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)滲透到國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個領(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，芯片最小線寬已到納米級，同時集成工藝和其他學(xué)科相結(jié)合，誕生了新的學(xué)科。國內(nèi)集成電路市場需求持續(xù)旺盛，產(chǎn)業(yè)政策和投資環(huán)境持續(xù)向好，對我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分有利。集成電路產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，對人才的需求不斷增加，既需要高水平的研究設(shè)計人員，也需要從事一線生產(chǎn)的專業(yè)技術(shù)人才。而適合高職高專院校用于培養(yǎng)技能型人才的教材十分匱乏，大部分高職高專院校由于缺乏資金，實驗室建設(shè)難以滿足學(xué)生課程實踐的需求。　　編者在編寫本教材時注重實用性，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，解決了理論與實踐脫離的問題。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、工藝的操作過程和工藝對應(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，在編寫過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，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，第3章由南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院趙麗芳編寫，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，第5章和第6章由無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院張睿編寫，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，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?！　∮捎诰幷咚剿蓿瑫须y免存在不足和錯誤，希望廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本教材的編寫簡化了深奧的理論論述，在對基本原理介紹的基礎(chǔ)上注重對工藝過程、工藝參數(shù)的描述以及工藝參數(shù)測量方法的介紹，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)了實踐課程由于昂貴的設(shè)備及過高的實踐費(fèi)用而無法進(jìn)行實踐教學(xué)的缺憾。在教材編寫過程中，從半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)獲得了大量的工藝設(shè)備、工藝過程及工藝參數(shù)方面的素材對教材進(jìn)行了充實。    本教材根據(jù)目前集成電路的發(fā)展趨勢，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、工藝的操作過程和工藝對應(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)專業(yè)的高年級本科生或大專生習(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。    為方便教學(xué)，本書備有免費(fèi)電子課件，凡選用本教材作為授課教材的學(xué)?；蚪處熅蓙黼娝魅?，咨詢電話：010-88379375。

書籍目錄

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。　　·掌握基本半導(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、時代的劃分及發(fā)展趨勢。　　·掌握半導(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。　　·掌握單晶硅的制備方法?！　　ち私獍雽?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?！　　ち私鈱π酒圃斓纳a(chǎn)環(huán)境的要求及凈化間污染源如何加以控制。　　1.1 引言　　電子工業(yè)和半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)超過傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)、汽車工業(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，而模塊由一些門電路組成，門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（包括有源器件和無源元件），半導(dǎo)體制造實際上就是在制作有源器件和無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，對集成電路制造的環(huán)境要求也越來越高，沾污的控制更為重要，其決定著芯片的成品率。本章將對元器件的結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體制造的過程、沾污的控制等方面做一個簡單的介紹，使大家對集成電路制造過程、制造環(huán)境有一個大致的了解，以便于將本書著重介紹的工藝與元器件的制造結(jié)合起來，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)體芯片制造的整個過程?！　”緯攸c介紹芯片的制造部分，介紹芯片制造的主要工藝。盡管一個超大規(guī)模集成電路芯片的制造要經(jīng)過幾百道工序，但其實質(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，本書也將圍繞這幾大工藝進(jìn)行介紹。

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