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第1篇 综述与题材 1

第1章 微电子制造引论 2

1.1 微电子工艺：一个简单的例子 4

1.2 单项工艺与工艺技术 6

1.3 本课程教程 7

1.4 小结 8

第2章 半导体衬底 9

2.1 相图和固溶度° 9

2.2 结晶学和晶体结构° 12

2.3 晶体缺陷 14

2.4 直拉法（Czochralski法）单晶生长 19

2.5 Bridgman法生长GaAs 27

2.6 区熔法单晶生长 28

2.7 圆片的制备和规格 30

2.8 小结及未来趋势 32

习题 32

参考文献 33

第2篇 单项工艺1：热处理和离子注入 37

第3章 扩散 38

3.1 一维费克扩散方程 38

3.2 扩散的原子模型 40

3.3 费克定律的分析解 44

3.4 简单理论的修正 46

3.5 常见杂质的扩散系数 47

3.6 扩散分布的分析 51

3.7 SiO2中的扩散 58

3.8 扩散系统 59

3.9 扩散分布的SUPREM模拟 60

3.10 小结 63

习题 63

参考文献 64

第4章 热氧化 66

4.1 迪尔和格罗夫氧化模型 66

4.2 线性和抛物线速率系数 68

4.3 初始阶段的氧化 71

4.4 SiO2的结构 73

4.5 SiO2的特性 75

4.6 掺杂杂质对氧化和多晶氧化过程的影响 81

4.7 氧化诱生堆垛层错 85

4.8 替代的栅绝缘层＋ 86

4.9 氧化系统 88

4.10 SUPREM氧化＋ 90

4.11 小结 92

习题 93

参考文献 94

第5章 离子注入 97

5.1 理想化的离子注入系统 97

5.2 库仑散射° 103

5.3 垂直投影射程 104

5.4 沟道效应和横向投影射程 109

5.5 注入损伤 110

5.6 浅结的形成＋ 114

5.7 埋层介质＋ 116

5.8 离子注入系统的问题和关注点 117

5.9 用SUPREM模拟注入的分布＋ 120

5.10 小结 121

习题 121

参考文献 122

第6章 快速热处理 125

6.1 灰体辐射，热交换和光吸收° 126

6.2 高强度光源和反应腔设计 127

6.3 温度测量 131

6.4 热塑应力° 134

6.5 杂质的快速热激活 136

6.6 介质的快速热加工 138

6.7 硅化物和接触的形成 140

6.8 其他的快速热处理系统 141

6.9 小结 142

习题 142

参考文献 143

第3篇 单元工艺2：图形转移 149

第7章 光学光刻 150

7.1 光学光刻概述 150

7.2 衍射° 154

7.3 调制传输函数和光学曝光 157

7.4 光源系统和空间相干 158

7.5 接触式／接近式光刻机 163

7.6 投影光刻机 166

7.7 先进掩模概念＋ 172

7.8 表面反射和驻波 174

7.9 对准 177

7.10 小结 178

习题*178+++参考文献 179

第8章 光刻胶 181

8.1 光刻胶类型 181

8.2 有机材料和聚合物° 181

8.3 DQN正胶的典型反应 184

8.4 对比度曲线 186

8.5 临界调制传输函数 189

8.6 光刻胶的涂敷和显影 189

8.7 二级曝光效应 194

8.8 先进的光刻胶和光刻胶工艺＋ 196

8.9 小结 200

习题 200

参考文献 201

第9章 非光学光刻技术＋ 204

9.1 高能束与物体之间的相互作用° 204

9.2 直写电子束光刻系统 207

9.3 直写电子束光刻概要和展望 215

9.4 X射线源° 216

9.5 接近式X射线系统 219

9.6 薄膜型掩模版 222

9.7 投影式X射线光刻 225

9.8 投影电子束光刻（SCALPEL） 226

9.9 电子束和X射线光刻胶 228

9.10 MOS器件中的辐射损伤 230

9.11 小结 231

习题 232

参考文献 232

第10章 真空科学和等离子体 237

10.1 气体动力学理论° 237

10.2 气体流动及导率 239

10.3 压力范围和真空泵 241

10.4 真空密封和压力测量 248

10.5 直流辉光放电° 250

10.6 射频放电 252

10.7 高密度等离子体 253

10.8 小结 256

习题 256

参考文献 258

第11章 刻蚀 259

11.1 湿法刻蚀 260

11.2 化学机械抛光 265

11.3 等离子刻蚀基本分类 267

11.4 高压等离子刻蚀 267

11.5 离子铣 275

11.6 反应离子刻蚀 278

11.7 反应离子刻蚀中的损伤十 281

11.8 高密度等离子体（HDP）刻蚀 282

11.9 剥离技术 284

11.10 小结 285

习题 286

参考文献 286

第4篇 单项工艺3：薄膜 293

