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绪论 1

第一章 衬底制备 4

1-1 衬底材料 4

一、晶体缺陷和非掺杂杂质的影响 4

二、杂质分布不均匀的影响 8

三、杂质补偿的影响 8

1-2 单晶切割 9

一、单晶定向 9

二、单晶切割 15

1-3 单晶片研磨 16

一、研磨原理 17

二、研磨方法 18

一、抛光方法 19

1-4 单晶片抛光 19

二、抛光质量的检验 22

第二章 外延 24

2-1 硅外延的基本原理 24

一、外延生长过程和热力学原理 25

二、生长动力学原理 28

三、气相质量转移 31

四、堆垛层错 35

五、氯化氢气相抛光 37

六、外延层中的掺杂 39

七、外延过程中的杂质再分布和自掺杂效应 42

八、外延条件的选择和克服自掺杂的途径 45

一、电阻率的检验 49

2-2 外延层性能的检验 49

二、杂质浓度分布的检验 50

三、外延层厚度的检验 52

四、夹层的检验 53

五、表面缺陷的检验 53

2-3 在蓝宝石、尖晶石上的硅外延 55

一、绝缘衬底的选择 55

二、SOS外延生长 57

三、SOS外延层的质量讨论 58

2-4 砷化镓外延 59

一、三氯化砷气相外延 59

二、液相外延 62

三、分子束外延 63

一、热生长氧化法 65

第三章 氧化 65

3-1 二氧化硅膜的制备及其原理 65

二、热氧化生长动力学 68

三、热分解淀积氧化膜法 71

四、其它氧化方法 73

3-2 二氧化硅膜的结构 74

3-3 二氧化硅膜的性质 76

一、二氧化硅的物理性质 76

二、二氧化硅的化学性质 78

3-4 二氧化硅-硅界面的物理性质 79

一、热氧化时杂质在界面上的再分布 79

3-5 二氧化硅膜质量的检验 80

一、氧化层膜厚的测定 80

二、反型层现象 80

二、氧化膜缺陷的检验 83

第四章 扩散 84

4-1 扩散原理 84

一、扩散的本质 84

二、扩散系数 85

三、扩散机构 87

4-2 扩散方程 88

一、扩散方程的建立 88

二、扩散方程解的物理意义 89

三、实际分布与理论分布存在差异的讨论 93

4-3 扩散方法 97

一、液态源扩散 98

二、箱法扩散 100

三、固态氮化硼扩散 100

四、氧化物源扩散 101

五、二氧化硅乳胶源涂层扩散 103

4-4 扩散层的质量分析与检验 103

一、结深(xf) 103

二、薄层电阻 107

三、表面杂质浓度 110

四、击穿电压 112

五、β值 114

4-5 离子注入掺杂技术 115

一、离子注入的基本原理 116

三、离子注入的沟道渗透效应 117

二、离子注入的杂质分布 117

四、离子注入的退火处理 118

五、离子注入的掩蔽技术 118

六、离子注入的主要设备 118

第五章 隔离 121

5-1 pn结隔离 121

一、pn结隔离的原理 121

二、几种常见的pn结隔离特性的分析 125

三、pn结隔离的优缺点 126

四、改进的pn结隔离 126

5-2 介质隔离 128

一、二氧化硅介质隔离 128

二、V型糟介质隔离 132

一、等平面隔离 134

5-3 pn结-介质混合隔离 134

二、多孔硅氧化隔离 135

三、V型槽隔离 137

第六章 光刻 138

6-1 光致抗蚀剂 138

一、光致抗蚀剂的结构性质 138

二、光致抗蚀剂的种类和感光机理 139

三、对光致抗蚀剂性能的要求 142

四、光刻胶的配制 144

6-2 光刻工艺原理 145

一、涂胶 145

二、前烘 145

三、曝光 146

四、显影 146

六、腐蚀 147

五、坚膜 147

七、去胶 153

6-3 光刻缺陷 154

一、浮胶 154

二、毛刺和钻蚀 155

三、针孔 155

四、小岛 155

6-4 其它曝光技术简介 156

一、光学曝光方法的改进 156

二、电子束曝光和X射线曝光 157

7-1 制版工艺的光学基础 163

一、成象原理 163

第七章 制版 163

二、照相物镜的特性 164

三、图形的反差与过渡区 165

7-2 超微粒干版的制备与显象原理 166

一、超微粒干版的制备 166

二、超微粒干版的显象原理 170

三、“PD”版 174

7-3 制版工艺 176

一、原图绘制 177

二、初缩 178

三、精缩兼分步重复 178

四、复印 179

7-4 自动制版简介 182

一、光学图形发生器 182

二、电子束图形发生器 183

三、激光图形发生器 185

第八章 表面钝化 187

8-1 二氧化硅-硅系统中的电荷 187

一、可动正离子 187

二、固定电荷 188

三、界面态 190

四、陷阱缺陷 193

五、氧化物外表面电荷 193

六、SiO2-Si系统中的电荷综述 194

8-2 氯化氢氧化工艺 195

一、氯化氢氧化的作用 196

二、氯化氢氧化工艺 197

一、磷硅玻璃膜的作用 198

8-3 磷硅玻璃钝化工艺 198

二、PSG膜的制备 200

8-4 氮化硅钝化工艺 200

一、氮化硅膜的性质 200

二、氮化硅膜的制备 202

8-5 三氧化二铝钝化工艺 204

一、三氧化二铝的主要性质 204

二、三氧化二铝钝化膜的制备 205

8-6 低温钝化技术及半绝缘多晶硅钝化膜 208

一、低温钝化技术 208

二、半绝缘多晶硅钝化膜 208

第九章 电极制备及封装 211

9-1 欧姆接触 211

一、欧姆接触的原理 211

二、欧姆接触的制备方法 213

9-2 蒸发与溅射 215

一、真空蒸发 216

二、电子束蒸发 222

三、溅射 224

9-3 多层电极与多层布线 226

一、多层电极 226

二、多层布线 229

9-4 键合与封装 232

一、键合 232

二、封装 234

第十章 可靠性基本原理 236

10-1 可靠性的定义与基本参量 236

一、可靠度 236

四、瞬时失效率 237

五、平均寿命 237

二、累积失效率 237

三、失效密度 237

10-2 半导体器件的失效规律与常用寿命分布 238

一、半导体器件的失效规律 238

二、常用寿命分布 239

10-3 可靠性试验数据处理原理 242

一、威布尔概率纸 243

二、正态概率纸 245

三、对数正态概率纸 245

10-4 加速寿命试验原理 247

一、加速寿命试验的理论基础 247

二、加速寿命试验 250

10-5 抽样试验原理 252

一、单式抽样 253

二、寿命试验的抽样计算 254

10-6 工艺筛选原理 255

一、筛选条件的选择 255

二、筛选试验的种类与工作原理 256

第十一章 失效分析 262

11-1 失效模式 262

11-2 失效机理 262

一、概述 262

二、表面劣化失效 263

三、金属化系统的失效 266

四、二次击穿失效 269

五、与设计有关的失效 269

六、MOS电路和LSI电路的特殊失效 271

七、辐射引起的失效 272

11-3 失效分析法 273

一、分析过程 273

二、基本电测试分析 274

三、理化分析 278

第十二章 质量控制 282

12-1 环境控制 282

一、污染来源与环境净化 282

二、环境监控 283

12-2 工艺控制 288

一、镜检 288

二、微电子测试图 292

三、质量控制图 300