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第1章 半导体工业1

1.1 一个工业的诞生1

1.2 固态时代2

1.3 集成电路2

1.4 工艺和产品趋势4

1.5 特征图形尺寸的减小5

1.6 芯片和晶圆尺寸的增大5

1.7 缺陷密度的减小6

1.8 内部连线水平的提高6

1.9 SIA的发展方向7

1.10 芯片成本7

1.11 半导体工业的发展8

1.12 半导体工业的构成9

1.13 生产阶段9

1.14 结型晶体管11

1.15 工业发展的50年12

1.16 纳米时代13

习题14

参考文献14

第2章 半导体材料和化学品的性质16

2.1 原子结构16

2.2 元素周期表17

2.3 电传导19

2.4 绝缘体和电容器19

2.5 本征半导体20

2.6 掺杂半导体20

2.7 电子和空穴传导22

2.8 载流子迁移率23

2.9 半导体产品材料23

2.10 半导体化合物23

2.11 锗化硅24

2.12 衬底工程25

2.13 铁电材料25

2.14 金刚石半导体25

2.15 工艺化学品25

2.16 物质的状态26

2.17 等离子体26

2.18 物质的性质27

2.19 压力和真空28

2.20 酸，碱和溶剂28

2.21 材料安全数据表30

习题30

参考文献30

第3章 晶体生长与硅晶圆制备31

3.1 简介31

3.2 半导体硅制备31

3.3 晶体材料32

3.4 晶体定向33

3.5 晶体生长34

3.6 晶体和晶圆质量36

3.7 晶圆准备37

3.8 切片39

3.9 晶圆刻号39

3.10　磨片39

3.11 化学机械抛光（CMP）40

3.12 背面处理40

3.13 双面抛光40

3.14 边缘倒角和抛光40

3.15 晶圆评估41

3.16 氧化41

3.17 包装41

3.18 工程化晶圆（衬底）41

习题41

参考文献42

第4章 晶圆制造概述43

4.1 晶圆生产的目标43

4.2 晶圆术语44

4.3 晶圆生产的基础工艺44

4.4 电路设计48

4.5 光刻母版和掩模版49

4.6 晶圆制造实例50

4.7 芯片术语53

4.8 晶圆中测54

4.9 集成电路的封装55

4.10 小结56

习题56

参考文献56

第5章 污染控制57

5.1 简介57

5.2 问题57

5.3 污染源60

5.4 洁净室的建设67

5.5 洁净室的物质与供给75

5.6 洁净室的维护75

5.7 芯片表面清洗75

习题84

参考文献84

第6章 生产能力和工艺良品率87

6.1 良品率测量点87

6.2 累积晶圆生产良品率88

6.3 晶圆生产良品率的制约因素89

6.4 晶圆电测良品率要素92

6.5 封装和最终测试良品率97

6.6 整体工艺良品率97

习题98

参考文献99

第7章 氧化100

7.1 二氧化硅层的用途100

7.2 热氧化机制102

7.3 热氧化方法106

7.4 水平管式反应炉106

7.5 立式反应炉111

7.6 快速升温反应炉112

7.7 快速热处理（RTP）112

7.8 高压氧化114

7.9 氧化工艺的自动化118

7.10 氧化前晶圆的清洗118

7.11 氧化工艺118

7.12 氧化后评估119

习题120

参考文献121

第8章 基本图形化工艺流程——从表面准备到曝光123

8.1　简介123

8.2 光刻蚀工艺概述124

8.3 光刻10步法126

8.4 基本的光刻胶化学127

8.5 光刻胶性能的要素129

8.6 正胶和负胶的比较131

8.7 光刻胶的物理属性133

8.8 光刻工艺135

8.9 表面准备135

8.10 涂光刻胶（旋转式）137

8.11 软烘焙141

8.12 对准和曝光144

8.13 先进的光刻150

习题150

参考文献150

第9章 基本图形化工艺流程——从显影到最终检验151

9.1 显影151

9.2 硬烘焙155

9.3 集成图形工艺156

9.4 刻蚀159

9.5 湿法刻蚀159

9.6 干法刻蚀163

9.7 光刻胶的去除167

9.8 最终目检169

