微電子技術(shù)工程：材料、工藝與測試

第0章 緒論
0.1 微電子技術(shù)是社會信息化的基礎(chǔ)
0.2 集成電路技術(shù)新發(fā)展
0.2.1 集成電路的分類
0.2.2 集成電路的發(fā)展趨勢及其特點
0.2.3 微電子技術(shù)制造發(fā)展趨勢
0.3 微電子技術(shù)新領(lǐng)域
0.3.1 微電子機械系統(tǒng)
0.3.2 納米電子技術(shù)
0.3.3 超導(dǎo)微電子技術(shù)
0.3.4 有機微電子技術(shù)
參考文獻(xiàn)
第1章 硅單晶材料的基本性質(zhì)
1.1 硅半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)
1.1.1 半導(dǎo)體的電子能帶結(jié)構(gòu)
1.1.2 半導(dǎo)體
1.1.3 硅單晶的光學(xué)性質(zhì)
1.1.4 硅單晶的熱性質(zhì)
1.1.5 硅的機械性質(zhì)
1.2 硅襯底材料的晶體缺陷
1.2.1 硅單晶的點缺陷
1.2.2 硅單晶中的線缺陷（位錯）
1.2.3 硅單晶中的面缺陷（界面）
參考文獻(xiàn)
第2章 超大規(guī)模集成電路硅襯底加工技術(shù)工程
2.1 超大規(guī)模集成電路襯底硅單晶的加工成型技術(shù)
2.1.1 單晶錠外形整理
2.1.2 切片
2.1.3 倒角
2.1.4 磨片
2.1.5 硅單晶研磨片的清洗
2.1.6 腐蝕
2.1.7 展望
2.2 超大規(guī)模集成電路硅襯底的拋光技術(shù)
2.2.1 硅襯底的邊緣拋光
2.2.2 IC中硅襯底表面拋光
2.2.3 拋光液
2.2.4 拋光硅片表面質(zhì)量與拋光工藝技術(shù)
2.2.5 展望
參考文獻(xiàn)
第3章 硅氣相外延技術(shù)工程
3.1 硅氣相外延在IC技術(shù)發(fā)展中的作用
3.2 硅氣相外延設(shè)備與基本化學(xué)反應(yīng)
3.2.1 硅氣相外延設(shè)備
3.2.2 硅氣相外延的基本化學(xué)反應(yīng)
3.3 外延生長動力學(xué)及外延層中濃度的分布
3.3.1 外延生長速率v與反應(yīng)劑濃度Y的關(guān)系
3.3.2 兩種極限生長情況及反應(yīng)溫度T對v的影響
3.3.3 氣體流速與硅片位置對生長速率的影響
3.3.4 外延層中雜質(zhì)濃度分布
3.4 硅烷熱分解法外延與選擇外延
3.4.1 硅烷熱分解法外延
3.4.2 選擇外延
3.5 外延層的缺陷
3.5.1 外延層缺陷種類及其成因分析
3.5.2 外延層缺陷檢驗方法
3.6 硅CVD外延自摻雜效應(yīng)的分析研究
3.6.1 概述
3.6.2 理論分析
3.7 硅外延片滑移線產(chǎn)生因素的實驗研究
3.7.1 理論分析
3.7.2 實驗與結(jié)果
3.7.3 實驗結(jié)果的討論
3.8 硅外延生長的工藝優(yōu)化--反向補償法
3.8.1 概述
3.8.2 理論分析
3.8.3 實驗和結(jié)果
3.8.4 結(jié)論
3.9 硅外延層的快速調(diào)溫
3.9.1 硅外延層的快速調(diào)溫化學(xué)氣相沉積法
3.9.2 硅外延工藝中降低外延溫度的現(xiàn)狀及要求
3.10 外延片夾層的測試
3.10.1 外延片中的夾層
3.10.2 夾層的檢測
3.11 三探針電壓擊穿法測外延層電阻率
3.11.1 基本原理
3.11.2 測量線路和裝置
3.11.3 測試步驟
3.11.4 測試注意事項
3.11.5 測量精度
3.12 電容-電壓法測硅外延層縱向雜質(zhì)分布
3.12.1 測試基本原理
3.12.2 用高頻Q表的測試方法和測試電路
3.12.3 測試步驟
3.12.4 測試數(shù)據(jù)的處理與雜質(zhì)濃度的測定
3.12.5 測準(zhǔn)條件與注意事項
3.12.6 利用C-V測試儀和汞探針測外延片雜質(zhì)濃度簡介
3.13 二次諧波法測外延層雜質(zhì)濃度
3.13.1 基本原理
3.13.2 測試電路及其工作原理
3.13.3 儀器的標(biāo)定
3.13.4 測試注意事項
3.14 外延層厚度的測量
3.14.1 層錯法
3.14.2 紅外干涉法
3.15 用RHEED方法分析半導(dǎo)體薄膜特性
3.15.1 概述
3.15.2 實驗
3.15.3 實驗結(jié)果與討論
3.15.4 小結(jié)
3.16 高精度X射線雙晶衍射儀的原理及其應(yīng)用
3.16.1 概述
3.16.2 工作原理
3.16.3 X射線雙晶衍射的優(yōu)缺點
