簡介
本書共包括15章： 第1章概述了半導體製造工藝； 第2章介紹了基本的半導體工藝技術； 第3章介紹了半導體器件、 積體電路晶片， 以及早期的製造工藝技術； 第4章描述了晶體結構、 單晶矽晶圓生長， 以及矽外延技術； 第5章討論了半導體工藝中的加熱過程；第6章詳細介紹了光學光刻工藝；第7章討論了半導體製造過程中使用的電漿理論； 第8章討論了離子注入工藝； 第9章詳細介紹了刻蝕工藝； 第10章介紹了基本的化學氣相沉積（CVD）和電介質薄膜沉積工藝， 以及多孔低k電介質沉積、氣隙的套用、 原子層沉積（ALD）工藝過程； 第11章介紹了金屬化工藝； 第12章討論了化學機械研磨（CMP）工藝； 第13章介紹了工藝整合； 第14章介紹了先進的CMOS、 DRAM和NAND快閃記憶體工藝流程； 第15章總結了本書和半導體工業未來的發展。目錄
第1章 導論1.1 積體電路發展歷史
1.1.1 世界上第一個晶體
1.1.2 世界上第一個積體電路晶片
1.1.3 摩爾定律
1.1.4 圖形尺寸和晶圓尺寸
1.1.5 積體電路發展節點
1.1.6 摩爾定律或超摩爾定律
1.2 積體電路發展回顧
1.2.1 材料製備
1.2.2 半導體工藝設備
1.2.3 測量和測試工具
1.2.4 晶圓生產
1.2.5 電路設計
1.2.6 光刻版的製造
1.2.7 晶圓製造
1.3 小結
1.4 參考文獻
1.5 習題
第2章 積體電路工藝介紹
2.1 積體電路工藝簡介
2.2 積體電路的成品率
2.2.1 成品率的定義
2.2.2 成品率和利潤
2.2.3 缺陷和成品率
2.3 無塵室技術
2.3.1 無塵室
2.3.2 污染物控制和成品率
2.3.3 無塵室的基本結構
2.3.4 無塵室的無塵衣穿著程式
2.3.5 無塵室協定規範
2.4 積體電路工藝間基本結構
2.4.1 晶圓的製造區
2.4.2 設備區
2.4.3 輔助區
2.5 積體電路測試與封裝
2.5.1 晶粒測試
2.5.2 晶片的封裝
2.5.3 最終的測試
2.5.4 3D封裝技術
2.6 積體電路未來發展趨勢
2.7 小結
2.8 參考文獻
2.9 習題
第3章 半導體基礎
3.1 半導體基本概念
3.1.1 能帶間隙
3.1.2 晶體結構
3.1.3 摻雜半導體
3.1.4 摻雜物濃度和電導率
3.1.5 半導體材料概要
3.2 半導體基本元器件
3.2.1 電阻
3.2.2 電容
3.2.3 二極體
3.2.4 雙載流子電晶體
3.2.5 MOSFET
3.3 積體電路晶片
3.3.1 存儲器
3.3.2 微處理器
3.3.3 專用積體電路(ASlC)
3.4 積體電路基本工藝
3.4.1 雙載流子電晶體製造過程
3.4.2 P型MOS工藝(20世紀60年代技術)
3.4.3 N型MOS工藝(20世紀70年代技術)
3.5 互補型金屬氧化物電晶體
3.5.1 CMOS電路
3.5.2 CMOS工藝(20世紀80年代技術)
3.5.3 CMOS工藝(20世紀90年代技術)
3.6 2000年後半導體工藝發展趨勢
3.7 小結
3.8 參考文獻
3.9 習題
第4章 晶圓製造
4.1 簡介
4.2 為什麼使用矽材料
4.3 晶體結構與缺陷
4.3.1 晶體的晶向
4.3.2 晶體的缺陷
4.4 晶圓生產技術
4.4.1 天然的矽材料
4.4.2 矽材料的提純
4.4.3 晶體的提拉工藝
4.4.4 晶圓的形成
4.4.5 晶圓的完成
4.5 外延矽生長技術
4.5.1 氣相外延
4.5.2 外延層的生長過程
4.5.3 矽外延生長的硬體設備
