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目 录1

第一章 单晶生长与衬底制备1

§1.1集成电路技术的发展和硅材料的关系1

§1.2单晶生长7

1.2.1单晶炉8

1.2.2单晶生长对单晶炉热场的要求10

1.2.3 单晶硅中的杂质分布12

1.2.4大直径单晶的拉制特点14

1.2.5拉晶工艺16

1.2.6 单晶硅中的原生缺陷20

1.2.7硅单晶的质量标准和检测方法24

§1.3硅片制备27

1.3.1概述27

1.3.2晶向测定29

1.3.3机械加工31

1.3.4腐蚀41

1.3.5抛光42

1.3.6清洗44

第二章外延生长48

§2.1硅气相外延概述48

§2.2外延生长动力学51

2.3.1外延层的掺杂56

§2.3外延层的掺杂和杂质分布56

2.3.2外延层的杂质分布57

§2.4外延层的缺陷61

2.4.1体内缺陷61

2.4.2表面缺陷65

§2.5外延系统与典型工艺流程68

2.5.1外延系统68

2.5.2典型工艺介绍71

§2.6外延层的质量标准及检测方法74

2.6.1缺陷密度的检测75

2.6.2外延层厚度的测量75

2.6.3外延层电阻率的测量77

§2.7硅烷热分解外延简介81

第三章热氧化83

§3.1概述83

§3.2二氧化硅膜的结构、性质和功能85

3.2.1二氧化硅膜的结构85

3.2.2二氧化硅膜的性质88

3.2.3二氧化硅膜在电路中的功能92

§3.3热氧化原理95

3.3.1热氧化膜生长机理95

3.3.2硅的热氧化模型和生长动力学96

3.3.3影响氧化速率的因素98

3.4.1常规热氧化方法介绍101

§3.4热氧化方法101

3.4.2水汽氯化氢氧化103

3.4.3热氧化工艺质量控制107

§3.5氢氧合成HCl氧化111

§3.6LSI及VLSI中的氧化技术114

3.6.1低温薄栅氧化114

3.6.3高压氧化117

3.6.2硅的局部氧化118

§3.7氧化膜的质量评价122

3.7.1厚度的检测及评价122

3.7.2氧化膜缺陷的检测及评价123

3.7.3可动电荷的检测及其评价124

第四章掺杂130

§4.1概述130

§4.2杂质在半导体中的扩散131

4.2.1扩散原理131

4.2.2理论分布与实际分布的差异138

§4.3扩散方法149

4.3.1双温区锑扩散150

4.3.2 固－固扩散156

4.3.3片状源扩散161

4.3.4液态源扩散167

4.3.5乳胶源扩散170

4.4.1扩散工艺的污染控制172

§4.4扩散的工艺控制和质量检测172

4.4.2扩散工艺的参量控制176

4.4.3扩散工艺质量参数的偏差控制178

4.4.4扩散工艺的质量检测184

4.4.5扩散工艺常见质量问题及分析188

§4.5离子注入190

4.5.1离子注入设备191

4.5.2离子注入原理199

4.5.3注入损伤与退火214

4.5.4离子注入的应用221

4.5.5 离子注入的检测225

§5.2化学气相淀积方法介绍234

第五章化学气相淀积（CVD）234

§5.1引言234

5.2.1 常压化学气相淀积（APCVD）236

5.2.2低压化学气相淀积（LPCVD）237

5.2.3等离子体化学气相淀积（PCVD）238

5.2.4化学气相淀积的安全向题240

§5.3二氧化240

5.3.1淀积方法241

5.3.2淀积参数对形成膜的影响243

53.3台阶覆盖与磷硅玻璃回流工艺247

5.3.4淀积二氧化硅膜的性质249

5.3.5二氧化硅淀积工艺实例250

§5.4多晶硅256

5.4.1多晶硅的功能256

5.4.2多晶硅淀积方法258

5.4.3淀积参数258

5.4.4结构261

5.4.5掺杂多晶硅262

5.4.6多晶硅的氧化265

5.4.7多晶硅的其他性质268

§5.5氮化硅269

5.5.1氮化硅的功能269

5.5.2氮化硅的制备方法270

5.5.3 CVD氮化硅与PCVD SiNxHy的性质272

§5.6其它材料274

§5.7本章摘要及展望275

第六章完美晶体器件工艺277

§6.1引言277

§6.2工艺诱生缺陷的理论模型278

6.2.1热应力和热应力诱生位错278

6.2.2氧化诱生层错284

6.2.3扩散诱生位错291

§6.3工艺诱生缺陷对集成电路的影响296

6.3.1硅片翘曲296

6.3.2 p-n结特性297

6.3.3双极器件特性299

6.3.4 MOS器件特性301

§6.4完美晶体工艺302

6.4.1完美单晶衬底工艺302

6.4.2无缺陷扩散工艺303

6.4.3无缺陷氧化工艺314

6.4.4防止滑移位错的工艺315

6.4.5吸除工艺316

第七章掩模制造319

§7.1概述319

7.2.2对掩模材料的要求322

7.2.1掩模材料的分类322

§7.2掩模材料322

