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第1篇 综述与题材2

第1章 微电子制造引论2

1.1微电子工艺:一个简单的实例4

1.2单项工艺与工艺技术6

1.3本课程教程7

1.4小结8

第2章 半导体衬底9

2.1相图与固溶度°9

2.2结晶学与晶体结构°13

2.3晶体缺陷14

2.4直拉法（Czochralski法）单晶生长20

2.5 Bridgman法生长GaAs28

2.6区熔法单晶生长29

2.7晶圆片制备和规格30

2.8小结与未来发展趋势32

习题32

参考文献33

第2篇 单项工艺1:热处理与离子注入38

第3章 扩散38

3.1一维费克扩散方程38

3.2扩散的原子模型40

3.3费克定律的分析解44

3.4常见杂质的扩散系数47

3.5扩散分布的分析51

3.6SiO2中的扩散56

3.7扩散分布的数值模拟58

3.8小结63

习题63

参考文献65

第4章 热氧化68

4.1迪尔一格罗夫氧化模型68

4.2线性和抛物线速率系数70

4.3初始阶段的氧化73

4.4 SiO2的结构76

4.5氧化层的特性78

4.6掺杂杂质对氧化和多晶氧化过程的影响84

4.7硅的氮氧化物88

4.8其他可选的栅绝缘层＋89

4.9氧化系统92

4.10氧化过程的数值模拟＋94

4.11小结97

习题97

参考文献99

第5章 离子注入103

5.1理想化的离子注入系统103

5.2库仑散射°108

5.3垂直投影射程109

5.4沟道效应和横向投影射程115

5.5注入损伤117

5.6浅结的形成+121

5.7埋层介质＋123

5.8离子注入系统的问题和关注点125

5.9注入分布的数值模拟+126

5.10小结128

习题128

参考文献130

第6章 快速热处理134

6.1灰体辐射，热交换和光吸收°135

6.2高强度光源和反应腔设计137

6.3温度测量141

6.4热塑应力°145

6.5杂质的快速热激活146

6.6介质的快速热加工148

6.7硅化物和接触的形成150

6.8其他的快速热处理系统151

6.9小结152

习题153

参考文献153

第3篇 单项工艺2:图形转移160

第7章 光学光刻160

7.1光学光刻概述160

7.2衍射°164

7.3调制传输函数和光学曝光167

7.4光源系统和空间相干170

7.5接触式/接近式光刻机175

7.6投影光刻机178

7.7先进掩模概念＋185

7.8表面反射和驻波187

7.9对准190

7.10小结191

习题191

参考文献192

第8章 光刻胶195

8.1光刻胶类型195

8.2有机材料和聚合物°195

8.3 DQN正胶的典型反应198

8.4对比度曲线200

8.5临界调制传输函数202

8.6光刻胶的涂敷和显影203

8.7二级曝光效应207

8.8先进的光刻胶和光刻胶工艺+211

8.9小结215

习题215

参考文献217

第9章 非光学光刻技术+220

9.1高能射线与物质之间的相互作用°220

9.2直写电子束光刻系统223

9.3直写电子束光刻:总结与展望230

9.4 X射线源°232

9.5接近式X射线系统235

9.6薄膜型掩模版238

9.7投影式X射线光刻240

9.8投影电子束光刻（SCALPEL）241

9.9电子束和X射线光刻胶243

9.10 MOS器件中的辐射损伤245

9.11软光刻与纳米压印光刻246

9.12小结250

习题250

参考文献251

第10章 真空科学与等离子体257

10.1气体动力学理论°257

10.2气体的流动及其传导率259

10.3压力范围与真空泵262

10.4真空密封与压力测量267

10.5直流辉光放电°269

10.6射频放电271

10.7高密度等离子体273

10.8小结276

习题276

参考文献278

第11章 刻蚀279

11.1湿法刻蚀280

11.2化学机械抛光285

11.3等离子体刻蚀基本分类288

11.4高压等离子体刻蚀288

11.5离子铣295

11.6反应离子刻蚀299

11.7反应离子刻蚀中的损伤＋302

11.8高密度等离子体（HDP）刻蚀304

11.9剥离技术306

11.10小结307

习题308

参考文献309

第4篇 单项工艺3:薄膜及概述318

第12章 物理淀积:蒸发和溅射318

12.1相图:升华和蒸发°318

