《集成电路工艺基础》求取 ⇩

目录1

主要符号表1

导论1

1 集成电路技术的发展1

2 集成电路制造7

3 集成电路芯片加工工艺举例13

11.2.1 可动离子电荷18

参考文献23

1.1 硅晶体结构的特点24

1.1.1 晶胞24

第一章 硅的晶体结构24

1.1.2 原子密度25

1.1.3 共价四面体25

1.1.4 晶体内部的空隙26

1.2.1 晶向27

1.2 晶向、晶面和堆积模型27

1.2.2 晶面29

1.2.3 堆积模型31

1.2.4 双层密排面33

1.3.1 点缺陷35

1.3 硅晶体中的缺陷35

1.3.2 线缺陷37

1.3.3 面缺陷40

1.3.4 体缺陷40

1.4 硅中杂质40

1.5 杂质在硅晶体中的溶解度45

参考文献50

第二章 扩散51

2.1 杂质扩散机构51

2.1.1 间隙式扩散51

12.1.1 GaAs晶体结构及特点52

2.1.2 替位式扩散53

2.2 扩散系数与扩散方程55

2.2.1 扩散系数55

2.2.2 扩散方程58

2.3.1 恒定表面源扩散60

2.3 扩散杂质的分布60

12.3 杂质原子在GaAs晶体中的行为62

2.3.2 有限表面源扩散63

2.3.3 两步扩散66

12.4.1 GaAsMESFET基本工作原理69

2.4 影响杂质分布的其它因素70

2.4.1 二维扩散70

2.4.2 扩散系数与杂质浓度的关系72

2.4.3 电场效应75

2.4.4 发射区推进效应76

2.5 常用杂质硼、磷和砷在硅中的性质77

2.5.1 硼在硅中的性质77

2.5.2 磷在硅中的性质79

2.5.3 砷在硅中的性质81

2.6.1 固态源扩散84

2.6 扩散工艺84

2.6.2 液态源扩散86

2.6.3 气态源扩散87

2.7.1 硼扩散88

2.7 常用杂质的扩散方法88

2.7.2 磷扩散92

2.7.3 砷扩散94

2.7.4 锑扩散95

2.8 金在硅中的性质95

2.8.1 金在硅中的固溶度96

2.8.2 金在硅中的扩散机构及扩散系数98

2.8.3 金扩散工艺100

2.9.1 结深测量101

2.9 结深和方块电阻的测量101

2.9.2 扩散层电阻103

2.9.3 方块电阻的测量104

参考文献107

第三章 离子注入109

3.1 核碰撞和电子碰撞111

3.1.3 约化能量和约化质量112

3.1.1 核阻止本领113

3.1.2 电子阻止本领117

3.1.4 射程粗略计算118

3.2 注入离子在无定形靶中的分布120

3.2.1 纵向分布120

3.2.2 横向效应122

3.3 晶格损伤126

3.3.1 级联碰撞127

3.3.2 移位原子数目的估算128

3.3.3 损伤区的分布129

3.3.4 非晶层的形成130

3.4 热退火131

3.4.1 硅材料的热退火特性132

3.4.2 硼的退火特性133

3.4.3 磷的退火特性135

3.4.4 热退火过程中的扩散效应136

3.4.5 快速退火137

3.5 离子注入技术在集成电路制造中的应用139

3.5.1 对MOS晶体管阈值电压的控制140

3.5.2 自对准金属栅结构141

3.5.3 在CMOS结构中的应用142

参考文献144

第四章 外延147

4.1 四氯化硅氢还原法外延148

4.1.1 化学反应过程148

4.1.2 影响生长速率的主要因素151

4.2 外延层中杂质浓度的分布154

4.2.1 掺杂原理155

4.2.2 扩散效应157

4.2.3 自掺杂效应159

4.3.1 硅烷热分解法外延162

4.3 硅烷热分解法外延，选择外延162

4.3.2 选择外延164

4.4 外延层的缺陷165

4.4.1 表面缺陷166

4.4.2 体内缺陷167

4.4.3 隐埋图形的漂移和畸变170

4.5.1 层错法172

4.5 外延层厚度的测量172

4.5.2 红外干涉法174

4.6.1 三探针法177

4.6 外延层电阻率的测量177

4.6.2 扩展电阻法179

参考文献182

第五章 氧化185

5.1 SiO2的结构及性质185

5.1.1 结构185

5.1.2 SiO2的主要性质187

5.2.1 杂质在SiO2中的存在形式189

5.2 SiO2的掩蔽作用189

5.2.2 杂质在SiO2中的扩散系数191

5.2.3 掩蔽层厚度的确定192

