芯片制造 半导体工艺与设备

第1章导论1

1.1集成电路的发展历史1

1.1.1世界上**个集成电路1

1.1.2摩尔定律5

1.1.3集成电路的产业发展规律与节点7

1.1.4摩尔定律的终结或超摩尔时代11

1.2集成电路产业的发展15

1.2.1集成电路产业链15

1.2.2晶圆代工17

1.2.3集成电路产业结构变迁17

参考文献20

第2章集成电路制造工艺及生产线22

2.1集成电路制造技术22

2.1.1芯片制造22

2.1.2工艺划分25

2.1.3工艺技术路线25

2.2集成电路生产线发展的历程与设计27

2.2.1国外集成电路生产线发展情况27

2.2.2国内集成电路生产线发展情况29

2.2.3集成电路生产线的工艺设计30

2.3集成电路生产线的洁净系统32

2.3.1洁净室系统32

2.3.2空调系统33

2.3.3循环冷却水系统35

2.3.4真空系统36

2.3.5排气系统37

2.4集成电路生产线的发展趋势38

参考文献39

第3章晶圆制备与加工41

3.1简介41

3.2硅材料42

3.2.1为什么使用硅材料42

3.2.2晶体结构与晶向42

3.3晶圆制备44

3.3.1直拉法与直拉单晶炉45

3.3.2区熔法与区熔单晶炉46

3.4晶圆加工与设备48

3.4.1滚磨49

3.4.2切断50

3.4.3切片51

3.4.4硅片退火54

3.4.5倒角55

3.4.6研磨55

3.4.7抛光57

3.4.8清洗与包装59

参考文献60

第4章加热工艺与设备61

4.1简介61

4.2加热单项工艺62

4.2.1氧化工艺62

4.2.2扩散工艺64

4.2.3退火工艺65

4.3加热工艺的硬件设备66

4.3.1扩散设备66

4.3.2高压氧化炉69

4.3.3快速退火处理设备70

参考文献73

第5章光刻工艺与设备74

5.1简介74

5.2光刻工艺75

5.3光掩模与光刻胶材料77

5.3.1光掩模的发展77

5.3.2光掩模基板材料78

5.3.3匀胶铬版光掩模79

5.3.4移相光掩模80

5.3.5极紫外光掩模81

5.3.6光刻胶82

5.3.7光刻胶配套试剂83

5.4光刻设备84

5.4.1光刻技术的发展历程84

5.4.2接触/接近式光刻机86

5.4.3步进重复光刻机87

5.4.4步进扫描光刻机89

5.4.5浸没式光刻机92

5.4.6极紫外光刻机93

5.4.7电子束光刻系统95

5.4.8纳米电子束直写系统96

5.4.9晶圆片匀胶显影设备98

5.4.10湿法去胶系统101

参考文献103

第6章刻蚀工艺及设备105

6.1简介105

6.2刻蚀工艺106

6.2.1湿法刻蚀和清洗106

6.2.2干法刻蚀和清洗 108

6.3湿法刻蚀与清洗设备110

6.3.1槽式晶圆片清洗机110

6.3.2槽式晶圆片刻蚀机112

6.3.3单晶圆片湿法设备113

6.3.4单晶圆片清洗设备114

6.3.5单晶圆片刻蚀设备116

6.4干法刻蚀设备117

6.4.1等离子体刻蚀设备的分类117

6.4.2等离子体刻蚀设备120

6.4.3反应离子刻蚀设备122

6.4.4磁场增强反应离子刻蚀设备123

6.4.5电容耦合等离子体刻蚀设备125

6.4.6电感耦合等离子体刻蚀设备127

参考文献129

第7章离子注入工艺及设备131

7.1简介131

7.2离子注入工艺132

7.2.1基本原理132

7.2.2离子注入主要参数135

7.3离子注入设备137

7.3.1基本结构137

7.3.2设备技术指标145

7.4损伤修复148

参考文献148

第8章薄膜生长工艺及设备149

8.1简介149

8.2薄膜生长工艺151

8.2.1物理气相沉积及溅射工艺151

8.2.2化学气相沉积工艺152

8.2.3原子层沉积工艺152

8.2.4外延工艺154

8.3薄膜生长设备154

8.3.1真空蒸镀设备154

8.3.2直流物理气相沉积设备156

8.3.3射频物理气相沉积设备158

8.3.4磁控溅射设备159

8.3.5离子化物理气相沉积设备161

8.3.6常压化学气相沉积设备163

8.3.7低压化学气相沉积设备164

8.3.8等离子体增强化学气相沉积设备164

8.3.9原子层沉积设备165

8.3.10分子束外延系统167

8.3.11气相外延系统168

8.3.12液相外延系统169

参考文献171

第9章封装工艺及设备172

9.1简介172

9.2芯片级封装173

9.2.1圆片减薄机173

9.2.2砂轮划片机174

9.2.3激光划片机178

9.3元器件级封装181

9.3.1粘片机181

9.3.2引线键合机182

9.4板卡级封装185

9.4.1塑封机185

9.4.2电镀及浸焊生产线186

9.4.3切筋成型机187

9.4.4激光打印设备187

参考文献188