图说集成电路制造工艺

图书标准信息

• 作者 孙洪文 编著
• 出版社 化学工业出版社
• 出版时间 2023-08
• 版次 1
• ISBN 9787122432902
• 定价 99.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 纯质纸
• 页数 272页
• 字数 304千字

【目录】

第1篇  集成电路制备前的准备工作 

第1章　点石成金的神奇行业 2 

1.1　有趣的半导体产业历史 2 

1.1.1　电子管时代 3 

1.1.2　晶体管时代 4 

1.1.3　集成电路时代 5 

1.2　半导体行业现状 11 

1.2.1　半导体行业概况 11 

1.2.2　半导体设计业现状 14 

1.2.3　半导体制造业现状 15 

1.2.4　半导体封测行业现状 18 

1.2.5　中国大陆半导体产业现状 20 

1.3　芯片是怎样炼成的？ 24 

第2章　电子产业的基石——硅 27 

2.1　炼丹炉里生长硅 27 

2.2　硅的“脾性” 31 

2.3　半导体器件的基础——PN结 34 

2.4　双极型晶体管 37 

2.5　MOS管 40 

2.6　应力工程-应变硅 43 

2.7　鳍式场效应晶体管 46 

第3章　芯片制造的战略支援部队 47 

3.1　比手术室还干净的地方——净化间 47 

3.1.1　良率——半导体制造的生命线 47 

3.1.2　沾污的类型与来源 48 

3.1.3　净化间的结构 51 

3.2　半导体制造中的化学品 52 

3.2.1　化学溶液 52 

3.2.2　气体 54 

3.3　半导体设备 55 

3.4　半导体测量 56 

3.5　集成电路设计与制造的桥梁——掩膜版 60 

第4章　集成电路工艺概述 62 

4.1　Fab的分区 62 

4.2　典型CMOS工艺流程 63 

4.3　集成电路工艺里的“加”“减”“乘”“除” 75 

第2篇  集成电路工艺中的“加法” 

第5章　氧化 78 

5.1　二氧化硅的结构与性质 78 

5.1.1　二氧化硅的结构 78 

5.1.2　二氧化硅的物理性质 79 

5.1.3　二氧化硅的化学性质 80 

5.2　氧化工艺 81 

5.2.1　氧化生长机制 81 

5.2.2　干氧氧化 82 

5.2.3　水汽氧化 84 

5.2.4　湿氧氧化 86 

5.2.5　影响氧化速率的因素 86 

5.3　二氧化硅的应用 87 

5.3.1　器件保护与表面钝化 87 

5.3.2　器件隔离 87 

5.3.3　栅氧电介质 89 

5.3.4　掺杂阻挡 89 

5.3.5　金属层间介质层 90 

5.3.6　氧化硅的其他应用 90 

5.3.7　氧化硅的应用总结 91 

5.4　氧化设备 92 

5.4.1　卧式炉 92 

5.4.2　立式炉 93 

5.4.3　快速热处理（RTP）设备 94 

5.5　氧化质量检查及故障排除 96 

5.5.1　氧化质量检查 96 

5.5.2　氧化故障排除 98 

第6章　化学气相淀积 99 

6.1　薄膜淀积概述 99 

6.2　化学气相淀积工艺 102 

6.2.1　CVD工艺概述 102 

6.2.2　CVD淀积系统 104 

6.2.3　APCVD 105 

6.2.4　LPCVD 107 

6.2.5　PECVD 110 

6.2.6　HDPCVD 111 

6.2.7　CVD过程中的掺杂 112 

6.3　介质及其性能 113 

6.3.1　介电常数k 113 

6.3.2　低k材料 114 

6.3.3　超低k材料 115 

6.3.4　高k材料 116 

6.4　外延 118 

6.4.1　外延概述 118 

6.4.2　气相外延 （VPE） 119 

6.4.3　分子束外延（MBE） 120 

6.4.4　金属有机CVD（MOCVD） 120 

6.5　CVD薄膜质量影响因素及故障排除 121 

6.5.1　CVD薄膜质量影响因素 121 

6.5.2　CVD故障检查及排除 121 

6.5.3　颗粒清除 122 

第7章　物理法沉积薄膜 124 

7.1　集成电路工艺中的金属 124 

7.1.1　铝 125 

7.1.2　铝铜合金 126 

7.1.3　铜 127 

7.1.4　硅化物 128 

7.1.5　金属填充塞 129 

7.1.6　阻挡层金属 129 

7.2　金属淀积工艺 130 

7.2.1　蒸发 130 

7.2.2　溅射 131 

7.2.3　金属CVD 134 

7.2.4　铜电镀 134 

7.3　旋涂 135 

7.4　铝互连工艺流程 135 

7.5　铜互连工艺流程 136 

7.5.1　单大马士革工艺 136 

7.5.2　双大马士革工艺 138 

7.6　金属薄膜的质量检查及故障排除 138 

第8章　扩散 139 

8.1　扩散原理  139 

8.2　扩散工艺步骤 142 

8.3　扩散应用 145 

第9章　离子注入 146 

9.1　离子注入工艺 146 

9.2　离子注入机 148 

9.3　离子注入中的沟道效应 149 

9.4　离子注入的应用 150 

9.5　离子注入后的质量测量 152 

9.6　离子注入中的安全问题 154 

第3篇  集成电路工艺中的“减法” 

