半導(dǎo)體制造工藝

前言

　　目前集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日新月異，集成電路（IC）技術(shù)已經(jīng)滲透到國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，成為世界第一大產(chǎn)業(yè)。隨著電路集成工藝技術(shù)的日趨成熟，集成電路集成度日益提高，已經(jīng)達(dá)到10億門(mén)，芯片最小線(xiàn)寬已到納米級(jí)，同時(shí)集成工藝和其他學(xué)科相結(jié)合，誕生了新的學(xué)科。國(guó)內(nèi)集成電路市場(chǎng)需求持續(xù)旺盛，產(chǎn)業(yè)政策和投資環(huán)境持續(xù)向好，對(duì)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分有利。集成電路產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，對(duì)人才的需求不斷增加，既需要高水平的研究設(shè)計(jì)人員，也需要從事一線(xiàn)生產(chǎn)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。而適合高職高專(zhuān)院校用于培養(yǎng)技能型人才的教材十分匱乏，大部分高職高專(zhuān)院校由于缺乏資金，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)難以滿(mǎn)足學(xué)生課程實(shí)踐的需求?！　【幷咴诰帉?xiě)本教材時(shí)注重實(shí)用性，不但將從半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)獲得的大量素材充實(shí)到教材中，而且增加了主要的工藝模擬內(nèi)容，解決了理論與實(shí)踐脫離的問(wèn)題。本教材共10章，介紹了清洗、氧化、化學(xué)氣相淀積、金屬化、光刻、刻蝕、摻雜和平坦化等工藝過(guò)程，具體每一道工藝中都詳細(xì)講述了工藝的基本原理、工藝的操作過(guò)程和工藝對(duì)應(yīng)的設(shè)備等內(nèi)容。本教材由東南大學(xué)秦明教授任主審，在編寫(xiě)過(guò)程中得到了西安徽電子技術(shù)研究所已經(jīng)從事半導(dǎo)體集成電路研發(fā)工作20年的高級(jí)工程師李勇峰的支持，他還參與了第1章部分內(nèi)容的編寫(xiě)，在此表示感謝。本教材第1章、第2章由南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院張淵老師編寫(xiě)，第3章由南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院趙麗芳編寫(xiě)，第4章和第8章由常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院余建編寫(xiě)，第5章和第6章由無(wú)錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院張睿編寫(xiě)，第7章及工藝模擬部分內(nèi)容由南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院董海青編寫(xiě)，第9章和第10章由南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院董西英編寫(xiě)。　　由于編者水平所限，書(shū)中難免存在不足和錯(cuò)誤，希望廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本教材的編寫(xiě)簡(jiǎn)化了深?yuàn)W的理論論述，在對(duì)基本原理介紹的基礎(chǔ)上注重對(duì)工藝過(guò)程、工藝參數(shù)的描述以及工藝參數(shù)測(cè)量方法的介紹，并在半導(dǎo)體制造的幾大工藝技術(shù)章節(jié)中加入了工藝模擬的內(nèi)容，彌補(bǔ)了實(shí)踐課程由于昂貴的設(shè)備及過(guò)高的實(shí)踐費(fèi)用而無(wú)法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的缺憾。在教材編寫(xiě)過(guò)程中，從半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)獲得了大量的工藝設(shè)備、工藝過(guò)程及工藝參數(shù)方面的素材對(duì)教材進(jìn)行了充實(shí)。    本教材根據(jù)目前集成電路的發(fā)展趨勢(shì)，主要介紹了集成電路工藝的前端部分，即清洗、氧化、化學(xué)氣相淀積、金屬化、光刻、刻蝕、摻雜和平坦化等幾個(gè)主要工藝，具體每一道工藝中都詳細(xì)講述了工藝的基本原理、工藝的操作過(guò)程和工藝對(duì)應(yīng)的設(shè)備，并加入了部分工藝模擬的操作，力求把當(dāng)前比較新的工藝介紹給讀者。    本教材主要供高等院校微電子相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)本科生或大專(zhuān)生習(xí)，也可以作為從事集成電路工藝工作的工程技術(shù)人員自學(xué)或進(jìn)修的參考書(shū)。    為方便教學(xué)，本書(shū)備有免費(fèi)電子課件，凡選用本教材作為授課教材的學(xué)校或教師均可來(lái)電索取，咨詢(xún)電話(huà)：010-88379375。

