不足和疏漏，希望廣大讀者批評指正。編者

前言
第1章緒論

11引言
12基本半導體元器件結構
121無源元件結構
122有源器件結構
13半導體器件工藝的發展歷史
14集成電路製造階段
141集成電路製造的階段劃分
142集成電路時代劃分
143集成電路製造的發展趨勢
15半導體製造企業
16基本的半導體材料
161矽——最常見的半導體
材料
162半導體級矽
163單晶矽生長
164IC製造對襯底材料的
要求
165晶體缺陷
166其他半導體材料
17半導體製造中使用的化學品
18半導體製造的生產環境
181淨化間沾污類型
182污染源與控制
183典型的純水製備方法
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第2章半導體製造工藝概況

21引言
22器件的隔離
221PN結隔離
222絕緣體隔離
23雙極型集成電路製造工藝
24CMOS器件製造工藝
24120世紀80年代的CMOS
工藝技術
24220世紀90年代的CMOS
工藝技術
24321世紀初的CMOS工藝
技術
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第3章清洗工藝

31引言
32污染物雜質的分類
32 1顆粒
322有機殘餘物
323金屬污染物
324需要去除的氧化層
33清洗方法
331RCA清洗
332稀釋RCA清洗
33 3IMEC清洗
334單晶圓清洗
335干法清洗
34常用清洗設備——超聲波清洗
設備
341超聲波清洗原理
342超聲波清洗機
34 3超聲波清洗機的工藝流程
344超聲波清洗機的操作流程
345其他清洗設備
35清洗的質量控製
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第4章氧化

41引言
42二氧化矽膜的性質
43二氧化矽膜的用途
44熱氧化方法及工藝原理
441常用熱氧化方法及工藝
原理
442影響氧化速率的因素
45氧化設備
46氧化工藝操作流程
47氧化膜的質量控制
471氧化膜厚度的測量
472氧化膜缺陷類型及檢測
473不同方法生成的氧化膜特性
比較
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第5章化學氣相澱積

51引言
511薄膜澱積的概念
512常用的薄膜材料
513半導體製造中對薄膜的
要求
52化學氣相澱積（CVD）原理
521化學氣相澱積的概念
522化學氣相澱積的原理
53化學氣相澱積設備
531APCVD
53 2LPCVD
533等離子體輔助CVD
54CVD工藝流程及設備操作
規範
55外延
551外延的概念、作用、原理
552外延生長方法
553矽外延工藝
56CVD質量檢測
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第6章金屬化

61引言
611金屬化的概念
612金屬化的作用
62金屬化類型
621鋁
6 22鋁銅合金
623銅
624阻擋層金屬
625矽化物
626鎢
63金屬澱積
631蒸發
632濺射
63 3金屬CVD
634銅電鍍
64金屬化流程
641傳統金屬化流程
642雙大馬士革流程
65金屬化質量控製
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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光刻的主要參數
714光刻的曝光光譜
715光刻的環境條件
716掩膜版
72光刻工藝的基本步驟
73正性光刻和負性光刻
731正性光刻和負性光刻的
概念
73 2光刻膠
733正性光刻和負性光刻的
優缺點
74光刻設備簡介
741接觸式光刻機
742接近式光刻機
7 43掃描投影光刻機
744分步重複光刻機
745步進掃描光刻機
75光刻工藝機簡介及操作流程
751URE2000/25光刻機
簡介
752光刻機操作流程
76光刻質量控制
761光刻膠的質量控制
762對準和曝光的質量控制
763顯影檢查
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第8章刻蝕

81引言
811刻蝕的概念
812刻蝕的要求
82刻蝕工藝
821濕法刻蝕
822幹法刻蝕
823兩種刻蝕方法的比較
83干法刻蝕的應用
831介質膜的刻蝕
832多晶矽膜的刻蝕
833金屬的干法刻蝕
834光刻膠的去除
84刻蝕設備
85干法刻蝕工藝流程及設備操作
規範
86刻蝕的質量控製
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第9章摻雜

91引言
92擴散
921擴散原理
922擴散工藝步驟
923擴散設備、工藝參數及其
控制
924常用擴散雜質源
93離子注入
931離子注入原理
932離子注入的重要參數
933離子注入摻雜工藝與擴散
摻雜工藝的比較
94離子注入機
941離子注入機的組成及工作
原理
942離子注入工藝及操作
規範
943離子注入使用的雜質源及
注意事項
9 5退火
96離子注入關鍵工藝控制
97離子注入的應用
971溝道區及阱區摻雜
972多晶矽注入
973源漏區注入
98摻雜質量控制
981結深的測量及分析
982摻雜濃度的測量
983污染
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第10章平坦化

101引言
102傳統平坦化技術
1021反刻
1022玻璃回流
1023旋塗玻璃法
103化學機械平坦化
1031CMP優點和缺點
1032CMP機理
1033CMP設備
1034CMP工藝流程及工藝
控制
1035CMP應用
104CMP質量控制
1041膜厚的測量及非均勻性
分析
1042矽片表面狀態的觀測方法
及分析
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第11章工藝模擬

111引言
1111工藝模型
1112工藝模擬器簡介
1113Athena基礎
112氧化工藝模擬
113澱積工藝模擬
11 4光刻工藝模擬
115刻蝕工藝模擬
116摻雜工藝模擬
1161擴散工藝模擬
1162離子注入工藝模擬

參考文獻