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第一章　硅的晶体结构 5

1.1　硅晶体结构的特点 5

1.2　硅晶体中的缺陷和杂质 10

1.2.1　点缺陷 10

1.2.2　线缺陷 12

1.2.3　面缺陷和体缺陷 13

1.2.4　硅中的杂质 13

1.2.5　杂质在硅晶体中的溶解度 16

1.3 切克劳斯基（CZ）晶体生长 17

1.3.1　晶体生长理论 17

1.3.2　晶体生长规范 21

1.3.3　杂质和缺陷的考虑 24

1.3.4　晶体的特性和检验 26

1.4　硅的整形 27

1.4.1　整形加工 27

1.4.2　腐蚀 29

1.4.3　抛光 30

1.5　小结与展望 32

参考文献 35

第二章　光刻 37

2.1　光刻工艺流程 38

2.1.1　光刻胶 38

2.1.2　涂胶 39

2.1.3　前烘（软烤） 40

2.1.4　曝光 41

2.1.5　烘烤 42

2.1.6　显影 42

2.1.7　坚膜 42

2.2　分辨率 43

2.3　紫外线曝光 44

2.4　X射线曝光与电子束曝光 46

2.4.1　X射线曝光 46

2.4.2　电子束曝光 47

2.5　小结与展望 48

参考文献 49

第三章　掺杂 50

3.1 扩散 51

3.1.1 固体中的扩散模型 51

3.1.2　菲克一维扩散模型 52

3.2　测量技术 56

3.2.1　结深和薄层电阻 56

3.2.2　剖面分布测量 57

3.3 离子注入 61

3.3.1　原理 62

3.3.2　设备 66

3.3.3　工艺技术 72

3.3.4　应用 74

3.4　小结与展望 75

参考文献 77

第四章　氧化及热处理 80

4.1　二氧化硅的结构及性质 80

4.1.1　结构 80

4.1.2　二氧化硅的主要性质 81

4.1.3　二氧化硅的掩蔽作用 82

4.2　硅的热氧化 85

4.2.1　干氧氧化 86

4.2.2　水汽氧化 86

4.3　椭偏光法测量二氧化硅薄膜厚度 87

4.2.3　湿氧氧化 87

4.4 热处理 90

4.4.1　退火 90

4.4.2　硅化反应 90

4.4.3　熔流 91

4.4.4　固化 91

4.5　快速热处理 91

4.6　小结与展望 93

参考文献 94

5.1.2　形成晶核 96

5.1.1　沉积现像 96

第五章　薄膜工艺基础与物理气相沉积 96

5.1　薄膜沉积原理 96

5.1.3　晶粒成长 99

5.1.4　聚结 99

5.1.5　缝道填补与沉积膜成长 100

5.1.6　杂质的影响 101

5.1.7　沉积理论总结 101

5.2　超大规模集成电路中的铝膜 102

5.2.1　Al/Si接触及其改进 103

5.2.2　电迁移现像 109

5.3　物理气相沉积（PVD） 114

5.4.1　辉光放电的性质 115

5.4　溅射沉积 115

5.4.2　溅射物理 117

5.4.3　溅射沉积膜的生长 121

5.4.4　射频溅射 122

5.4.5　磁控溅射 125

5.4.6　偏置溅射 128

5.4.7　阻挡金属的溅射镀膜 129

5.4.8　钛的应用 130

5.5　溅射沉积镀膜设备 131

5.6　小结与展望 133

参考文献 135

6.1.1　复相生产薄膜的过程 137

第六章　化学汽相沉积（CVD） 137

6.1　化学汽相沉积原理 137

6.1.2　Grove模型 138

6.1.3　边界层与质量转移系数 139

6.2　外延 141

6.3　介电材料CVD 144

6.3.1　二氧化硅 144

6.3.2　磷硅玻璃与硼磷硅玻璃 148

6.3.3　氮化硅 150

6.4　多晶硅CVD 151

6.4.1　沉积变量 151

6.4.2　结构 153

6.4.3　掺杂多晶硅 154

6.4.4　多晶硅的氧化 155

6.4.5　多晶硅的性质 156

6.5　金属材料CVD 156

6.5.1　硅化钨 157

6.5.2　钨 158

6.6　CVD反应室 159

6.6.1 常压及亚常压化学汽相沉积反应室 159

6.6.2　低压化学汽相沉积（LPCVD）反应室 159

6.6.3　等离子体增强型化学汽相沉积（PECVD）反应室 161

6.7　小结与展望 161

参考文献 163

第七章　刻蚀 166

7.1 超大规模集成电路对图形转移的要求 166

7.2　等离子体增强刻蚀（干法刻蚀）原理 168

7.3　二氧化硅的刻蚀 169

7.3.1　氧的作用 169

7.3.2　氢的作用 170

7.3.3　选择性 170

7.3.4　反应气体 171

7.4　氮化硅的刻蚀 172

7.5　多晶硅化金属（Polycide）的刻蚀 172

7.6　铝及铝合金的刻蚀 173

7.6.1　铝的刻蚀 174

7.6.2　硅与铜的去除 174

7.6.3　铝合金的腐蚀 175

7.7　钨的回蚀 175

7.8　湿法刻蚀 177

7.9　终点检测和损伤 178

7.9.1　光发射分光仪法 178

7.9.2　激光干涉测量法 178

7.9.3　等离子体引起的损伤 179

7.9.4　等离子体工艺引起的微粒污染 179

7.10　小结与展望 180

参考文献 181

第八章　平坦化及多重内连线工艺 183

8.1　旋涂玻璃法（SOG） 183

8.2　化学机械抛光（CMP） 189

8.3　多重金属化 198

8.4　小结与展望 205

参考文献 207

第九章　超大规模集成电路工艺汇总 210

9.1　简介 210

9.2　超大规模集成电路基本工艺模块及器件 210

9.2.1 简介 210

9.2.2 阱结构 211

9.2.3　隔离 213

9.2.4　漏极工程 215

9.2.5　浅结 218

9.2.6 自对准硅化 219

9.2.7　局部互连 220

9.2.8　自对准结构和接触 222

9.2.9　多层互连 222

9.3　CMOS技术 223

9.3.1　简介 223

9.3.2　生产工艺流程 224

9.3.3　特殊考虑 226

9.4.1　简介 228

9.4　双极技术 228

9.4.2　标准双极工艺 229

9.4.3 自对准双极结构和生产 229

9.4.4　特殊考虑 231

9.5　BiCMOS技术 233

9.5.1　简介 233

9.5.2　不同的工艺设计方法 233

9.5.3　生产工艺流程 233

9.5.4　特殊考虑 238

9.6　MOS存储器技术 239

9.6.1 动态随机存取存储器（DRAM）工艺技术 239

9.6.2　静态随机存取存储器（SRAM）工艺技术 241

9.6.3　软错记的考虑 244

9.6.4　其它存储器技术 246

9.7　超大规模集成电路生产工艺汇总的考虑 246

9.7.1　简介 246

9.7.2　设计规则 246

9.7.3　封装密度 247

9.7.4　台阶高度 247

9.7.5　工艺窗口和工艺灵敏度 247

9.7.6　工艺参数监视 248

9.8　小结与展望 249

参考文献 251