本书介绍当代集成电路制造的基础工艺,**介绍基本原理,并就当前集成电路芯片制造技术的*新发展做了较为详尽的阐述。本书共18章,主要内容包括:硅材料及衬底制备、外延生长工艺原理、氧化介质薄膜生长、半导体的高温掺杂、离子注入低温掺杂、薄膜气相淀积工艺、图形光刻工艺原理、掩模制备工艺原理、集成电路工艺仿真、集成结构测试图形、电路管芯键合封装、集成电路性能测试、工艺过程理化分析、管芯失效及可靠性、超大规模集成工艺、芯片产业质量管理、可制造性设计工具和可制造性设计理念等。
受美国新思科技(Synopsys Inc.)授权,本书在国内**发布新一代纳米级TCAD系列仿真工具:Sentaurus TCAD设计工具的相关技术内容细节。本书免费提供习题答案,立体化教程同步出版。
本书可作为高等学校电子科学与技术、微电子、集成电路设计等专业的高年级本科生和研究生教材,也可供集成电路芯片制造企业工程技术人员学习参考。

第1章 硅材料及衬底制备
硅是自然界中蕴含*丰富的元素之一,约占地壳重量的25%,它的丰富程度仅次于氧。硅是电子工业中*重要的半导体材料。在自然界中硅以硅土和硅酸盐的形态出现,它是元素周期表中被研究得*多的元素之一。自然界中的固态物质,可分为晶体和非晶体两大类。晶体和非晶体在内部结构、物理性质和化学性质上都存在着明显差别。
目前,集成电路和各种半导体器件制造中所用的材料主要是硅、锗和砷化镓等单晶,其中,硅单晶体*多。硅器件占世界上出售的半导体器件的98%以上。本书主要论述的是硅晶体材料及以硅晶体或硅的衍生化合物为主体结构而制成的器件和集成电路。
正是由于现代半导体器件和集成电路技术的发展,硅已成为人类迄今为止研究*深入、了解*清楚的物质。可以说,现在人类能获取的纯度*高的材料是硅,人类能够制取的直径*大的单晶也是硅。
固态物质以晶体或非晶体两种形式存在。晶体内部的原子均按一定周期排列,任一晶体都可以看成是由原子在三维空间中按一定的规则周期性排列而构成的。内部所有原子按统一周期排列的晶体叫做单晶体,由许多小品粒无规则地堆积而成的叫做多晶体。生产大规模集成电路所用的硅材料(硅圆晶片)就是单晶体。
硅单晶作为*重要的集成电路衬底材料是制作复杂微电子器件的基础。因此,硅单晶的晶体质量和单晶硅的加工技术水平对集成电路的性能和芯片的合格率有直接影响。为了适应单芯片集成技术发展的需要,人们对硅单晶材料的要求越来越高,对硅单晶材料性质的认识和研究也在深入。单晶生长和衬底晶圆片的加工技术也在不断改进和提高。
……

绪论
本章小结
习题
第1章 硅材料及衬底制备
1.1 半导体材料的特征与属性
1.2 半导体材料硅的结构特征
1.3 半导体单晶制备过程中的晶体缺陷
1.4 集成电路技术的发展和硅材料的关系
1.5 关于半导体硅材料及硅衬底晶片的制备
1.6 半导体硅材料的提纯技术
1.6.1 精馏提纯四氯化硅技术及其提纯装置
1.6.2 精馏提纯四氯化硅的基本原理
1.7 直拉法生长硅单晶
1.7.1 晶体生成技术的发展现状
1.7.2 晶体生长技术的分类
1.7.3 硅直拉单晶生长技术
1.7.4 硅直拉单晶设备
1.7.5 硅直拉单晶工艺步骤
1.8 硅单晶的各向异性特征在管芯制造中的应用
本章小结
习题
本章参考文献
第2章 外延生长工艺原理
2.1 关于外延生长技术
2.2 外延生长工艺方法概论
2.2.1 典型的水平反应器硅气相外延生长系统简介
2.2.2 硅化学气相淀积外延生长反应过程的一般描述
2.3 常规硅气相外延生长过程的动力学原理
2.4 常规硅气相外延生长过程的结晶学原理
2.5 关于气相外延生长的工艺环境和工艺条件
2.5.1 外延生长过程中的掺杂
2.5.2 外延生长速率与反应温度的关系
2.5.3 外延生长层内的杂质分布
2.5.4 外延生长缺陷
2.5.5 外延生长之前的氯化氢气相抛光
2.5.6 典型的外延生长工艺流程
2.5.7 工业化外延工序的质量控制
2.6 发生在硅气相外延生长过程中的二级效应
2.6.1 外延生长过程中基片衬底杂质的再分布效应
2.6.2 外延生长过程中掺入杂质的再分布
本章小结
习题
本章参考文献
第3章 氧化介质薄膜生长
3.1 氧化硅介质膜的基本结构
3.2 二氧化硅介质膜的主要性质.
3.3 氧化硅介质膜影响杂质迁移行为的内在机理
3.4 氧化硅介质膜的热生长动力学原理
3.5 典型热生长氧化介质膜的常规生长模式
本章小结
习题
本章参考文献
第4章 半导体的高温掺杂
4.1 固体中的热扩散现象及扩散方程
4.2 常规高温热扩散的数学描述
4.2.1 恒定表面源扩散问题的数学分析
4.2.2 有限表面源扩散问题的数学分析
4.3 常规热扩散工艺简介
4.4 实际扩散行为与理论分布的差异
4.4.1 发生在氧化硅一硅界面处的杂质再分布行为
4.4.2 发生在氧化过程中的氧化增强扩散行为
4.5 扩散行为的仿真及影响扩散行为的效应
4.5.1 杂质热扩散及热迁移工艺模型
4.5.2 氧化增强扩散模型
4.5.3 对杂质在可动界面处变化的一维描述
4.5.4 对杂质在可动界面处变化的二维描述
4.5.5 对常规扩散行为进行的二维描述
4.6 深亚微米工艺仿真系统所设置的小尺寸效应模型
本章小结
习题
本章参考文献
第5章 离子注入低温掺杂
5.1 离子注入掺杂技术的特点
……
第6章 薄膜气相淀积工艺
第7章 图形光刻工艺原理
第8章 掩模制备工艺原理
第9章 集成电路工艺仿真
第10章 集成结构测试图形
第11章 电路管芯键合封装
第12章 集成电路性能测试
第13章 工艺过程理化分析
第14章 管芯失效及可靠性
第15章 超大规模集成工艺
第16章 芯片产业质量管理
第17章 可制造性设计工具
第18章 可制造性设计理念
附录A 集成电路制作技术专业术语大全
附录B 现代集成电路制造技术缩略语

这是一部难得的好教科书。将集成电路制程技术、原理-5集成电路底层TCAD可制造性设计技术密切结合,介绍详尽,**创新。对于当今高等学校微电子专业在校生来讲,学后会有“一书读罢解惑天下”之感。书中所介绍的新一代TCAD技术及DFM解决方案是Synopsys奉献给芯片制造业的当前*新的IC底层设计及芯片良品率优化技术成果。感谢李惠军教授为中国芯片产业作出的贡献。
—Synopsys中国区副总经理 秦明