《半导体器件工艺原理》

绪论1

第一章 衬底制备4

1-1 衬底材料4

一、晶体缺陷和非掺杂杂质的影响4

二、杂质分布不均匀的影响8

三、杂质补偿的影响8

1-2 单晶切割9

一、单晶定向9

二、单晶切割15

1-3 单晶片研磨16

一、研磨原理17

二、研磨方法18

一、抛光方法19

1-4 单晶片抛光19

二、抛光质量的检验22

第二章 外延24

2-1 硅外延的基本原理24

一、外延生长过程和热力学原理25

二、生长动力学原理28

三、气相质量转移31

四、堆垛层错35

五、氯化氢气相抛光37

六、外延层中的掺杂39

七、外延过程中的杂质再分布和自掺杂效应42

八、外延条件的选择和克服自掺杂的途径45

一、电阻率的检验49

2-2 外延层性能的检验49

二、杂质浓度分布的检验50

三、外延层厚度的检验52

四、夹层的检验53

五、表面缺陷的检验53

2-3 在蓝宝石、尖晶石上的硅外延55

一、绝缘衬底的选择55

二、SOS外延生长57

三、SOS外延层的质量讨论58

2-4 砷化镓外延59

一、三氯化砷气相外延59

二、液相外延62

三、分子束外延63

一、热生长氧化法65

第三章 氧化65

3-1 二氧化硅膜的制备及其原理65

二、热氧化生长动力学68

三、热分解淀积氧化膜法71

四、其它氧化方法73

3-2 二氧化硅膜的结构74

3-3 二氧化硅膜的性质76

一、二氧化硅的物理性质76

二、二氧化硅的化学性质78

3-4 二氧化硅-硅界面的物理性质79

一、热氧化时杂质在界面上的再分布79

3-5 二氧化硅膜质量的检验80

一、氧化层膜厚的测定80

二、反型层现象80

二、氧化膜缺陷的检验83

第四章 扩散84

4-1 扩散原理84

一、扩散的本质84

二、扩散系数85

三、扩散机构87

4-2 扩散方程88

一、扩散方程的建立88

二、扩散方程解的物理意义89

三、实际分布与理论分布存在差异的讨论93

4-3 扩散方法97

一、液态源扩散98

二、箱法扩散100

三、固态氮化硼扩散100

四、氧化物源扩散101

五、二氧化硅乳胶源涂层扩散103

4-4 扩散层的质量分析与检验103

一、结深(xf)103

二、薄层电阻107

三、表面杂质浓度110

四、击穿电压112

五、β值114

4-5 离子注入掺杂技术115

一、离子注入的基本原理116

三、离子注入的沟道渗透效应117

二、离子注入的杂质分布117

四、离子注入的退火处理118

五、离子注入的掩蔽技术118

六、离子注入的主要设备118

第五章 隔离121

5-1 pn结隔离121

一、pn结隔离的原理121

二、几种常见的pn结隔离特性的分析125

三、pn结隔离的优缺点126

四、改进的pn结隔离126

5-2 介质隔离128

一、二氧化硅介质隔离128

二、V型糟介质隔离132

一、等平面隔离134

5-3 pn结-介质混合隔离134

二、多孔硅氧化隔离135

三、V型槽隔离137

第六章 光刻138

6-1 光致抗蚀剂138

一、光致抗蚀剂的结构性质138

二、光致抗蚀剂的种类和感光机理139

三、对光致抗蚀剂性能的要求142

四、光刻胶的配制144

6-2 光刻工艺原理145

一、涂胶145

二、前烘145

三、曝光146

四、显影146

六、腐蚀147

五、坚膜147

七、去胶153

6-3 光刻缺陷154

一、浮胶154

二、毛刺和钻蚀155

三、针孔155

四、小岛155

6-4 其它曝光技术简介156

一、光学曝光方法的改进156

二、电子束曝光和X射线曝光157

7-1 制版工艺的光学基础163

一、成象原理163

第七章 制版163

二、照相物镜的特性164

三、图形的反差与过渡区165

7-2 超微粒干版的制备与显象原理166

一、超微粒干版的制备166

二、超微粒干版的显象原理170

三、“PD”版174

7-3 制版工艺176

一、原图绘制177

二、初缩178

三、精缩兼分步重复178

四、复印179

7-4 自动制版简介182

一、光学图形发生器182

二、电子束图形发生器183

三、激光图形发生器185

第八章 表面钝化187

8-1 二氧化硅-硅系统中的电荷187

一、可动正离子187

二、固定电荷188

三、界面态190

四、陷阱缺陷193

五、氧化物外表面电荷193

六、SiO2-Si系统中的电荷综述194

8-2 氯化氢氧化工艺195

一、氯化氢氧化的作用196

二、氯化氢氧化工艺197

一、磷硅玻璃膜的作用198

8-3 磷硅玻璃钝化工艺198

二、PSG膜的制备200

8-4 氮化硅钝化工艺200

一、氮化硅膜的性质200

二、氮化硅膜的制备202

8-5 三氧化二铝钝化工艺204

一、三氧化二铝的主要性质204

二、三氧化二铝钝化膜的制备205

8-6 低温钝化技术及半绝缘多晶硅钝化膜208

一、低温钝化技术208

二、半绝缘多晶硅钝化膜208

第九章 电极制备及封装211

9-1 欧姆接触211

一、欧姆接触的原理211

二、欧姆接触的制备方法213

9-2 蒸发与溅射215

一、真空蒸发216

二、电子束蒸发222

三、溅射224

9-3 多层电极与多层布线226

一、多层电极226

二、多层布线229

9-4 键合与封装232

一、键合232

二、封装234

第十章 可靠性基本原理236

10-1 可靠性的定义与基本参量236

一、可靠度236

四、瞬时失效率237

五、平均寿命237

二、累积失效率237

三、失效密度237

10-2 半导体器件的失效规律与常用寿命分布238

一、半导体器件的失效规律238

二、常用寿命分布239

10-3 可靠性试验数据处理原理242

一、威布尔概率纸243

二、正态概率纸245

三、对数正态概率纸245

10-4 加速寿命试验原理247

一、加速寿命试验的理论基础247

二、加速寿命试验250

10-5 抽样试验原理252

一、单式抽样253

二、寿命试验的抽样计算254

10-6 工艺筛选原理255

一、筛选条件的选择255

二、筛选试验的种类与工作原理256

第十一章 失效分析262

11-1 失效模式262

11-2 失效机理262

一、概述262

二、表面劣化失效263

三、金属化系统的失效266

四、二次击穿失效269

五、与设计有关的失效269

六、MOS电路和LSI电路的特殊失效271

七、辐射引起的失效272

11-3 失效分析法273

一、分析过程273

二、基本电测试分析274

三、理化分析278

第十二章 质量控制282

12-1 环境控制282

一、污染来源与环境净化282

二、环境监控283

12-2 工艺控制288

一、镜检288

二、微电子测试图292

三、质量控制图300