集成电路制造与封装基础

目录
**篇 半导体材料与衬底
第1章 半导体的性质 3
1.1 半导体的概述 3
1.1.1 半导体的基本性质 3
1.1.2 半导体的发展应用 4
1.2 半导体的晶体结构和分类 7
1.2.1 半导体的晶体结构 7
1.2.2 半导体的分类 11
1.3 半导体的缺陷 12
1.3.1 点缺陷 13
1.3.2 线缺陷 14
1.3.3 面缺陷 15
1.3.4 体缺陷 16
1.4 半导体的电子状态和能带 16
1.4.1 原子能级和晶体能带 16
1.4.2 晶体的能带结构 18
1.5 半导体的导电机制 19
1.6 半导体的杂质能级 20
1.6.1 施主杂质和施主能级 20
1.6.2 受主杂质和受主能级 21
1.7 半导体的缺陷能级 22
1.7.1 点缺陷能级 22
1.7.2 线缺陷能级 25
习题 26
参考文献 26
第2章 硅和硅片的制备 27
2.1 硅源的合成 27
2.1.1 硅的初级加工 27
2.1.2 硅的中间产物 28
2.2 多晶硅的提纯与制备 32
2.2.1 多晶硅的提纯 32
2.2.2 多晶硅的制备 32
2.3 单晶硅的生长 35
2.3.1 晶体的掺杂 35
2.3.2 直拉法 37
2.3.3 区熔法 39
2.3.4 其他的制备方法 41
2.4 硅片的加工 42
2.5 硅片的清洗 47
2.5.1 硅片的干法清洗 47
2.5.2 硅片的湿法清洗 48
2.5.3 新型清洗技术 50
2.6 硅片的检验与包装 52
2.6.1 硅片的检验 52
2.6.2 硅片的包装 54
2.7 带状硅的制备 55
习题 57
参考文献 57
第二篇 半导体工艺原理
第3章 氧化技术 61
3.1 二氧化硅的性质和应用 61
3.1.1 二氧化硅的基本结构 61
3.1.2 二氧化硅的性质 63
3.1.3 二氧化硅在集成电路中的应用 64
3.2 热氧化的基本原理 65
3.2.1 二氧化硅的生长 65
3.2.2 迪尔-格罗夫模型 66
3.2.3 决定二氧化硅生长的因素 69
3.2.4 影响二氧化硅生长的因素 71
3.3 氧化方法 75
3.3.1 热生长氧化法 76
3.3.2 掺氯氧化法 81
3.3.3 热分解淀积法 82
3.4 氧化工艺的质量检测 85
3.4.1 氧化膜的缺陷检验 85
3.4.2 氧化膜的物理测量 86
3.4.3 氧化膜的光学测量 87
3.4.4 氧化膜的电学测量 88
3.4.5 氧化层密度的测量 91
习题 92
参考文献 92
第4章 图形技术 93
4.1 图形加工 93
4.1.1 图形加工的流程 94
4.1.2 图形加工的缺陷 98
4.2 光刻技术 100
4.2.1 洁净室 101
4.2.2 光刻胶 101
4.2.3 掩膜版 105
4.2.4 光刻技术分类 107
4.2.5 传统曝光技术 110
4.2.6 分辨率增强技术 112
4.2.7 新型曝光技术 114
4.3 刻蚀技术 117
4.3.1 湿法刻蚀 118
4.3.2 干法刻蚀 121
习题 130
参考文献 131
第5章 掺杂技术 132
5.1 合金法 132
5.2 扩散技术 133
5.2.1 扩散方程 133
5.2.2 扩散类型 135
5.2.3 扩散机理 139
5.2.4 扩散方法 146
5.2.5 扩散设备 151
5.3 离子注入法 154
5.3.1 离子注入的机理 154
5.3.2 离子注入的分布 159
5.3.3 离子注入的设备 160
5.3.4 离子注入的效应 162
5.3.5 离子注入的应用及展望
165 习题 166
参考文献 166
第三篇 薄膜技术
第6章 薄膜的物理制备 169
6.1 真空技术 169
6.1.1 真空的概念 169
6.1.2 真空的获取 170
6.1.3 真空的检漏 176
6.1.4 真空的测量 177
6.2 真空蒸镀 181
6.2.1 真空蒸镀的原理 181
6.2.2 真空蒸镀的分类及特点 182
6.3 溅射镀膜 184
6.3.1 溅射的基本原理 185
6.3.2 溅射镀膜的分类 186
6.3.3 溅射镀膜的特点 189
6.4 离子镀 190
6.4.1 离子镀的基本原理 190
6.4.2 离子镀的分类 191
6.4.3 离子镀的优点 192
6.5 分子束外延 192
6.5.1 分子束外延的基本原理 193
6.5.2 分子束外延的特点 193
6.5.3 分子束外延的缺陷 194
6.5.4 分子束外延的影响因素 196
6.6 脉冲激光沉积 197
6.6.1 脉冲激光沉积的原理 197
6.6.2 脉冲激光沉积的特点 198
6.6.3 脉冲激光沉积的影响因素 199
习题 200
