半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)

前言

　　當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)日新月異，知識(shí)經(jīng)濟(jì)方興未艾，綜合國力競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。面對(duì)日益激烈的國際競(jìng)爭(zhēng)，立足國情，我國只能走建設(shè)創(chuàng)新型國家的發(fā)展道路，把提高自主創(chuàng)新能力作為調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式、提高國家競(jìng)爭(zhēng)力的中心環(huán)節(jié)。而科技和人才，特別是創(chuàng)新人才是建設(shè)創(chuàng)新型國家和提高自主創(chuàng)新能力的關(guān)鍵。實(shí)施科教興國、人才強(qiáng)國戰(zhàn)略，建設(shè)創(chuàng)新型國家，構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)，高等學(xué)校肩負(fù)著重大歷史使命。教育大計(jì)，人才為本。人才問題，始終是高等學(xué)校改革與發(fā)展的核心問題和頭等大事。加快建設(shè)高等學(xué)校高層次人才隊(duì)伍，努力培養(yǎng)和造就一批在國際上有重要影響的學(xué)術(shù)大師、戰(zhàn)略科學(xué)家和學(xué)科帶頭人，是發(fā)展我國高等教育事業(yè)的必然要求，也是關(guān)系社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)全局的重要任務(wù)。　　為貫徹落實(shí)科教興國和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略，推進(jìn)我國高等學(xué)校高層次人才隊(duì)伍建設(shè)，教育部與香港李嘉誠基金會(huì)于1998年共同啟動(dòng)了“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”。該計(jì)劃自實(shí)施以來，在黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人的高度重視和關(guān)心下，在國家財(cái)政等有關(guān)部門、高等學(xué)校和社會(huì)各界的大力支持下，取得了顯著成效，在海內(nèi)外引起了強(qiáng)烈反響。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者楊振寧評(píng)價(jià)“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”是“一個(gè)非常了不起的壯舉”，“是20世紀(jì)末21世紀(jì)初中國實(shí)施科教興國戰(zhàn)略的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)”?！　￠L(zhǎng)江學(xué)者群英薈萃、碩果累累?！伴L(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”的實(shí)施吸引、匯聚和造就了一大批優(yōu)秀拔尖人才。目前全國88所高等學(xué)校聘任727位長(zhǎng)江學(xué)者，先后有6位優(yōu)秀學(xué)者獲得“長(zhǎng)江學(xué)者成就獎(jiǎng)”，31位長(zhǎng)江學(xué)者被聘為“973”首席科學(xué)家，24位長(zhǎng)江學(xué)者當(dāng)選為中國科學(xué)院、中國工程院院士。

內(nèi)容概要

　　《半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)》主要講述半導(dǎo)體集成電路的制造技術(shù)，既有基本原理和工藝技術(shù)的闡述，也有國內(nèi)外近期發(fā)展?fàn)顩r的介紹?！栋雽?dǎo)體集成電路制造技術(shù)》根據(jù)半導(dǎo)體集成電路的基本原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及版圖設(shè)計(jì)，通過半導(dǎo)體材料制備、化學(xué)清洗、薄膜沉積、NP摻雜、光刻、金屬化處理、生產(chǎn)整合與自動(dòng)化等工藝整合，講解集成電路的制造技術(shù)。《半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)》可作為高等院校微電子學(xué)和半導(dǎo)體專業(yè)本科生的教材，也可供有關(guān)專業(yè)本科生、研究生及工程技術(shù)人員閱讀參考。