§7.3计算机辅助掩模制造技术325

7.3.1引言325

7.3.2原图数据处理子系统的组成326

7.3.3典型的版图处理流程326

§7.4原版制造329

7.4.1乳胶原版的制造329

7.4.2铬原版的制造331

§7.5母版制造331

7.5.1母版制造及有关问题331

7.5.2分步重复332

7.5.3工艺控制333

7.6.1接触复印及复印机340

§7.6接触复印340

7.6.2接触复印工艺控制341

§7.7掩模版的质量检测342

7.7.1掩模版外观及版面图形一般质量检查342

7.7.2小尺寸检查342

7.7.3间距测定（坐标测定）343

7.7.4套准精度测定345

7.7.5缺陷检查346

§7.8掩模缺陷修补术348

7.8.1掩模缺陷的成因及其控制348

7.8.3掩模缺陷的修补349

7.8.2掩模缺陷的种类349

§7.9电子束曝光技术351

7.9.1概述351

7.9.2电子束曝光的特点351

7.9.3电子束曝光装置的组成352

7.9.4电子束的扫描方式353

7.9.5电子束曝光技术工艺要点354

第八章光刻356

§8.1概述356

§8.2光刻胶的种类及感光机理357

8.2.1光刻胶的种类及感光机理357

8.2.2光刻胶的主要性能及其测定方法361

8.3.1衬底材料对光刻工艺的影响366

8.3光刻工艺366

8.3.2增粘处理368

8.3.3涂胶371

8.3.4前烘375

8.3.5对位与曝光377

8.3.6显影384

8.3.7后烘387

8.3.8湿法腐蚀389

8.3.9干法腐蚀394

8.3.10去胶400

§10.5通用电路分析程序——SPICE402

§8.4光学光刻的发展概况402

8.4.1限制光刻条宽的主要因素402

8.4.2光刻技术的进展404

第九章接触与互连410

§9.1概述410

§9.2欧姆接触411

9.2.1欧姆接触的基本原理411

9.2.2形成欧姆接触的方法412

9.2.3接触电阻的检测414

§9.3接触与互连材料的选择415

9.3.1选择原则415

9.3.2铝电极416

9.3.3铝合金电极418

§9.4金属薄膜的形成方法419

9.4.1电子束蒸发419

§9.5合金化422

9.4.2磁控溅射422

9.5.1合金化原理423

9.5.2合金化工艺424

§9.6接触与互连中的质量控制425

9.6.1台阶覆盖425

9.6.2铝的变色与腐蚀427

9.6.3淀积系统的真空度428

9.6.5金属膜厚度测定431

9.6.4真空系统污染度测定431

9.7.1多层布线的一般考虑433

§9.7多层布线技术433

9.7.2 Al2O8膜和涂布SiO2乳胶膜的多层布线工艺435

§9.8 VLSI中的接触与互连问题438

9.8.1固定布线与选择布线438

9.8.2难熔金属及其硅化物在VLSI中的应用439

第十章CAD——工艺模拟和电路分析442

§10.1集成电路工艺技术现状及使用计算机模拟的重要性442

§10.2工艺模拟程序的建立方法448

10.2.1杂质流的连续性方程448

10.2.2高浓度下的杂质再分布问题450

10.2.3模型方程的数值解方法458

§10.3 SUPREMⅡ工艺模拟程序介绍462

§10.4计算机辅助电路分析程序482

10.4.1 电路分析程序在集成电路研制中的重要性482

10.4.2器件模型和模型参数的提取483

10.4.3网络方程的建立和求解的一般步骤491

10.5.1 SPICE的功能和适用范围492

10.5.2 SPICE中的BJT模型493

10.5.3 SPICE中的MOSFET模型497

§10.6实例499

1§11概述505

第十一章微电子测试图形505

§11.2微电子测试图形的配置及作用508

§11.3几种常用的测试结构及其原理508

11.3.1薄层电阻测试结构508

11.3.2平面四探针测试结构511

11.3.3 金属－半导体接触电阻测试结构512

11.3.4 MOS电容测试结构513

11.3.5 十字（交叉）桥式测试结构515

11.3.6腐蚀控制测试结构516

11.3.7分辨率测试结构516

11.3.8掩膜套准测试结构517

11.3.9集成栅控二极管测试结构519

11.3.10 MOS晶体管测试结构522

11.3.11金属台阶覆盖电阻测试结构522

12.3.2聚合物粘接523

12.3.1共晶焊523

11.4.1应用实例523

§11.4微电子测试图形在IC制造中的应用523

11.4.2微电子测试图形参数的测量529

第十二章组装技术530

§12.1概述530

§12.2减薄与分片530

12.2.1背面减薄530

12.2.2划片531

§12.3装片532

12.3.4装片的质量控制533

12.3.3装片工艺533

§12.4键合工艺536

12.4.1键合引线材料536