書(shū)籍目錄

前言第一章　緒論第二章　半導(dǎo)體制造工藝概況第三章　清洗工藝第四章　氧化第五章　化學(xué)氣相淀積……

章節(jié)摘錄

　　本章教學(xué)目標(biāo)　　·了解典型半導(dǎo)體芯片的制造流程?！　　ふ莆栈景雽?dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)?！　　ち私獍雽?dǎo)體器件工藝的發(fā)展歷史?！　　ふ莆占呻娐分圃斓碾A段、時(shí)代的劃分及發(fā)展趨勢(shì)?！　　ふ莆瞻雽?dǎo)體制造的主要材料硅的特性及其被廣泛采用的主要原因?！　　ふ莆諉尉Ч璧闹苽浞椒?。　　·了解半導(dǎo)體制造中所使用的化學(xué)品的特征以及如何進(jìn)行輸送。　　·了解對(duì)芯片制造的生產(chǎn)環(huán)境的要求及凈化間污染源如何加以控制?！　?.1 引言　　電子工業(yè)和半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)超過(guò)傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)，成為21世紀(jì)的高附加值、高科技的產(chǎn)業(yè)。電子工業(yè)的高速發(fā)展依賴(lài)于半導(dǎo)體工業(yè)的快速提高，而在半導(dǎo)體工業(yè)中其核心是集成電路（電集成、光集成、光電集成），集成電路在性能、集成度、速度等方面的快速發(fā)展是以半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展為基礎(chǔ)的。在學(xué)習(xí)半導(dǎo)體制造工藝之前首先要清楚什么是集成電路，這樣就可以知道學(xué)習(xí)半導(dǎo)體工藝是要制造什么?！　〖呻娐罚↖ntegratedcircuit，IC）是通過(guò)一系列特定的平面制造工藝，將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無(wú)源元件，按照一定的電路互連關(guān)系，“集成”在一塊半導(dǎo)體單晶片上，并封裝在一個(gè)保護(hù)外殼內(nèi)，能執(zhí)行特定功能的復(fù)雜電子系統(tǒng)。圖1-1表明了集成電路組成的抽象結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看到，集成電路系統(tǒng)由一系列模塊構(gòu)成，而模塊由一些門(mén)電路組成，門(mén)電路又是由基本的邏輯電路構(gòu)成的，而基本的邏輯電路就是由元器件構(gòu)成的（包括有源器件和無(wú)源元件），半導(dǎo)體制造實(shí)際上就是在制作有源器件和無(wú)源元件并將這些元器件進(jìn)行互連，使其具備一定的功能。不同的元器件結(jié)構(gòu)決定了元器件的性能有所不同，元器件的性能最終決定了集成電路的特性。隨著集成度和性能的提高，對(duì)集成電路制造的環(huán)境要求也越來(lái)越高，沾污的控制更為重要，其決定著芯片的成品率。本章將對(duì)元器件的結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體制造的過(guò)程、沾污的控制等方面做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，使大家對(duì)集成電路制造過(guò)程、制造環(huán)境有一個(gè)大致的了解，以便于將本書(shū)著重介紹的工藝與元器件的制造結(jié)合起來(lái)，便于后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和理解?！　〉湫偷陌雽?dǎo)體芯片的制造流程如圖1.2所示，從圖中可以大致了解到半導(dǎo)體芯片制造的整個(gè)過(guò)程。　　本書(shū)重點(diǎn)介紹芯片的制造部分，介紹芯片制造的主要工藝。盡管一個(gè)超大規(guī)模集成電路芯片的制造要經(jīng)過(guò)幾百道工序，但其實(shí)質(zhì)是在重復(fù)清洗、氧化、化學(xué)氣相淀積、金屬化、光刻、刻蝕、摻雜和平坦化這幾大工藝，本書(shū)也將圍繞這幾大工藝進(jìn)行介紹。

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