作者簡(jiǎn)介

　　張亞非，理學(xué)博士。教授，長(zhǎng)江學(xué)者，優(yōu)秀留學(xué)回國人員。1982—1992年任蘭州大學(xué)半導(dǎo)體專業(yè)副教授，1995—1997年任香港城市大學(xué)研究員。1997—2001年任日本科技廳無機(jī)材質(zhì)研究所先端機(jī)能材料研究中心高級(jí)科學(xué)家，2001年以來任上海交通大學(xué)微/納科學(xué)技術(shù)研究院微電子學(xué)與固體電子學(xué)學(xué)科長(zhǎng)江學(xué)者。長(zhǎng)期從事半導(dǎo)體集成電路工藝、納電子材料與器件方向的研究。曾作為中國高科技中心成員[CCAST（世界實(shí)驗(yàn)室）]、美國通用電器公司（GE）特聘講座學(xué)者、美國材料學(xué)會(huì)會(huì)員、意大利理論物理研究中心訪問學(xué)者等在電子材料與器件國際學(xué)術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行過多次講學(xué)與合作研究。并受邀擔(dān)任多家著名國際學(xué)術(shù)期刊（如Applied Physics Letters等）的特約評(píng)審人。承擔(dān)和主持完成過多項(xiàng)國家科學(xué)基金和橫向應(yīng)用研究項(xiàng)目，獲科技發(fā)明專利8項(xiàng)，發(fā)表相關(guān)論文百余篇，被SCI他人引用數(shù)百次，曾獲得SCI引用單篇論文全國第7名證書、“世界華人重大學(xué)術(shù)成果”獎(jiǎng)、日本表面技術(shù)協(xié)會(huì)論文賞和2005年國家自然二等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 引言1.2 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展1.3 電路集成1.4 集成電路制造1.5 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)1.6 電子時(shí)代第2章 集成電路器件物理2.1 硅半導(dǎo)體的基本物理特性2.2 金屬一氧化物一半導(dǎo)體二極管2.3 金屬一氧化物一半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管2.4 短溝道效應(yīng)2.5 輕摻雜漏極（IDD）MOSFET器件2.6 器件縮小原理（scalingprinciple）2.7 納米MOSFE3器件中的載流子輸運(yùn)模型及其特性2.8 發(fā)展硅納電子學(xué)集成電路的限制參考文獻(xiàn)第3章 半導(dǎo)體材料物理化學(xué)基礎(chǔ)及加工技術(shù)3.1 相圖和固溶度3.2 晶體結(jié)構(gòu)和缺陷3.3 硅片的生長(zhǎng)技術(shù)3.4 區(qū)熔法生長(zhǎng)單晶3.5 GaAs單晶體的液封直拉法生長(zhǎng)技術(shù)3.6 布氏法生長(zhǎng)GaAs3.7 晶片成形3.8 晶片的測(cè)試分析技術(shù)參考文獻(xiàn)第4章 半導(dǎo)體制備用材料及化學(xué)品4.1 概述4.2 清洗技術(shù)用高純度化學(xué)品4.3 光刻技術(shù)用材料及化學(xué)品4.4 刻蝕技術(shù)用高純度化學(xué)品4.5 化學(xué)氣相沉積工藝用材料及化學(xué)品4.6 平坦化技術(shù)用材料及化學(xué)品4.7 結(jié)論參考文獻(xiàn)第5章 硅片清洗工藝5.1 晶片清洗概論5.2 晶片清洗的要求5.3 濕式化學(xué)清洗技術(shù)5.4 物理清洗技術(shù)5.5 干式清洗技術(shù)5.6 清洗設(shè)備的結(jié)構(gòu)5.7 總結(jié)及對(duì)未來清洗技術(shù)的展望參考文獻(xiàn)第6章 氧化工藝6.1 概述6.2 SiO，膜的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其作用6.3 熱氧化的原理6.4 氧化方法6.5 氧化工藝的設(shè)備6.6 氧化膜的質(zhì)量評(píng)價(jià)參考文獻(xiàn)第7章 化學(xué)氣相沉積技術(shù)7.1 概述7.2 CVD基本原理簡(jiǎn)介7.3 