参考文献 200
第7章 薄膜的化学制备 202
7.1 化学气相沉积 202
7.1.1 化学气相沉积的基本原理 203
7.1.2 化学气相沉积的常用方法 204
7.1.3 化学气相沉积的发展趋势及特点 213
7.2 化学溶液制备 214
7.2.1 化学反应沉积法 214
7.2.2 阳极氧化法 216
7.2.3 电镀法 216
7.2.4 喷雾热分解法 218
习题 219
参考文献 219
第四篇 工艺集成与封装
第8章 工艺集成 223
8.1 金属化与多层互连 223
8.1.1 金属互连线 223
8.1.2 欧姆接触 224
8.1.3 布线技术 227
8.1.4 多层互连 232
8.1.5 铜多层互连系统工艺 235
8.2 CMOS集成电路工艺 237
8.2.1 隔离工艺 238
8.2.2 双阱工艺 240
8.2.3 薄栅氧化 241
8.2.4 非均匀沟道掺杂 241
8.2.5 自对准工艺 242
8.2.6 源/漏技术与浅结形成 243
8.2.7 CMOS电路工艺流程 244
8.3 双极型集成电路工艺 250
8.3.1 标准埋层双极型晶体管工艺流程 251
8.3.2 其他先进的双极型集成电路工艺流程 253
习题 255
参考文献 255
第9章 工艺检测及监控 257
9.1 工艺检测的概述 257
9.1.1 **类工艺检测 257
9.1.2 第二类工艺检测 259
9.2 工艺检测的内容 259
9.2.1 晶片检测 259
9.2.2 氧化层检测 261
9.2.3 光刻工艺检测 262
9.2.4 扩散层检测 263
9.2.5 离子注入层检测 265
9.2.6 外延层检测 266
9.3 工艺监控 267
9.3.1 工艺实时监控 268
9.3.2 工艺检测片 268
9.3.3 集成结构测试图形 268
习题 275
参考文献 275
第10章 封装技术 276
10.1 封装技术发展的现状 276
10.1.1 封装的概念 276
10.1.2 封装的层次 277
10.1.3 封装的作用 278
10.1.4 封装的发展历史 279
10.2 封装的工艺流程 280
10.2.1 芯片减薄和切割 281
10.2.2 芯片贴装 282
10.2.3 芯片互连 284
10.2.4 封装成型技术 292
10.2.5 去飞边毛刺 293
10.2.6 其他工艺流程 293
10.3 封装材料 294
10.3.1 陶瓷封装材料 294
10.3.2 金属封装材料 295
10.3.3 塑料封装材料 296
10.3.4 焊接材料 298
10.3.5 基板材料 298
10.4 先进的封装技术 299
10.4.1 球栅阵列封装 299
10.4.2 芯片尺寸封装 303
10.4.3 晶圆级封装 307
10.4.4 倒装芯片封装 310
10.4.5 多芯片组件封装 314
10.4.6 三维封装 316
习题 318
参考文献 319
第五篇 元器件可靠性设计与组装
第11章 元器件可靠性设计 323
11.1 可靠性内涵及表征 323
11.1.1 可靠性内涵 323
11.1.2 可靠性表征 324
11.2 可靠性设计分类 328
11.3 降额设计 329
11.4 热设计 332
11.4.1 失效率与温度关系 332
11.4.2 热设计思路 334
11.4.3 表面贴装元件热设计方法 334
11.5 静电防护设计 337
11.5.1 静电放电现象 337
11.5.2 静电放电损伤 338
11.5.3 静电放电防护 339
11.6 抗辐射加固技术 341
11.6.1 辐射效应分类 341
11.6.2 抗辐射加固措施 343
11.6.3 抗辐射加固原则 344
11.7 耐环境设计 344
11.7.1 元器件失效模式 345
11.7.2 耐环境设计方法 346
11.8 可靠性试验 347
11.8.1 可靠性试验方法 347
11.8.2 可靠性筛选种类 349
习题 352
参考文献 353
第12章 表面组装技术 354
12.1 表面组装概述 354
12.2 表面组装元器件及印刷电路板 355
12.2.1 表面组装元器件 355
12.2.2 印刷电路板 356
12.3 表面组装工艺材料 358
12.3.1 贴片胶 358
12.3.2 焊膏 359
12.4 表面组装工艺 361
12.4.1 涂敷和贴片技术 363
12.4.2 自动焊接技术 363
12.5 表面组装检测技术 365
12.5.1 组装工序检测 366
12.5.2 常用的检测方法 368
习题 375
参考文献 376
附表
附表A 检测项目和陪片设置 379
附表B 微电子封装的主要类型 380