3.17 外延片的其他測試方法
3.18 小結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
第4章 鍵合技術(shù)工程
4.1 鍵合的基本原理及基本要求
4.2 幾種主要的鍵合方法
4.3 鍵合晶片的表征測試方法
4.3.1 鍵合前晶片表面的表征
4.3.2 鍵合界面特性的表征測試
4.4 鍵合技術(shù)在微電子中的應(yīng)用
4.4.1 概述
4.4.2 用氧等離子體激活處理的低溫硅片直接鍵合技術(shù)
4.4.3 ZnO陶瓷鍵合Cu電極技術(shù)
4.4.4 AlN薄膜室溫直接鍵合技術(shù)
4.4.5 硅/鍺/硅鍵合技術(shù)
4.4.6 熱鍵合技術(shù)及其在激光方面的應(yīng)用
4.4.7 微傳感器制造中的硅-玻璃靜電鍵合技術(shù)
4.4.8 微機械加工中的圖形硅片鍵合技術(shù)
參考文獻(xiàn)
第5章 微機械加工技術(shù)工程
5.1 各向異性腐蝕
5.1.1 腐蝕系統(tǒng)簡介
5.1.2 腐蝕速率與晶體取向的關(guān)系
5.1.3 腐蝕速率與腐蝕液成分的關(guān)系
5.1.4 腐蝕速率與硅摻雜濃度的關(guān)系
5.1.5 各向異性自停止腐蝕技術(shù)
5.1.6 各向異性腐蝕的機制
5.1.7 各向異性腐蝕劑腐蝕出的微結(jié)構(gòu)
5.1.8 各向異性腐蝕的應(yīng)用
5.2 各向同性腐蝕
5.2.1 HF HNO3腐蝕系統(tǒng)的腐蝕原理
5.2.2 影響半導(dǎo)體單晶電化學(xué)腐蝕速率的各種因素
5.2.3 腐蝕液成分配比對硅表面形貌及角. 棱的影響
5.2.4 各向同性自停止腐蝕
5.3 陽極腐蝕
5.3.1 陽極腐蝕原理
5.3.2 影響陽極腐蝕的因素
5.3.3 采用陽極腐蝕的自停止腐蝕方法
5.4 電鈍化腐蝕
5.4.1 電鈍化腐蝕原理
5.4.2 制備n型硅膜的pn結(jié)自停止腐蝕方法
5.4.3 制備p型硅膜的脈沖電壓方法
5.5 表面微機械加工技術(shù)
5.5.1 表面微機械加工的基本概念
5.5.2 表面微機械加工技術(shù)的應(yīng)用
5.6 LIGA與準(zhǔn)LIGA技術(shù)工藝
5.6.1 LIGA技術(shù)
5.6.2 LIGA技術(shù)的推廣
參考文獻(xiàn)
第6章 微電子器件氧化及鈍化技術(shù)工程
6.1 二氧化硅的結(jié)構(gòu)
6.1.1 二氧化硅網(wǎng)絡(luò)
6.1.2 非橋鍵氧和氧空位
6.2 二氧化硅的性質(zhì)
6.2.1 二氧化硅的物理性質(zhì)
6.2.2 二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)
6.3 二氧化硅膜的制備及其原理
6.3.1 熱生長氧化法
6.3.2 熱氧化生長動力學(xué)
6.3.3 熱氧化的規(guī)律
6.3.4 熱分解沉積氧化膜法
6.3.5 其他氧化方法
6.3.6 生產(chǎn)中常見的幾種質(zhì)量問題
6.3.7 硅-二氧化硅界面缺陷
6.4 二氧化硅-硅界面的物理性質(zhì)
6.4.1 熱氧化時雜質(zhì)在界面上的再分布
6.4.2 反型層現(xiàn)象
6.5 二氧化硅玻璃中的雜質(zhì)
6.5.1 SiO2網(wǎng)絡(luò)中的雜質(zhì)
6.5.2 Revesz模型和結(jié)晶化
6.5.3 HCl氧化的作用
6.5.4 二氧化硅中Na 離子的影響
6.6 雜質(zhì)在二氧化硅中的擴散
6.6.1 雜質(zhì)在SiO2層中的擴散系數(shù)
6.6.2 二氧化硅掩蔽雜質(zhì)擴散的可能性
6.6.3 掩蔽雜質(zhì)擴散所需要的最小的SiO2層厚度
6.7 二氧化硅膜質(zhì)量的檢驗
6.7.1 氧化層膜厚的測定
6.7.2 氧化膜缺陷的檢測
6.8 表面鈍化
6.8.1 SiO2-Si系統(tǒng)中的電荷
6.8.2 IC制程中的氮化硅鈍化膜
6.8.3 三氧化二鋁的鈍化技術(shù)
6.8.4 低溫鈍化技術(shù)及半絕緣多晶硅鈍化膜
參考文獻(xiàn)
第7章 擴散與離子注入
7.1 擴散原理與模型
7.1.1 固體中的擴散模型
7.1.2 擴散機制
7.2 常用元素的擴散技術(shù)原理
7.2.1 電場加速的擴散
7.2.2 常用的砷. 硼. 磷擴散
7.2.3 擴散設(shè)備與擴散源
7.3 擴散的測量技術(shù)
7.3.1 結(jié)深和薄層電阻
7.3.2 剖面分布測量
7.4 離子注入技術(shù)與原理
7.4.1 原理