5.3 硅的热氧化195

5.3.1 干氧氧化196

5.3.2 水汽氧化197

5.3.3 湿氧氧化198

5.4 热氧化生长动力学198

5.5 决定氧化常数的各种因素204

5.5.1 氧化剂分压204

5.5.2 氧化温度205

5.5.3 A、B值207

5.6 影响氧化速率的其它因素209

5.6.1 快速初始氧化阶段209

5.6.2 硅表面晶向对氧化速率的影响210

5.6.3 杂质对氧化速率的影响213

5.7 热氧化过程中杂质的再分布217

5.7.1 杂质的再分布217

5.7.2 再分布对硅表面杂质浓度的影响220

5.8 热氧化工艺的发展222

5.8.1 薄层氧化工艺222

5.8.2 高压热氧化225

5.9.1 多晶硅薄膜氧化的特征228

5.9 多晶硅薄膜的热氧化228

5.9.2 晶粒间界的增强氧化和多晶硅薄膜氧化的应力模型229

5.9.3 SiO2的粘滞流效应和多晶硅薄膜氧化特征阶段的消失231

5.9.4 掺杂增强氧化232

5.1 0 硅化物的氧化234

5.1 0.1 硅化物的氧化机理234

5.1 0.2 影响硅化物氧化的因素240

5.1 1 椭偏法测量SiO2薄膜厚度241

参考文献245

6.1 化学汽相淀积设备249

第六章 化学汽相淀积249

6.2.1 复相生长薄膜的过程254

6.2 化学汽相淀积动力学254

6.2.2 Grove模型256

6.2.3 边界层与质量转移系数257

6.3 低压化学汽相淀积261

6.4 化学汽相淀积氮化硅薄膜263

6.4.1 低压化学汽相淀积氮化硅薄膜264

6.4.2 等离子体增强化学汽相淀积氮化硅薄膜267

6.4.3 化学汽相淀积氮化硅的性质268

6.5 化学汽相淀积多晶硅薄膜273

6.5.1 低压化学汽相淀积多晶硅动力学273

6.5.2 多晶硅形貌和结构与淀积条件的关系277

6.5.3 掺杂对多晶硅薄膜的影响280

6.6 化学汽相淀积SiO2薄膜284

6.6.1 低温化学汽相淀积SiO2薄膜284

6.6.2 掺磷SiO2（PSG）的淀积285

6.6.3 正硅酸乙脂〔Si(OC2H5)4,(TEOS)〕的热分解288

6.6.4 化学汽相淀积的SiO2薄膜性质290

参考文献291

7.1 前言293

第七章 光刻原理和技术293

7.2 光刻工艺流程295

7.2.1 涂胶296

7.2.2 前烘297

7.2.4 显影300

7.2.3 曝光300

7.2.5 坚膜301

7.2.7 光刻胶302

7.2.6 腐蚀、淀积和去胶302

7.3 分辨率303

7.4 灵敏度S306

7.4.1 光化反应307

7.4.2 光刻胶中光的吸收系数α308

7.4.3 增感311

7.4.4 影响灵敏度的一些因素312

7.5 缺陷314

7.5.1 用玻耳兹曼统计计算缺陷与成品率的关系315

7.5.2 用玻色－爱因斯坦统计探讨缺陷和成品率的关系315

7.5.3 缺陷与成品率关系的修正计算方法317

7.5.4 缺陷的产生、控制与检测319

7.6 紫外光曝光323

7.6.1 接近式曝光324

7.6.2 接触式曝光328

7.6.3 投影光刻328

7.6.4 光学传递函数（MTF）330

7.7.1 X射线曝光系统331

7.7 X射线曝光331

7.7.2 图形的畸变332

7.7.3 X射线曝光掩模334

7.7.4 X射线光刻胶335

7.7.5 X射线光源336

7.8 电子束曝光339

7.8.1 弹性散射340

7.8.2 非弹性散射341

7.8.3 邻近效应342

7.9 小结344

参考文献345

8.1.1 VLSI对图形转移的要求347

第八章 刻蚀347

8.1 VLSI对图形转移的要求和刻蚀方法347

8.1.2 湿法刻蚀349

82等离子体的一般特性351

8.1.3 干法刻蚀351

8.2.1 气体电离和等离子体351

8.2.2 等离子体的准电中性353

8.2.3 等离子体中两种温度概念354

8.2.4 等离子体的扩散355

8.2.5 等离子体电势356

8.2.6 直流辉光放电357

8.2.7 射频辉光放电359

8.3 等离子刻蚀362

8.3.1 自由基对刻蚀的贡献363

8.3.2 物理和化学的混合模型363

8.4 刻蚀反应器结构364

8.4.1 圆筒形反应器364

8.4.2 平板型反应器366