4.5.4 外延生長工藝
4.5.5 外延工藝的發展趨勢
4.5.6 選擇性外延
4.6 襯底工程
4.6.1 絕緣體上矽(Silicon-on-Insulator， SOI)
4.6.2 混合晶向技術(HOT)
4.6.3 應變矽
4.6.4 絕緣體上應變矽(Strained Silicon on Insulator， SSOI)
4.6.5 IC技術中的應變矽
4.7 小結
4.8 參考文獻
4.9 習題
第5章 加熱工藝
5.1 簡介
5.2 加熱工藝的硬體設備
5.2.1 簡介
5.2.2 控制系統
5.2.3 氣體輸送系統
5.2.4 裝載系統
5.2.5 排放系統
5.2.6 爐管
5.3 氧化工藝
5.3.1 氧化工藝的套用
5.3.2 氧化前的清洗工藝
5.3.3 氧化生長速率
5.3.4 乾氧氧化工藝
5.3.5 濕氧氧化工藝
5.3.6 高壓氧化工藝
5.3.7 氧化層測量技術
5.3.8 氧化工藝的發展趨勢
5.4 擴散工藝
5.4.1 沉積和驅入過程
5.4.2 摻雜工藝中的測量
5.5 退火過程
5.5.1 離子注入後退火
5.5.2 合金化熱處理
5.5.3 再流動過程
5.6 高溫化學氣相沉積
5.6.1 外延矽沉積
5.6.2 選擇性外延工藝
5.6.3 多晶矽沉積
5.6.4 氮化矽沉積
5.7 快速加熱工藝( RTP)系統
5.7.1 快速加熱退火(RTA)系統
5.7.2 快速加熱氧化(RTO)
5.7.3 快速加熱CVD
5.8 加熱工藝發展趨勢
5.9 小結
5.10參考文獻
5.11習題
第6章 光刻工藝
6.1 簡介
6.2 光刻膠
6.3 光刻工藝
6.3.1 晶圓清洗
6.3.2 預處理過程
6.3.3 光刻膠塗敷
6.3.4 軟烘烤
6.3.5 對準與曝光
6.3.6 曝光後烘烤
6.3.7 顯影工藝
6.3.8 硬烘烤工藝
6.3.9 圖形檢測
6.3.10晶圓軌道步進機配套系統
6.4 光刻技術的發展趨勢
6.4.1 解析度與景深(DOF)
6.4.2 I線和深紫外線
6.4.3 解析度增強技術
6.4.4 浸入式光刻技術
6.4.5 雙重、三重和多重圖形化技術
6.4.6 極紫外線(EUV)光刻技術
6.4.7 納米壓印
6.4.8 X光光刻技術
6.4.9 電子束光刻系統
6.4.10離子束光刻系統
6.5 安全性
6.6 小結
6.7 參考文獻
6.8 習題
第7章 電漿工藝
7.1 簡介
7.2 電漿基本概念
7.2.1 電漿的成分
7.2.2 電漿的產生
7.3 電漿中的碰撞
7.3.1 離子化碰撞
7.3.2 激發鬆弛碰撞
7.3.3 分解碰撞
7.3.4 其他碰撞
7.4 電漿參數
7.4.1 平均自由程
7.4.2 熱速度
7.4.3 磁場中的帶電粒子
7.4.4 玻爾茲曼分布
7.5 離子轟擊
7.6 直流偏壓
7.7 電漿工藝優點
7.7.1 CVD工藝中的電漿
7.7.2 電漿刻蝕
7.7.3 濺鍍沉積
7.8 電漿增強化學氣相沉積及電漿刻蝕反應器
7.8.1 工藝的差異性
7.8.2 CVD反應室設計
7.8.3 刻蝕反應室的設計
7.9 遙控電漿工藝
7.9.1 去光刻膠
7.9.2 遙控電漿刻蝕
7.9.3 遙控電漿清潔
7.9.4 遙控電漿CVD(RPCVD)
7.10高密度電漿工藝
7.10.1 感應耦合型電漿（ICP）
7.10.2 電子迴旋共振
7.11小結
7.12參考文獻
7.13習題
第8章 離子注入工藝
8.1 簡介
8.1.1 離子注入技術發展史