12.2淀积速率320

12.3台阶覆盖323

12.4蒸发系统:坩埚加热技术326

12.5多组分薄膜328

12.6溅射简介329

12.7溅射物理°330

12.8淀积速率:溅射产额331

12.9高密度等离子体溅射334

12.10形貌和台阶覆盖336

12.11溅射方法339

12.12特殊材料溅射341

12.13淀积膜内的应力343

12.14小结344

习题345

参考文献346

第13章 化学气相淀积350

13.1一种用于硅淀积的简单CVD系统350

13.2化学平衡和质量作用定律°351

13.3气体流动和边界层°355

13.4简单CVD系统的评价359

13.5介质的常压CVD360

13.6热壁系统中介质和半导体的低压CVD362

13.7介质的等离子体增强化学气相淀积（PECVD）367

13.8金属CVD+371

13.9原子层淀积374

13.10电镀铜376

13.11小结379

习题379

参考文献380

第14章 外延生长385

14.1晶圆片清洗和自然氧化物去除386

14.2气相外延生长的热动力学389

14.3表面反应393

14.4掺杂剂的引入394

14.5外延生长缺陷395

14.6选择性生长+397

14.7卤化物输运GaAs气相外延398

14.8不共度和应变异质外延398

14.9金属有机物化学气相淀积（MOCVD）402

14.10先进的硅气相外延生长技术406

14.11分子束外延技术409

14.12BCF理论+413

14.13气态源MBE和化学束外延+418

14.14小结418

习题419

参考文献420

第5篇 工艺集成概述427

第15章 器件隔离、接触和金属化427

15.1 PN结隔离和氧化物隔离427

15.2 LOCOS（硅的局部氧化）技术430

15.3沟槽隔离433

15.4绝缘体上硅隔离技术436

15.5半绝缘衬底437

15.6肖特基接触439

15.7注入形成的欧姆接触443

15.8合金接触447

15.9多层金属化448

15.10平坦化和先进的互连工艺453

15.11小结458

习题459

参考文献460

第16章 CMOS技术466

16.1基本长沟道器件特性466

16.2早期MOS工艺技术469

16.3基本的3μm工艺技术470

16.4器件等比例缩小474

16.5热载流子效应和漏极工程482

16.6门锁效应485

16.7浅源/漏和特定沟道掺杂488

16.8通用曲线与先进的CMOS工艺490

16.9小结493

习题493

参考文献496

第17章 其他类型晶体管的工艺技术502

17.1基本的MESFET工作原理502

17.2基本的MESFET工艺技术503

17.3数字电路工艺技术505

17.4单片微波集成电路技术510

17.5调制掺杂场效应晶体管（MODFETs）514

17.6双极型器件回顾:理想与准理想特性516

17.7双极型晶体管的性能517

17.8早期的双极型工艺技术520

17.9先进的双极型工艺技术524

17.10双极一CMOS兼容工艺技术（BiCMOS）533

17.11薄膜晶体管536

17.12小结539

习题540

参考文献543

第18章 光电子器件工艺技术548

18.1光电子器件概述548

18.2直接带隙的无机材料发光二极管550

18.3聚合物/有机发光二极管553

18.4激光器555

18.5小结556

参考文献556

第19章 微机电系统557

19.1力学基础知识558

19.2薄膜中的应力560

19.3机械量到电量的变换561

19.4常见MEMS器件力学性质565

19.5体微机械制造中的刻蚀技术568

19.6体微机械工艺流程576

19.7表面微机械制造基础581

19.8表面微机械加工工艺流程584

19.9 MEMS执行器587

19.10大深宽比的微系统技术591

19.11小结593

习题593

参考文献595

第20章 集成电路制造599

20.1成品率的预测和追踪600

20.2颗粒控制605

20.3统计过程控制607

20.4全因素试验和方差分析610

20.5试验设计612

20.6计算机集成制造616

20.7小结618

习题618

参考文献619

附录A 缩写与通用符号621

附录B 部分半导体材料的性质628

附录C 物理常数629

附录D 单位转换因子631

附录E 误差函数的一些性质635

附录F F数639