12.4.2键合劈刀541

12.4.3键合方法542

§12.5封装550

12.5.1塑料封装550

12.5.2陶瓷封装559

12.5.3封装气密性的检验563

12.5.4高性能封装564

§12.6老化、打印，包装565

12.6.1老化565

12.6.2打印565

12.6.3包装566

第十三章测试567

§13.1概述567

13.1.1测试的意义567

13.1.2测试的应用567

13.1.3电性能测试568

1 3.1.4测试方式569

13.2.2各种规范的关系570

13.2.1各种规范的意义570

§13.2测试规范570

13.2.3生产规范的制定571

§13.3静态参数测试572

13.3.1施压测流法572

13.3.2施流测压法573

13.3.3测试的问题573

§13.4动态参数测试574

13.4.1测试策略574

13.4.2单脉冲测量法576

13.4.3取样数字化法577

13.5.1常见故障578

13.4.4测试注意事项578

§13.5存储器测试578

13.5.2测试图形579

13.5.3测试方法582

13.5.4测试设备583

13.5.5测试技术584

§13.6微处理器测试585

13.6.1测试方法585

13.6.2测试图形的产生585

13.6.3测试方案589

13.6.4测试设备592

13.7.1模拟式方法595

§13.7模拟集成电路测试595

13.7.2 DSP式方法598

13.7.3测试技术600

13.7.4彩电电路测试604

§13.8测试集中管理606

13.8.1分布系统606

13.8.2参数记录表607

13.8.3测试统计表609

13.8.4测试评估图611

§13.9测试工艺612

13.9.1芯片测试工艺612

13.9.2成品测试工艺613

§14.1概述615

14.1.1器件可靠性的重要性615

14.1.2集成电路可靠性工作的基本内容615

第十四章集成电路的可靠性615

14.1.3集成电路可靠性的特点616

14.1.4本章主要内容616

§14.2可靠性基础617

14.2.1可靠度与不可靠度617

14.2.2失效率617

14.2.3产品可靠性指标间的内在联系618

14.3.2表面失效和p-n结退化620

§14.3集成电路的失效机理620

14.3.1集成电路常见的失效模式和失效机理620

14.3.3晶体缺陷对集成电路性能与可靠性的影响624

14.3.4金属化系统的失效626

14.3.5塑封集成电路的可靠性627

§14.4其它失效机理632

14.4.1 α射线引起半导体存贮器的软失效632

14.4.2高能粒子辐射造成集成电路的失效634

14.4.3静电放电失效637

14.4.4电过应力失效639

14.5.2集成电路可靠性设计640

14.5.1工业化大生产的可靠性保证体系640

§14.5集成电路的可靠性保证640

14.5.3工艺过程中的质量控制642

14.5.4集成电路的可靠性评估642

14.5.5 电视机用集成电路的质量保证试验实例646

§14.6超大规模集成电路的可靠性646

14.6.1热电子效应647

14.6.2 VLSI的接触与互连647

14.6.3栅氧化层的缺陷和栅氧化层的击穿650

14.6.4 VLSI中的工艺缺陷651

14.6.5塑封VLSI的铝引线腐蚀652

第十五章理化分析655

§15.2 IC生产中常用的理化分析仪器656

15.2.1扫描电子显微镜（SEM）656

15.2.2扫描俄歇微探针（SAM）661

15.2.3离子探针显微分析仪（IMA）664

15.2.4透射电子显微镜（TEM）666

15.2.5红外热象仪669

15.2.6其它分析仪器670

§15.3理化分析仪器应用实例671

15.3.1原材料检验分析671

15.3.2工艺分析672

15.3.3失效分析675

第十六章集成电路工业化生产的管理677

§16.1质量管理基础677

§16.2生产管理681

16.2.1管理体制的选择及其特点681

16.2.2生产计划管理683

16.2.3新建生产线的管理684

§16.3技术管理687

16.3.1工艺技术文件的编制和管理687

16.3.2实行条件管理和解决技术问题691

16.3.3新产品新工艺的研制和开发693

§16.4质量管理694

16.4.1质量管理的组织机构695

16.4.2 IC制造中质量管理流程695

16.4.3质量检测695

16.4.4工序质量控制704

16.4.5生产环境和动力条件的理707

16.4.6质量反馈709

16.4.7质量管理基础工作711

附录716

附录一集成电路制造技术常用数据表716

附录二集成电路制造中的常用清洗、腐蚀剂718

附录三集成电路制造用的主要动力标准720

附录四集成电路制造用气体721

§15.1概述955