9.9 掩模版制作170

9.10 小结171

习题172

参考文献172

第10章 高级光刻工艺174

10.1 VLSI/ULSI集成电路图形处理过程中存在的问题174

10.2 其他曝光问题180

10.3 掩模版贴膜183

10.4 晶圆表面问题184

10.5 防反射涂层185

10.6 平坦化187

10.7 高级光刻胶工艺187

10.8 CMP小结195

10.9 改进刻蚀工艺197

10.10 自对准结构198

10.11 刻蚀轮廓控制199

习题199

参考文献199

第11章 掺杂202

11.1 简介202

11.2 用扩散法形成掺杂区202

11.3 扩散形成的掺杂区和结203

11.4 扩散工艺的步骤206

11.5 淀积206

11.6 推进氧化212

11.7 离子注入简介214

11.8 离子注入的概念215

11.9 离子注入系统215

11.10 离子注入区域的杂质浓度220

11.11 离子注入层的评估222

11.12 离子注入的应用223

11.13 掺杂前景展望223

习题224

参考文献224

第12章 薄膜淀积226

12.1 简介226

12.2 化学气相淀积基础228

12.3 CVD的工艺步骤230

12.4 CVD系统分类231

12.5 常压CVD系统231

12.6 低压化学气相淀积（LPCVD）233

12.7 原子层淀积236

12.8 气相外延236

12.9 分子束外延（MBE）236

12.10 金属有机物CVD（MOCVD）237

12.11 淀积膜238

12.12 淀积的半导体膜238

12.13 外延硅238

12.14 多晶硅和非晶硅淀积242

12.15 SOS和SOI243

12.16 在硅上砷化镓243

12.17 绝缘体和绝缘介质244

12.18 导体246

习题246

参考文献246

第13章 金属化248

13.1 简介248

13.2 导体-单层金属248

13.3 导体-多层金属设计249

13.4 导体250

13.5 电化学镀膜（ECP）256

13.6 化学机械工艺256

13.7 金属薄膜的用途257

13.8 淀积方法258

13.9 真空泵263

13.10 小结266

习题267

参考文献267

第14章 工艺和器件评估269

14.1 简介269

14.2 晶圆的电特性测量270

14.3 工艺和器件评估271

14.4 物理测试方法273

14.5 层厚的测量273

14.6 结深277

14.7 关键尺寸和线宽测量279

14.8 污染物和缺陷检测281

14.9 总体表面特征285

14.10 污染认定287

14.11 器件电学测量289

习题294

参考文献294

第15章 晶圆加工中的商务因素296

15.1 摩尔定律和新晶圆工厂经济296

15.2 晶圆制造的成本297

15.3 设备302

15.4 拥有成本303

15.5 自动化304

15.6 工厂层次的自动化306

15.7 设备标准307

15.8 统计制程控制（SPC）308

15.9 库存控制311

15.10 质量控制和ISO 9000认证312

15.11 生产线组织312

习题313

参考文献314

第16章 形成器件和集成电路的介绍315

16.1 半导体器件的形成315

16.2 可替换（按比例缩小）的晶体管设计325

16.3 集成电路的形成326

16.4 Bi-MOS334

16.5 超导体334

习题339

参考文献339

第17章 集成电路的介绍341

17.1 简介341

17.2 电路基础342

17.3 集成电路的类型343

17.4 下一代产品348

习题349

参考文献349

第18章 封装350

18.1 简介350

18.2 芯片的特性351

18.3 封装功能和设计352

18.4 封装操作工艺的概述353

18.5 封装工艺356

18.6 替代工艺361

18.7 转到封装区域362

18.8 封装工艺流程368

18.9 封装-裸芯片策略368

18.10 封装设计369

18.11 封装类型和技术小结373

习题373

参考文献374

术语表375