简体字中文版出版者的话 《微电子材料与制程》一书是在台湾宏康科技股份有限公司谢泳芬博士的大力推动和台湾材料科学学会的大力支持下,才于2004年的仲夏时节进入简体字中文版的翻译和出版日程。我们复旦大学出版社非常感谢台湾朋友的信任和支持。 本书在出版过程中得到了复旦大学微电子学系的大力帮助,值此出版之机,我们表示衷心的感谢。李炳宗教授、茹国平教授、屈新萍副教授在百忙之中为本书的引进提供了宝贵的专家意见,林殷茵副教授和张军鹰工程师在休息日专程安排关于本书的讨论会,这些都让我们难以忘记。 业实集成电路(上海)有限公司的杨燕小姐为本书的引进出版做了许多具体而细致的落实工作。复芯微电子技术咨询有限公司的杨秋冬先生负责本书的编校工作,并及时阅读校定本书的清样。业实的郭首一先生在接管这一项目的过程中也付出很多劳动。没有他们的努力,我们很难在这么短的时间里向读者呈献这本书。业实和复芯微电���的支持,也是我们能够尽快出版简体中文版的原因之一。 考虑到本书的读者对象是微电子专业的本科生和研究生以及相关领域的工程师,本书在制作简体字中文版的过程中,全盘复制和保留了台湾英杰企业有限公司版图书的图表和文献的处理方

序 言 近年来台湾地区电子半导体相关高科技产业蓬勃发展,对材料科技人才的需求非常殷切,年轻学子也多以进入此热门行业为**志愿。加强材料专业训练,以满足产业界人才之需求,已成为学术界重要的职责所在。 由于“政府”政策的鼓励及社会的需求,台湾地区公私立大学院校短期内增设了许多材料系所,学生人数随着急速增加,为了因应学子们学习的需要,并落实教材中文化的期望,材料学会在“教育部”的资助下,决定出版三本工具书,包括已出版的材料分析、金属材料实验及这一本微电子材料与制程。 材料学会前理事长,(台湾)清大工学院院长陈力俊教授二十多年来专心研究电子材料,并且获得极为杰出的成就,他是主编这本书*适当的人选。 我们非常感谢陈教授领导的团队,在百忙之中,挤出时间,为材料教育写书,贡献丰富的学识与宝贵的经验,希望能满足大家的需求,获得大家的喜爱。 这本书共分十一章,有六百多页,内容除了概览外,包括半导体基本理论、硅晶圆制造、硅晶薄膜、刻蚀技术、光刻技术、离子注入、金属薄膜、氧化介电层、电子封装及材料分析等,从理论基础到制造、分析等实务经验,皆有完整而透彻的介绍,相信对材料相关系所的同学及电子产业从业人员提升电子材料与工艺之知识皆会有很大的帮助。 材料科学学会理事长 洪敏雄 谨识 一九九八年十一月于台南 编 者 序 教材、手册的中文化可能是台湾地区近年来在发展科技诸般努力中*弱的一环,但也可能是使科技生根深化*重要的一环。适当的中文教材不仅能大幅提高学习效率,而且经由大家熟悉的文字更能传递理论的逻辑概念、关联脉络以及深层意义,勾画出思路发展,学习的效果更不可以道里计。 “材料科学学会”体认到教材中文化的重要性,落实及扩大教学成效,规划出版一系列观念正确、内容丰富的中文教科书。 台湾地区在六十年代在“政府”主导下积极发展集成电路工业,七十年代末期渐渐开花结果,到目前不仅成为明星产业,在世界上有举足轻重的地位,而且将是二十一世纪产业发展的驱动力。微电子工业的快速发展,因素固然很多,但技术上的持续进步为主要因素之一。自四十年代末期晶体管问世以来,电子工业始终以基础科学为先导,日新月异。材料科学与工程在电子工业的成长中扮演了极重要的角色。高纯度及几乎无缺陷硅晶的成长,靠“区段纯化”及“柴氏拉伸法”才得以实现,因而促成集成电路电子工业全面发展。其他如清洁表面、确定晶面方向、氧化、光刻、蚀刻技术、离子注入、外延、金属膜及绝缘膜沉积、热处理、封装等各种处理材料的制程步骤,以及各种物性、结构、成分及缺陷的鉴定,无一不与材料的工艺及鉴定息息相关。因此自学会规划出版中文教科书伊始,规划委员们很迅速地建立共识,微电子工业的基石“微电子材料与制程”应是优先出版科目。 