各種CVD反應(yīng)簡(jiǎn)介7.4 CVD裝置7.5 CVD制備工藝參考文獻(xiàn)第8章 離子注入技術(shù)8.1 概述8.2 離子注人技術(shù)的基本原理8.3 離子注入設(shè)備8.4 離子注人層特性的測(cè)量和分析參考文獻(xiàn)第9章 金屬沉積技術(shù)9.1 概述9.2 未來金屬化的展望9.3 化學(xué)氣相沉積金屬制作工藝9.4 物理氣相沉積金屬的工藝參考文獻(xiàn)第10章 擴(kuò)散工藝10.1 概述10.2 擴(kuò)散原理10.3 硅中雜質(zhì)原子的擴(kuò)散方式10.4 擴(kuò)散設(shè)備10.5 與擴(kuò)散有關(guān)的參數(shù)測(cè)量參考文獻(xiàn)第11章 快速加熱處理工藝11.1 快速加熱處理工藝簡(jiǎn)介11.2 快速加熱化學(xué)氣相沉積11.3 快速氧化層生長(zhǎng)及氮化11.4 注人離子活化及淺結(jié)面的形成11.5 金屬硅化物的形成11.6 磷硅玻璃（PSG）或硼磷硅玻璃（BPSG）的緩流及再緩流11.7 外延生長(zhǎng)11.8 快速升溫系統(tǒng)介紹參考文獻(xiàn)第12章 刻蝕流程與設(shè)備12.1 概述12.2 濕法刻蝕12.3 干法刻蝕12.4 半導(dǎo)體工藝中常用材料的干法刻蝕12.5 前瞻參考文獻(xiàn)第13章 光刻工藝13.1 概述13.2 光刻膠及其主要性能13.3 光刻對(duì)準(zhǔn)曝光系統(tǒng)13.4 光刻工藝過程13.5 光刻質(zhì)量的檢測(cè)13.6 掩模版的制造參考文獻(xiàn)第14章 金屬化及平坦化工藝14.1 概述14.2 金屬化處理技術(shù)14.3 金屬連線的生產(chǎn)技術(shù)14.4 連線制備技術(shù)的展望14.5 介質(zhì)絕緣膜的制備技術(shù)14.6 低介電常數(shù)材料14.7 高介電常數(shù)材料14.8 CMP設(shè)備及消耗材料14.9 CMP的工藝控制參考文獻(xiàn)第15章 微分析技術(shù)及缺陷改善工程15.1 概述15.2 微分析儀器的分類15.3 微分析儀器在半導(dǎo)體工業(yè)中的應(yīng)用15.4 常用微分析儀器介紹15.5 失效分析簡(jiǎn)介15.6 缺陷改善工程15.7 結(jié)論參考文獻(xiàn)第16章 工藝整合與自動(dòng)化16.1 概述16.2 工藝整合技術(shù)16.3 CIM及自動(dòng)化16.4 半導(dǎo)體制造廠計(jì)算機(jī)信息整合制造的實(shí)踐16.5 信息技術(shù)/自動(dòng)化技術(shù)顧問公司的支持參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　在一片硅片上可以同時(shí)制作幾十甚至上百個(gè)特定的芯片。在一片硅片上芯片數(shù)的不同取決于產(chǎn)品的類型和每個(gè)芯片的尺寸。芯片尺寸的改變?nèi)Q于在一個(gè)芯片上電路的集成水平?！　」杵闹睆蕉嗄陙硪恢痹谠龃?，從最初的不到1英寸到現(xiàn)在常用的8英寸，目前正在向12英寸轉(zhuǎn)變。如果能在一片硅片上集成更多的芯片，則制造集成電路的成本會(huì)大幅度降低。　　半導(dǎo)體器件制作在硅片表面僅幾微米的薄層上。在工藝加工過程中，硅片厚度僅決定所提供硅片的強(qiáng)度。一旦器件在硅片上制作完畢，硅片上的金屬線路層將負(fù)責(zé)芯片與外電路各種電信號(hào)之間的互連。　　早期的硅片制造廠很簡(jiǎn)單，在整個(gè)生產(chǎn)中都是手工處理硅片。隨著硅片集成度的提高，對(duì)硅片制造廠的凈化水平的要求顯著提高?？赡軗p壞硅片和引起它們不能正常工作的玷污來自許多方面：人體、材料、水、空氣及設(shè)備?，F(xiàn)代硅片制造廠已經(jīng)有專門提供凈化制造環(huán)境的設(shè)施和專用設(shè)備，以生產(chǎn)具有最小玷污的硅片。這包括限制人體裸露、超純化學(xué)材料和容器以及在甚大規(guī)模集成電路時(shí)代制造集成電路需要的專用硅片傳送工具。　　在硅片制造廠，硅片的生產(chǎn)需要2～3個(gè)月的工藝流程，完成450道或更多的工藝步驟。在制造工藝末端，單個(gè)芯片將從整塊硅片上進(jìn)行分割，然后封裝成最終產(chǎn)品。

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