集成电路制造工艺

第1章 半导体产业概述 1 1.1 引言 1 1.1.1 半导体技术的发展 1 1.1.2 集成电路产品发展趋势 5 1.2 芯片与集成电路 7 1.3 半导体工业的构成 8 1.4 芯片制造的生产阶段 9 1.5 纳米工艺与技术 9 复习思考题 10 第2章 芯片制造基本工艺流程 12 2.1 半导体材料的特性 12 2.1.1 原子键合和晶体结构特点 12 2.1.2 单晶体的空间点阵结构 16 2.1.3 晶向和晶面的表示方法 19 2.1.4 常用的半导体材料 24 2.2 芯片概述 27 2.2.1 半导体器件 27 2.2.2 集成电路 30 2.3 集成电路芯片制造工艺流程 32 2.3.1 双极性集成电路制造工艺流程 33 2.3.2 MOS集成电路制造工艺流程 37 2.3.3 BiCMOS制造工艺流程 41 复习思考题 44 第3章 准备晶圆 45 3.1 多晶纯化 45 3.1.1 晶圆制备工艺流程 45 3.1.2 对衬底材料的要求 46 3.1.3 多晶制备与纯化 47 3.2 衬底制备 48 3.2.1 拉单晶 49 3.2.2 切片、磨片与抛光 60 3.2.3 其他处理 65 3.2.4 晶体的缺陷 66 复习思考题 72 第4章 集成电路芯片制造工艺概述 73 4.1 集成电路芯片设计简介 73 4.2 集成电路芯片制造4项基础工艺 76 4.2.1 薄膜制备 76 4.2.2 光刻与刻蚀 78 4.2.3 掺杂 82 4.2.4 热处理 82 复习思考题 83 第5章 薄膜制备 84 5.1 CVD和PVD 84 5.1.1 CVD 84 5.1.2 PVD 91 5.2 氧化工艺 99 5.2.1 氧化层的用途 99 5.2.2 氧化的机理和特点 100 5.2.3 氧化工艺 102 5.2.4 鸟嘴效应 107 5.2.5 影响氧化率的因素 107 5.3 外延工艺 109 5.3.1 外延的机理和作用 109 5.3.2 外延方法 111 5.4 金属化工艺 123 5.4.1 金属膜的用途 123 5.4.2 金属CVD 125 5.4.3 金属化和平坦化 127 复习思考题 133 第6章 光刻与刻蚀 135 6.1 图形加工技术简介 135 6.1.1 在晶圆表面建立图形 136 6.1.2 在晶圆表面正确定位图形 137 6.2 光刻与刻蚀工艺 138 6.2.1 两次图形转移 138 6.2.2 光刻与刻蚀工艺 139 6.3 光刻三要素 150 6.3.1 光刻机 150 6.3.2 光刻胶 151 6.3.3 掩膜版 156 6.4 曝光系统的影响因素 162 复习思考题 164 第7章 掺杂 165 7.1 概述 165 7.2 合金法 165 7.3 热扩散 166 7.3.1 扩散的条件 166 7.3.2 典型的扩散形式 167 7.3.3 扩散工艺步骤 167 7.3.4 扩散层质量参数 168 7.3.5 扩散条件的选择 171 7.4 离子注入 172 7.4.1 离子注入法的特点 173 7.4.2 离子注入设备 173 7.4.3 晶体损伤和退火 175 复习思考题 176 第8章 CMP、清洗和烘干 177 8.1 化学机械抛光 177 8.2 晶圆表面清洗 178 8.3 烘干技术 180 复习思考题 180 第9章 封装技术 181 9.1 封装的功能与基本工艺流程 181 9.1.1 封装概述 181 9.1.2 封装的功能 181 9.1.3 封装的基本工艺流程 182 9.2 封装的形式 189 9.2.1 直插式 190 9.2.2 表面贴装式 191 9.2.3 芯片尺寸封装 192 9.3 封装技术的发展趋势 192 复习思考题 194 第10章 测试技术 195 10.1 概述 195 10.2 晶圆测试 196 10.3 成品测试 197 复习思考题 198 第11章 污染控制 199 11.1 主要污染物及其引起的问题 199 11.1.1 主要污染物 199 11.1.2 污染物引起的问题 200 11.2 主要污染源及其控制方法 201 11.2.1 空气 201 11.2.2 厂务设备 203 11.2.3 人员产生的污染 204 11.2.4 工艺用水 205 11.2.5 工艺化学品 206 11.2.6 化学气体 206 11.2.7 其他方面 207 复习思考题 207 第12章 整体工艺良品率 208 12.1 维持高良品率的重要性 208 12.2 整体工艺良品率的三个测量点 209 12.2.1 累积晶圆生产良品率 209 12.2.2 晶圆电测良品率 211 12.2.3 封装良品率 211 复习思考题 211 附录A 洁净室及洁净区选用的空气悬浮粒子洁净度等级 (ISO 14644-1∶2015 标准) 213 附录B 芯片制造常用专业词汇表 214 参考文献 223