硅基集成芯片制造工艺原理

图书标准信息

• 作者 李炳宗；茹国平；屈新萍；蒋玉龙
• 出版社 复旦大学出版社
• 出版时间 2021-11
• 版次 1
• ISBN 9787309149951
• 定价 298.00元
• 装帧 精装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 字数 1.39千字

【内容简介】

自1958年集成电路诞生以来，硅基集成芯片制造技术迅速发展，现今已经进入亚5nm时代。硅基芯片制造技术可以概括为一系列微细加工硅片技术，这些愈益精密的微细加工技术持续创新与升级，源于20世纪初以来现代物理等物质科学知识的长期积累。充分了解各种微细加工技术背后的科学原理，是理解和掌握集成芯片制造工艺技术的基础。
  全书共20章。前8章概述硅基集成芯片从小规模到极大规模集成的创新演进路径，分析集成芯片制造技术快速升级换代的独特规律，研判器件微小型化技术与摩尔规律的内在联系，并对半导体物理和晶体管原理基础理论知识作概要讨论。后12章分别阐述热氧化、硅单晶与外延生长及SOI晶片、精密图形光刻、扩散掺杂、离子注入与快速退火、PVD与CVD及ALD薄膜淀积、高密度等离子体刻蚀、金属硅化物自对准接触和多层金属互连等多种集成芯片微细加工关键技术，着力分析讨论各种微细加工技术的物理、化学基础原理与规律，其间对制造工艺中广泛应用的真空技术与等离子体技术作概要介绍。本书特别关注进入21世纪以来正在发展的集成芯片制造技术的新结构、新材料、新工艺和新趋势，介绍包括高密度超微立体晶体管和纳米CMOS等集成器件的典型结构与制造工艺。
  Abstract
   This book focuses on the Si micro-fabrication technology. Since the invention of integrated circuits (IC) in 1958, the Si micro-fabrication technology has been developing rapidly thanks to the advances in modern physics and other fundamental sciences from the beginning of the 20th century. Fully understanding the scientific principles underlying the various micro-fabrication technologies is the basis for studying and mastering the Si IC chip process technology.
   This book consists of 20 chapters. The first 8 chapters outline the evolution and innovation of the CMOS and bipolar IC process technology over the past six decades, analyze the unique law of Si IC micro-fabrication technology evolution, discuss the relationship between the scaling-down principle and the Moore’s Law, and review the basic theories of semiconductor physics and transistors. The following 12 chapters elaborate on such key process technologies of Si IC chips as thermal oxidation, Si epitaxial growth and SOI material, lithography, dopant diffusion, ion implant and RTA, PVD/CVD/ALD thin films, high density plasma etching, salicide contact and multi-level interconnection. The physical and chemical principles underlying the micro-fabrication technology are analyzed and discussed for better understanding. Besides, more attention is paid to the fabrication technology of nano-CMOS chips with new structures and materials.