本书**章将微电子材料与工艺作一概览,第二章介绍半导体基本理论。第三章至第十章为集成电路工艺各重要的问题:单晶成长、硅晶薄膜、蚀刻、光刻技术、离子注入、金属薄膜与工艺、氧化、介电层、电子封装技术基础教材,第十一章则为材料分析技术应用。各章邀请**专家学者撰写或合撰,务求内容精到详实,兼顾理论与应用,深入浅出,希望不仅成为莘莘学子的优良入门书,也能供广大从业技术人员参考之用。 本书经接近两年时间规划、撰写、编校,虽力求精实正确,但难免有所疏漏,尚祈专家学者与读者不吝指教。在编校过程中,承蒙丁 、庄乃贞(材料科学学会)、许淑卿(英杰公司)小姐多方协助,在此一并致谢。 陈力俊 谨识 一九九八年十一月于(台湾)清华园

序 言 编者序 作者简介 **章 概览 1-1 微电子工业 1-2 微电子材料 1-3 材料的电性 1-4 硅晶集成电路 1-5 集成电路工艺 1-6 微电子材料特性 1-7 微电子材料的应用 1-8 未来挑战与展望 参考文献 习 题 第二章 半导体基本理论 2-1 简介 2-2 晶体结构 2-3 能带结构 2-4 有效质量与电子输运性质 2-5 电子浓度与费米分布 2-6 异质半导体(Extrinsic Semiconductor) 2-7 半导体的界面 参考文献 习 题 第三章 硅晶圆材料制造技术 3-1 简介 3-2 多晶硅原料 3-3 单晶生长设备 3-4 单晶生长程序及相关理论 3-5 晶圆加工成形(Modification) 3-6 晶圆抛光(Polishing) 3-7 晶圆清洗(Water Cleaning) 参考文献 习 题 第四章 硅晶薄膜 4-1 简介 4-2 硅晶薄膜工艺原理及反应机制 4-3 硅外延(Epitaxial Si) 4-4 多晶硅(Poly-Si) 4-5 非晶硅(Amorphous Si) 4-6 结论 参考文献 习 题 第五章 半导体刻蚀技术 5-1 简介 5-2 湿法刻蚀技术 5-3 干法刻蚀技术 (等离子体刻蚀技术) 5-4 金属刻蚀(Metal Etch) 5-5 总结 参考文献 习 题 第六章 光刻技术 6-1 简介 6-2 光刻方式 6-3 光刻掩模版与模板 参考文献 习 题 第七章 离子注入 7-1 前言 7-2 离子注入设备 7-3 离子注入的基本原理 7-4 离子分布与模拟方法 7-5 离子注入造成的硅衬底损伤与热退火 7-6 离子注入在集成电路制造上的应用 7-7 离子注入工艺实务 7-8 结束语 参考文献 习 题 第八章 金属薄膜与工艺 8-1 简介 8-2 金属接触 8-3 栅电极(Gate Electrode) 8-4 器件间互连(Interconnect) 8-5 栓塞(Plug) 8-6 扩散阻挡层 8-7 黏着层(Adhesion Layer) 8-8 抗反射覆盖层(Anti-Reflection Coating) 8-9 工艺整合问题 8-10 铜金属化 8-11 展望 参考文献 习 题 第九章 氧化,介电层 9-1 简介 9-2 氧化层的形成方法 9-3 特殊电介质 9-4 氧化电介质的电性及物质特性 9-5 氧化电介质的应用 9-6 结束语 参考文献 习 题 第十章 电子封装技术 10-1 前言 10-2 芯片粘结 10-3 互连技术 10-4 引脚架 10-5 薄/厚膜技术 10-6 陶瓷封装 10-7 封装的密封 10-8 塑料封装 10-9 印刷电路板 10-10 焊锡与锡膏 10-11 器件与电路板的接合 10-12 清洁与涂封 10-13 新型封装技术 参考文献 习 题 第十一章 材料分析技术在集成电路工艺中的应用 11-1 简介 11-2 材料分析技术 11-3 集成电路工艺模块的观察实例 11-4 各种IC产品的基本结构 11-5 结束语 参考文献 习 题 中英文索引 英中文索引