8.1.2 離子注入技術的優點
8.1.3 離子注入技術的套用
8.2 離子注入技術簡介
8.2.1 阻滯機制
8.2.2 離子射程
8.2.3 通道效應
8.2.4 損傷與熱退火
8.3 離子注入技術硬體設備
8.3.1 氣體系統
8.3.2 電機系統
8.3.3 真空系統
8.3.4 控制系統
8.3.5 射線系統
8.4 離子注入工藝過程
8.4.1 離子注入在元器件中的套用
8.4.2 離子注入技術的其他套用
8.4.3 離子注入的基本問題
8.4.4 離子注入工藝評估
8.5 安全性
8.5.1 化學危險源
8.5.2 電機危險源
8.5.3 輻射危險源
8.5.4 機械危險源
8.6 離子注入技術發展趨勢
8.7 小結
8.8 參考文獻
8.9 習題
第9章 刻蝕工藝
9.1 刻蝕工藝簡介
9.2 刻蝕工藝基礎
9.2.1 刻蝕速率
9.2.2 刻蝕的均勻性
9.2.3 刻蝕選擇性
9.2.4 刻蝕輪廓
9.2.5 負載效應
9.2.6 過刻蝕效應
9.2.7 刻蝕殘餘物
9.3 濕法刻蝕工藝
9.3.1 簡介
9.3.2 氧化物濕法刻蝕
9.3.3 矽刻蝕
9.3.4 氮化物刻蝕
9.3.5 金屬刻蝕
9.4 電漿(乾法)刻蝕工藝
9.4.1 電漿刻蝕簡介
9.4.2 電漿刻蝕基本概念
9.4.3 純化學刻蝕、純物理刻蝕及反應式離子刻蝕
9.4.4 刻蝕工藝原理
9.4.5 電漿刻蝕反應室
9.4.6 刻蝕終點
9.5 電漿刻蝕工藝
9.5.1 電介質刻蝕
9.5.2 單晶矽刻蝕
9.5.3 多晶矽刻蝕
9.5.4 金屬刻蝕
9.5.5 去光刻膠
9.5.6 乾法化學刻蝕
9.5.7 整面乾法刻蝕
9.5.8 電漿刻蝕的安全性
9.6 刻蝕工藝發展趨勢
9.7 刻蝕工藝未來發展趨勢
9.8 小結
9.9 參考文獻
9.10習題
第10章 化學氣相沉積與電介質薄膜
10.1 簡介
10.2 化學氣相沉積
10.2.1 CVD技術說明
10.2.2 CVD反應器的類型
10.2.3 CVD基本原理
10.2.4 表面吸附
10.2.5 CVD動力學
10.3 電介質薄膜的套用
10.3.1 淺溝槽絕緣(STl)
10.3.2 側壁間隔層
10.3.3 ILD0
10.3.4 ILD1
10.3.5 鈍化保護電介質層(PD)
10.4 電介質薄膜特性
10.4.1 折射率
10.4.2 薄膜厚度
10.4.3 薄膜應力
10.5 電介質CVD工藝
10.5.1 矽烷加熱CVD工藝
10.5.2 加熱TEOS CVD工藝
10.5.3 PECVD矽烷工藝
10.5.4 PECVD TEOS工藝
10.5.5 電介質回刻蝕工藝
10.5.6 O3-TEOS工藝
10.6 旋塗矽玻璃
10.7 高密度電漿CVD(HDP-CVD)
10.8 電介質CVD反應室清潔
10.8.1 RF電漿清潔
10.8.2 遙控電漿清潔
10.9 工藝發展趨勢與故障排除
10.9.1 矽烷PECVD工藝的發展趨勢
10.9.2 PE-TEOS發展趨勢
10.9.3 O3-TEOS發展趨勢
10.9.4 故障解決方法
10.10化學氣相沉積工藝發展趨勢
10.10.1 低k電介質
10.10.2 空氣間隙
10.10.3 原子層沉積(ALD)
10.10.4 高k電介質材料
10.11小結
10.12參考文獻
10.13習題
第11章 金屬化工藝
11.1 簡介
11.2 導電薄膜
11.2.1 多晶矽
11.2.2 矽化物
11.2.3 鋁
11.2.4 鈦
11.2.5 氮化鈦
11.2.6 鎢