【目录】

 序言
前言
第1章  集成电路芯片制造技术演进及规律
  1.1  晶体管和集成电路的发明
    1.1.1  晶体管的发明
    1.1.2  集成电路的发明
    1.1.3  MOS集成器件技术基础的建立
  1.2  集成芯片制造技术的快速演进
    l.2.1  平面集成工艺趋于成熟
    1.2.2  大规模集成基础工艺及产品开发
    1.2.3  VLSI集成工艺技术与产品发展
    1.2.4  ULSI集成芯片技术演进
    1.2.5  SLSI集成与SOC芯片技术发展
    l.2.6  纳米CMOS与三维集成技术演进
  1.3  集成电路技术进步的基本规律
    1.3.1  器件微小型化规律——按比例缩微原理
    1.3.2  集成器件指数增长规律——摩尔定律
  1.4  微细加工工艺——集成电路技术进步途径
    1.4.1  物质科学成果——微细加工工艺技术的基础
    1.4.2  能束技术——微细加工工艺的核心技术
    l.4.3  微细加工工艺进步依赖多种新材料研发
    1.4.4  自对准器件结构和工艺——形成微结构的重要途径
    1.4.5  集成芯片制造——多种现代科学技术的有机结合
  1.5  硅与硅基薄膜——集成电路芯片技术快速发展的材料基础
    1.5.1  硅——多种优良物理、化学性质的独特结合体
    1.5.2  硅的优异可加工性
    1.5.3  难得的硅基薄膜材料体系
    l.5.4  自然智能元素与人工智能元素
  1.6  科研／产业结合与创新——集成电路技术发展的源泉
    1.6.1  研究、开发、生产、应用四要素结合
    1.6.2  促进科研与产业密切结合的半导体技术路线图
    1.6.3  材料、结构、工艺创新推动纳米CMOS技术与产业新发展
    1.6.4  半导体技术的多向扩展与异质集成
    思考题
    参考文献
第2章  半导体材料的基本性能
  2.1  固体材料的导电性能与能带
    2.1.1  原子结构与价电子
    2.1.2  从能级到能带
    2.1.3  导体、半导体和绝缘体的能带区别
  2.2  半导体的晶体结构
    2.2.1  金刚石结构与闪锌矿结构
    2.2.2  晶体的晶向与晶面
  2.3  半导体的能带结构
    2.3.1  硅、锗和砷化镓的能带与波矢
    2.3.2  电子和空穴的有效质量
  2.4  半导体的杂质和缺陷
    2.4.1  杂质类型
    2.4.2  施主和受主的杂质能级及电离能
    2.4.3  半导体导电类型
    2.4.4  半导体中的缺陷
  2.5  半导体中的载流子
    2.5.1  载流子的玻尔兹曼统计分布规律
    2.5.2  本征载流子浓度及其随温度变化
    2.5.3  杂质半导体载流子浓度及其随温度变化
    2.5.4  简并半导体载流子的费米统计分布规律
  2.6  载流子散射与迁移率
    2.6.1  载流子散射机制
    2.6.2  载流子散射弛豫时间与迁移率
    2.6.3  杂质散射和晶格散射
    2.6.4  载流子迁移率与杂质浓度及温度的依赖关系
  2.7  载流子的漂移运动和扩散运动
    2.7.1  载流子漂移运动
    2.7.2  载流子扩散运动
    2.7.3  迁移率和扩散系数的爱因斯坦关系
  2.8  非平衡载流子产生、复合与寿命
    2.8.1  非平衡载流子注入
……
第3章  集成电路基础器件
第4章  集成芯片制造基本技术
第5章  CMOS集成芯片基本工艺
第6章  双极型和BiCMOS集成芯片基本工艺技术
第7章  集成芯片器件缩微原理及其实现
第8章  纳米CMOS集成芯片工艺技术
第9章  硅单晶和硅基晶片制备
第10章  SiO2和高k介质薄膜
第11章  精密图形光刻技术
第12章  杂质扩散
第13章  离子注入与快速退火
第14章  集成芯片制造工艺中的真空技术
第15章  集成芯片制造工艺中的等离子体技术
第16章  薄膜与物理气相淀积技术
第17章  化学气相淀积与原子层淀积薄膜技术
第18章  刻蚀工艺
第19章  金属硅化物与集成芯片接触工艺
第20章  多层金属互连技术
附录

精彩内容
自1958年集成电路诞生以来，硅基集成芯片制造技术迅速发展，现今已经进入亚5nm时代。硅基芯片制造技术可以概括为一系列微细加工硅片技术，这些愈益精密的微细加工技术持续创新与升级，源于20世纪初以来现代物理等物质科学知识的长期积累。充分了解各种微细加工技术背后的科学原理，是理解和掌握集成芯片制造工艺技术的基础。
  全书共20章。前8章概述硅基集成芯片从小规模到极大规模集成的创新演进路径，分析集成芯片制造技术快速升级换代的独特规律，研判器件微小型化技术与摩尔规律的内在联系，并对半导体物理和晶体管原理基础理论知识作概要讨论。后12章分别阐述热氧化、硅单晶与外延生长及SOI晶片、精密图形光刻、扩散掺杂、离子注入与快速退火、PVD与CVD及ALD薄膜淀积、高密度等离子体刻蚀、金属硅化物自对准接触和多层金属互连等多种集成芯片微细加工关键技术，着力分析讨论各种微细加工技术的物理、化学基础原理与规律，其间对制造工艺中广泛应用的真空技术与等离子体技术作概要介绍。本书特别关注进入21世纪以来正在发展的集成芯片制造技术的新结构、新材料、新工艺和新趋势，介绍包括高密度超微立体晶体管和纳米CMOS等集成器件的典型结构与制造工艺。
  Abstract     This book focuses on the Si micro-fabrication technology. Since the invention of integrated circuits (IC) in 1958, the Si micro-fabrication technology has been developing rapidly thanks to the advances in modern physics and other fundamental sciences from the beginning of the 20th century. Fully understanding the scientific principles underlying the various micro-fabrication technologies is the basis for studying and mastering the Si IC chip process technology.
  This book consists of 20 chapters. The first 8 chapters outline the evolution and innovation of the CMOS and bipolar IC process technology over the past six decades, analyze the unique law of Si IC micro-fabrication technology evolution, discuss the relationship between the scaling-down principle and the Moore‘s Law, and review the basic theories of semiconductor physics and transistors. The following 12 chapters elaborate on such key process technologies of Si IC chips as thermal oxidation, Si epitaxial growth and SOI material, lithography, dopant diffusion, ion implant and RTA, PVD/CVD/ALD thin films, high density plasma etching, salicide contact and multi-level interconnection. The physical and chemical principles underlying the micro-fabrication technology are analyzed and discussed for better understanding. Besides, more attention is paid to the fabrication technology of nano-CMOS chips with new structures and materials.