第10章　清洗硅片 156 

10.1　清洗目的 156 

10.2　清洗硅片的标准流程 157 

10.3　干法清洗工艺 158 

10.4　硅片清洗设备 159 

第11章　刻蚀 160 

11.1　刻蚀概述 160 

11.1.1　刻蚀原理 160 

11.1.2　刻蚀分类 160 

11.1.3　刻蚀参数 162 

11.2　湿法刻蚀 164 

11.3　干法刻蚀 165 

11.3.1　干法刻蚀概述 165 

11.3.2　二氧化硅的干法刻蚀 167 

11.3.3　多晶硅的干法刻蚀 167 

11.3.4　氮化硅的干法刻蚀 169 

11.3.5　金属的干法刻蚀 169 

11.3.6　光刻胶的干法刻蚀 171 

11.3.7　干法刻蚀终点检测 171 

11.4　刻蚀质量检查 172 

第12章　化学机械抛光 173 

12.1　平坦化概述 173 

12.2　传统平坦化工艺 174 

12.3　化学机械抛光 175 

12.3.1　CMP机理 175 

12.3.2　CMP优缺点 177 

12.3.3　CMP主要参数 177 

12.3.4　CMP设备组成 178 

12.3.5　CMP终点检测 179 

12.3.6　CMP后清洗 180 

12.4　CMP应用 181 

第4篇  集成电路工艺中的“乘法” 

第13章　离子注入退火 184 

13.1　掺杂离子注入之后的退火 184 

13.2　离子注入制备SOI时的退火 186 

13.3　制备高k介质时的退火 188 

13.4　退火方式 188 

第14章　回流 191 

14.1　PSG回流 191 

14.2　BPSG回流 192 

第15章　制备合金 195 

15.1　制备多晶硅金属硅化物（polycide） 195 

15.2　制备自对准金属硅化物（salicide） 196 

15.2.1　制备Ti硅化物 197 

15.2.2　制备Co硅化物 198 

15.2.3　制备NiPt硅化物 199 

15.3　自对准硅化物阻挡层（SAB）技术 199 

第5篇  集成电路工艺中的“除法” 

第16章　深紫外（DUV）光刻 202 

16.1　光刻概述 202 

16.1.1　光刻原理 202 

16.1.2　光刻参数 204 

16.1.3　光刻成本 204 

16.2　光刻工艺流程 205 

16.3　气相成底膜处理 209 

16.4　旋涂光刻胶 210 

16.4.1　光刻胶的组成 210 

16.4.2　光刻胶的特性 211 

16.4.3　对光刻胶的要求 212 

16.4.4　光刻胶的涂敷 212 

16.5　软烘 213 

16.6　对准曝光 214 

16.6.1　光刻光源 214 

16.6.2　曝光关键参数 216 

16.6.3　相移掩膜技术 218 

16.6.4　光学临近修正 219 

16.6.5　浸没式光刻技术 220 

16.7　曝光后烘焙 220 

16.8　显影 222 

16.9　坚膜烘焙 223 

16.10　图案检查 224 

16.11　光刻设备 224 

16.11.1　接触式光刻机 225 

16.11.2　接近式光刻机 225 

16.11.3　扫描投影光刻机 226 

16.11.4　分步重复光刻机 226 

16.11.5　步进扫描光刻机 227 

16.12　硬掩膜技术 228 

16.13　双重图案曝光与多重图案曝光技术 229 

16.14　光刻质量检查 230 

16.14.1　光刻胶质量检查 230 

16.14.2　对准和曝光质量检查 231 

16.14.3　显影质量检查 232 

16.15　光刻安全 234 

第17章　极紫外（EUV）光刻 235 

17.1　EUV光刻原理 235 

17.2　EUV光刻优点 236 

17.3　EUV光刻面临的挑战 237 

17.4　EUV光刻设备 239 

17.5　EUV光刻技术展望 241 

第18章　纳米压印——下一代光刻技术 243 

18.1　纳米压印技术的原理 243 

18.2　纳米压印技术的发展 245 

18.3　纳米压印技术的应用 249 

18.4　纳米压印设备 250 

第19章　其他光刻技术 252 

19.1　电子束光刻技术 252 

19.2　离子束光刻技术 253 

19.3　X射线光刻技术 254 

19.4　定向自组装技术 255 

第6篇  未来的集成电路工艺 

第20章　集成电路工艺发展趋势 258 

20.1　未来集成电路的应用领域 258 

20.2　未来的集成电路工艺发展趋势 258 

第21章　集成电路产业中的“卡脖子”问题 264 

21.1　集成电路制造领域 264 

21.2　集成电路设计领域 265 

附录 267 

参考文献 272