8.5 硅和二氧化硅的刻蚀369

8.5.1 刻蚀气体369

8.5.2 刻蚀条件与刻蚀速率的关系371

8.5.3 Si/SiO2的刻蚀选择比375

8.6 铝及其合金的刻蚀378

8.6.1 刻蚀气体的选择379

8.6.2 铝的氧化物的刻蚀379

8.6.3 沾污对铝刻蚀的影响381

8.7 难熔金属硅化物的刻蚀386

8.8 小结392

参考文献393

第九章 多晶硅薄膜和难熔金属硅化物薄膜395

9.1 多晶硅栅396

9.1.1 多晶硅栅的自对准和它对器件工作频率的影响396

9.1.2 多晶硅栅对MOS晶体管开启电压的影响399

9.2 多晶硅电学性质404

9.2.1 多晶硅电学特性404

9.2.2 多晶硅薄膜的电导率理论408

9.2.3 多晶硅薄膜的载流子迁移率理论416

9.3 多晶硅互连的局限性和难熔金属硅化物的应用417

9.3.1 多晶硅互连的局限性417

9.3.2 难熔金属硅化物的应用420

9.4.1 硅化物的淀积方法422

9.4 溅射淀积的基本原理422

9.4.2 直流溅射淀积的基本原理425

9.4.3 射频（RF）溅射淀积433

9.4.4 磁控溅射淀积434

9.4.5 离子束溅射和反应溅射淀积436

9.5 溅射淀积硅化物438

9.5.1 纯金属和硅双靶共溅射淀积硅化物薄膜438

9.5.2 化合物靶溅射淀积硅化物薄膜441

9.6.1 硅化物的形成机制443

9.6 硅化物的形成、组份和结构443

9.6.2 硅化物形成的相序445

9.6.3 硅化物的结构447

9.7 硅化物的电学性质454

9.7.1 硅化物的电导率454

9.7.2 硅化物肖特基势垒458

9.8 多晶硅／硅化物复合栅和互连461

9.8.1 多晶硅／硅化物复合栅结构462

9.8.2 复合栅中多晶硅／硅化物厚度比的考虑462

参考文献464

10.1 引论468

第十章 金属化468

10.2.1 真空蒸发淀积薄膜的物理过程470

10.2 金属薄膜的真空淀积470

10.2.2 真空蒸发设备479

10.2.3 蒸发淀积薄膜的厚度分布484

10.3.1 Al/Si接触中的几个物理现象488

10.3 Al/Si接触和它的改进488

10.3.2 Al/Si接触中的尖楔现象491

10.3.3 Al/Si欧姆接触和肖特基接触493

10.3.4 Al/Si接触的改进496

10.4 电迁移现象501

10.4.1 电迁移现象的物理机制501

10.4.2 中值失效时间（MTF）503

10.4.3 改进铝电迁移的方法505

10.5 台阶覆盖509

10.5.1 金属化中台阶覆盖问题509

10.5.2 改善台阶覆盖的方法511

参考文献514

第十一章 钝化517

11.1 引言517

11.2 Si-SiO2系统中的电荷518

11.2.2 界面态和界面陷阱电荷523

11.2.3 SiO2中固定正电荷529

11.2.4 SiO2中陷阱电荷532

11.3 主要的钝化方法534

11.3.1 含氯氧化534

11.3.2 磷硅玻璃（PSG）钝化543

11.3.3 Si3N4（或Al2O3）钝化膜546

参考文献547

第十二章 砷化镓集成电路工艺基础550

12.1 晶体砷化镓材料552

12.1.2 GaAs晶体的性质554

12.1.3 GaAs晶体中的缺陷556

12.2 GaAs晶体的能带结构和电学性质557

12.2.1 能带结构557

12.2.2 迁移率558

12.2.3 负阻现象560

12.3.1 Ⅰ族杂质在GaAs中的行为563

12.3.2 Ⅱ族杂质在GaAs中的行为564

12.3.3 Ⅳ族杂质在GaAs中的行为564

12.3.4 Ⅵ族杂质在GaAs中的行为565

12.3.5 过渡元素在GaAs中的行为566

12.4 GaAsMESFET集成电路568

12.4.2 GaAsMESFET集成电路制造工艺574

12.5 GaAsMESFET集成电路的工艺特点578

12.5.1 离子注入中的退火技术578

12.5.2 精细光刻中的剥离工艺581

125.3 MESFET肖特基结582

12.5.4 欧姆接触586

12.6 高电子迁移率晶体管（HEMT）集成电路工艺590

12.6.1 分子束外延MBE590

12.6.2 HEMTMESFET集成电路结构和工艺592

12.7 异质结双极晶体管（HBT）集成电路工艺594

参考文献599

索引602