第12章 物理淀积：蒸发和溅射 294

12.1 相图：升华和蒸发° 295

12.2 淀积速率 296

12.3 台阶覆盖 300

12.4 蒸发系统：坩锅加热技术 301

12.5 多组分薄膜 303

12.6 溅射简介 304

12.7 溅射物理° 305

12.8 淀积速率：溅射产额 307

12.9 高密度等离子溅射 310

12.10 形貌和台阶覆盖 312

12.11 溅射方法 315

12.12 特殊材料溅射 317

12.13 淀积膜内的应力 320

12.14 小结 320

习题 321

参考文献 322

第13章 化学气相淀积 326

13.1 一种简单的硅淀积CVD系统 326

13.2 化学平衡和质量作用定律° 327

13.3 气体流动和边界层° 331

13.4 简单CVD系统评价 335

13.5 常压介质CVD 337

13.6 热壁系统中的介质和半导体低压CVD 338

13.7 介质的等离子体增强化学气相淀积（PECVD） 344

13.8 金属CVD＋ 348

13.9 小结 352

习题 352

参考文献 353

第14章 外延生长 357

14.1 圆片清洗和自然氧化物去除 358

14.2 气相外延生长的热动力学 361

14.3 表面反应 365

14.4 掺杂剂的引入 366

14.5 外延生长缺陷 367

14.6 选择性生长＋ 369

14.7 卤化物输运GaAs气相外延 370

14.8 不共度和应变异质外延 371

14.9 金属有机物化学气相淀积（MOCVD） 375

14.10 先进的硅气相外延生长技术 380

14.11 分子束外延技术 383

14.12 BCF理论＋ 388

14.13 气态源MBE和化学束外延＋ 392

14.14 小结 393

习题 393

参考文献 394

第5篇 工艺集成 399

第15章 器件隔离、接触和金属化 401

15.1 PN结隔离和氧化物隔离 401

15.2 LOCOS（硅的局部氧化）技术 405

15.3 沟槽隔离 409

15.4 绝缘体上硅隔离技术 413

15.5 半绝缘衬底 414

15.6 肖特基接触 417

15.7 注入形成的欧姆接触 421

15.8 合金接触 426

15.9 多层金属化 427

15.10 平坦化和先进的互连工艺 432

15.11 小结 436

习题 438

参考文献 439

第16章 CMOS技术 444

16.1 基本长沟道器件特性 444

16.2 早期MOS工艺技术 447

16.3 基本的3um工艺技术 448

16.4 器件等比例缩小 453

16.5 热载流子效应和漏极工程 461

16.6 用于坚固氧化物的工艺 465

16.7 闩锁效应 466

16.8 浅源/漏和特定沟道掺杂 469

16.9 小结 471

习题 471

参考文献 474

第17章 GSAS工艺技术 478

17.1 基本的MESFET工作原理 478

17.2 基本的MESFET工艺技术 479

17.3 数字电路工艺技术 481

17.4 单片微波集成电路技术 487

17.5 调制掺杂场效应晶体管（MODFETs） 491

17.6 光电子器件 492

17.7 小结 495

习题 495

参考文献 496

第18章 硅双极型工艺技术 498

18.1 双极型器件回顾；理想与准理想特性 498

18.2 二阶效应 499

18.3 双极型晶体管的性能 501

18.4 早期的双极型工艺技术 505

18.5 先进的双极型工艺技术 508

18.6 双极型晶体管中的热载流子效应 517

18.7 双极一CMOS兼容工艺技术（BiCMOS） 518

18.8 模拟双极型工艺技术 522

18.9 小结 524

习题 524

参考文献 526

第19章 微机电系统 530

19.1 力学基础知识 531

19.2 薄膜中的应力 533

19.3 机械量到电量的变换 534

19.4 常见MEMS器件力学性质 539

19.5 体微机械制造中的刻蚀技术 542

19.6 体微机械工艺流程 550

19.7 表面微机械制造基础 555

19.8 表面微机械加工工艺流程 559

19.9 MEMS执行器 562

19.10 大高宽比的微系统技术 566

19.11 小结 568

习题 569

参考文献 570

第20章 集成电路制造 574

20.1 成品率的预测和追踪 575

20.2 颗粒控制 580

20.3 统计过程控制 582

20.4 全因素试验和ANOVA 584

20.5 试验设计 587

20.6 计算机集成制造 590

20.7 小结 592

习题 593

参考文献 593

附录A 缩写与通用符号 595

附录B 部分半导体材料性质 602

附录C 物理常数 603

附录D 单位转换因子 605

附录E 误差函数的一些性质 608

附录F F数 612

附录G SUPREM指令 614