现代集成电路制造技术

第1章硅（Si）晶片处理概论1

1.1简介1

1.2大规模集成电路的产生2

1.3洁净室4

1.4半导体材料7

1.5晶体结构8

1.6晶体缺陷10

1.7硅的属性及其提纯14

1.8单晶硅制造15

1.8.1直拉法晶体生长技术16

1.8.2区熔技术20

1.9硅整形21

1.10晶片加工注意事项24

1.11本章小结25

题25

参考文献25

第2章外延29

2.1简介29

2.2液相外延30

2.3气相外延/化学气相沉积33

2.3.1生长模型及理论34

2.3.2生长化学35

2.3.3掺杂36

2.3.4反应装置38

2.4缺陷38

2.5化学气相沉积硅外延的技术问题40

2.5.1均匀性/质量40

2.5.2埋层图案转移40

2.6自掺杂44

2.7选择性外延45

2.8低温外延45

2.9物理气相沉积46

2.10缘体上硅（SOI）49

2.11蓝宝石上硅（SOS）50

2.12二氧化硅基硅51

2.13本章小结51

题52

参考文献52

第3章氧化55

3.1简介55

3.2生长和动力学57

3.2.1干法氧化58

3.2.2湿法氧化58

3.3硅氧化层的生长速率60

3.4杂质对氧化速率的影响64

3.5氧化层性质65

3.6氧化层电荷66

3.7氧化技术67

3.8氧化层厚度测量68

3.9氧化炉70

3.10本章小结72

题72

参考文献73

第4章光刻75

4.1简介75

4.2光学光刻77

4.3接触式光学光刻77

4.4接近式光学光刻78

4.5投影式光学光刻79

4.6掩模82

4.7光掩模制造83

4.8相移掩模84

4.9光刻胶85

4.10图案转移88

4.11基于粒子的光刻90

4.11.1电子束光刻90

4.11.2电子物质相互作用91

4.12离子束光刻93

4.13紫外光刻94

4.14X射线光刻95

4.15光刻技术的比较97

4.16本章小结98

题98

参考文献99

第5章蚀刻102

5.1简介102

5.2蚀刻参数102

5.3湿法蚀刻工艺103

5.4硅蚀刻105

5.5二氧化硅蚀刻107

5.6铝蚀刻108

5.7干法蚀刻工艺109

5.8等离子蚀刻工艺109

5.8.1等离子化学蚀刻工艺111

5.8.2溅射蚀刻工艺112

5.8.3反应离子蚀刻（RIE）工艺112

5.9电感耦合等离子体蚀刻（ICP）113

5.10干法蚀刻（等离子蚀刻）和湿法蚀刻的缺点114

5.11蚀刻反应实例114

5.12剥离116

5.13本章小结118

题118

参考文献118

第6章扩散124

6.1简介124

6.2扩散的原子机制125

6.2.1置换扩散125

6.2.2间隙扩散125

6.3菲克扩散定律126

6.4扩散分布128

6.4.1恒定源浓度分布128

6.4.2有限源扩散或高斯扩散130

6.5两步扩散工艺131

6.5.1本征和非本征扩散132

6.5.2锑在硅中的扩散率133

6.5.3砷在硅中的扩散率134

6.5.4硼在硅中的扩散率134

6.5.5磷在硅中的扩散率136

6.6发射推进效应137

6.7场辅助扩散138

6.8扩散系统139

6.9氧化物掩模143

6.10氧化物生长过程中的杂质再分布144

6.11横向扩散146

6.12多晶硅中的扩散146

6.13测量技术147

6.13.1染色147

6.13.2电容电压（CV）图148

6.13.3四探针（FPP）148

6.13.4二次离子质谱（SIMS）149

6.13.5扩展电阻探针（SRP）149

6.14本章小结150

题150

参考文献150

第7章离子注入154

7.1简介154

7.2离子注入机156

7.2.1气体系统156

7.2.2电机系统156

7.2.3真空系统157

7.2.4控制系统157

7.2.5射线系统157

7.3离子注入阻止机制159

7.4离子注入的射程与分布161

7.5掩模厚度163

7.6离子注入掺杂轮廓164

7.7火166

7.7.1炉内火166

7.7.2快速热火（RTA）167

7.8浅结形成169

7.8.1低能量注入169

7.8.2斜离子束170

7.8.3硅化物与多晶硅注入170

7.9高能量注入171

7.10埋层缘层172

7.11本章小结173

题173

参考文献174

第8章薄膜沉积：电介质、多晶硅和金属化179

8.1简介179

8.2物理气相沉积（PVD）180

8.2.1蒸发180

8.2.2溅射181

8.3化学气相沉积（CVD）182

8.4二氧化硅185

8.5氮化硅188