11.2.7 銅
11.2.8 鉭
11.2.9 鈷
11.2.10鎳
11.3 金屬薄膜特性
11.3.1 金屬薄膜厚度
11.3.2 薄膜厚度的均勻性
11.3.3 應力
11.3.4 反射係數
11.3.5 薄片電阻
11.4 金屬化學氣相沉積
11.4.1 簡介
11.4.2 鎢CVD
11.4.3 矽化鎢CVD
11.4.4 鈦CVD
11.4.5 氮化鈦CVD
11.4.6 鋁CVD
11.5 物理氣相沉積
11.5.1 簡介
11.5.2 蒸發工藝
11.5.3 濺鍍
11.5.4 金屬化工藝過程
11.6 銅金屬化工藝
11.6.1 預清洗
11.6.2 阻擋層
11.6.3 銅籽晶層
11.6.4 銅化學電鍍法(ECP)
11.6.5 銅CVD工藝
11.7 安全性
11.8 小結
11.9 參考文獻
11.10習題
第12章 化學機械研磨工藝
12.1 簡介
12.1.1 CMP技術的發展
12.1.2 平坦化定義
12.1.3 其他平坦化技術
12.1.4 CMP技術的必要性
12.1.5 CMP技術優點
12.1.6 CMP技術套用
12.2 CMP硬體設備
12.2.1 簡介
12.2.2 研磨襯墊
12.2.3 研磨頭
12.2.4 墊片調整器
12.3 CMP研磨漿
12.3.1 氧化物研磨漿
12.3.2 金屬研磨用研磨漿
12.3.3 鎢研磨漿
12.3.4 鋁與銅研磨漿
12.4 CMP基本理論
12.4.1 移除速率
12.4.2 均勻性
12.4.3 選擇性
12.4.4 缺陷
12.5 CMP工藝過程
12.5.1 氧化物CMP過程
12.5.2 鎢CMP過程
12.5.3 銅CMP過程
12.5.4 CMP終端監測
12.5.5 CMP後清洗工藝
12.5.6 CMP工藝問題
12.6 CMP工藝發展趨勢
12.7 小結
12.8 參考文獻
12.9 習題
第13章 半導體工藝整合
13.1 簡介
13.2 晶圓準備
13.3 隔離技術
13.3.1 整面全區覆蓋氧化層
13.3.2 LOCOS
13.3.3 STI
13.3.4 自對準STI
13.4 阱區形成
13.4.1 單阱
13.4.2 自對準雙阱
13.4.3 雙阱
13.5 電晶體製造
13.5.1 金屬柵工藝
13.5.2 自對準柵工藝
13.5.3 低摻雜漏極(LDD)
13.5.4 閾值電壓調整工藝
13.5.5 抗穿通工藝
13.6 金屬高k柵MOS
13.6.1 先柵工藝
13.6.2 後柵工藝
13.6.3 混合型HKMG
13.7 互連技術
13.7.1 局部互連
13.7.2 早期的互連技術
13.7.3 鋁合金多層互連
13.7.4 銅互連
13.7.5 銅和低k電介質
13.8 鈍化
13.9 小結
13.10參考文獻
13.11習題
第14章 IC工藝技術
14.1 簡介
14.2 20世紀80年代CMOS工藝流程
14.3 20世紀90年代CMOS工藝流程
14.3.1 晶圓製備
14.3.2 淺槽隔離
14.3.3 阱區形成
14.3.4 電晶體形成
14.3.5 局部互連
14.3.6 鈍化和連線墊區
14.3.7 評論
14.4 2000~2010年CMOS工藝流程
14.5 20世紀10年代CMOS工藝流程
14.6 記憶體晶片製造工藝
14.6.1 DRAM工藝流程
14.6.2 堆疊式DRAM工藝流程
14.6.3 NAND快閃記憶體工藝
14.7 小結
14.8 參考文獻
14.9 習題
第15章 半導體工藝發展趨勢和總結