7.4.2 離子注入設(shè)備
7.4.3 工藝技術(shù)
7.4.4 應(yīng)用
7.5 小結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
第8章 IC制備中制版技術(shù)及原理
8.1 制版概述
8.1.1 制版意義
8.1.2 制版工藝流程簡介
8.1.3 掩膜版的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求
8.2 超微粒干版制備技術(shù)及原理
8.2.1 制版技術(shù)的光學(xué)原理
8.2.2 超微粒干版的顯像原理
8.3 鉻版制備技術(shù)
8.3.1 鉻版的特點
8.3.2 鉻版的制備
8.3.3 用鉻版復(fù)印光刻版
8.3.4 鉻膜質(zhì)量的幾點討論
8.4 氧化鐵版制備技術(shù)
8.4.1 化學(xué)氣相沉積（CVD）法制備氧化鐵版原理
8.4.2 涂敷法制氧化鐵版原理
8.5 其他光刻制版技術(shù)
8.5.1 傳統(tǒng)光學(xué)光刻及制版技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
8.5.2 后光學(xué)光刻及制版技術(shù)的發(fā)展
參考文獻(xiàn)
第9章 IC制備中的圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)及原理
9.1 光刻膠的光敏原理
9.1.1 光刻膠化學(xué)性質(zhì)與作用
9.1.2 光刻膠涂布顯影工藝
9.1.3 光刻膠涂布與顯影設(shè)備
9.2 分辨率與焦距深度
9.3 光刻對準(zhǔn)曝光設(shè)備
9.3.1 接觸式對準(zhǔn)機
9.3.2 間隙式對準(zhǔn)機
9.3.3 投射式對準(zhǔn)機
9.4 工藝參數(shù)條件設(shè)定
9.4.1 選擇光刻膠
9.4.2 光刻膠厚度曲線（Swing Curve）
9.4.3 最佳焦距與曝光量
9.4.4 工藝空間（Process Window）
9.5 顯影后的檢查
9.6 線寬控制及對準(zhǔn)檢查
9.6.1 線寬控制
9.6.2 對準(zhǔn)檢查
9.7 變形照明及移相掩膜技術(shù)
9.7.1 變形照明（偏軸光源）
9.7.2 移相掩膜技術(shù)
9.8 圖形轉(zhuǎn)移工藝計算機模擬
9.9 鄰近效應(yīng)修正技術(shù)
9.10 電子束光刻. X射線光刻技術(shù)
9.10.1 電子束光刻技術(shù)
9.10.2 X射線光刻技術(shù)
參考文獻(xiàn)
第10章 IC制備中的刻蝕技術(shù)
10.1 濕法刻蝕技術(shù)及原理
10.1.1 二氧化硅的濕法刻蝕
10.1.2 硅的刻蝕
10.1.3 氮化硅刻蝕
10.1.4 鋁的刻蝕
10.1.5 鉻的刻蝕
10.2 干法刻蝕技術(shù)及原理
10.2.1 等離子體概述
10.2.2 干法刻蝕用設(shè)備
10.2.3 半導(dǎo)體制備中常用材料的干法刻蝕介紹
10.2.4 終點檢測（End Point Detection）
10.3 刻蝕技術(shù)新進(jìn)展
10.3.1 四甲基氫氧化銨濕法刻蝕
10.3.2 軟刻蝕
10.3.3 約束刻蝕劑層技術(shù)
參考文獻(xiàn)
第11章 IC制備中多層布線與全面平坦化技術(shù)與原理
11.1 化學(xué)機械拋光的發(fā)展及技術(shù)要求
11.1.1 從真空管到IC, 再到大型集成電路的歷程
11.1.2 化學(xué)機械拋光在大型集成電路制程上的必要性
11.1.3 平坦化方法與化學(xué)機械拋光
11.1.4 CMP的應(yīng)用工程及要求條件
11.1.5 總結(jié)
11.2 超精密CMP機理
11.2.1 概述
11.2.2 CMP的要求事項
11.2.3 精密研磨法與研磨機制簡介
11.2.4 CMP的各項要素
11.3 CMP的要素技術(shù)
11.3.1 CMP裝置的技術(shù)
11.3.2 影響CMP質(zhì)量與效率的研磨液
11.3.3 決定平坦化均勻度的研磨墊
11.3.4 CMP后的清洗技術(shù)
11.3.5 CMP中測定與工程種類的關(guān)系
11.4 銅布線
11.4.1 銅布線工藝
11.4.2 國際上的兩種拋光液
11.4.3 一種新型堿性拋光液
11.4.4 有機堿的選擇
11.4.5 多層布線銅CMP動力學(xué)
11.4.6 小結(jié)
11.5 CMP的發(fā)展
11.5.1 CMP技術(shù)的登場
11.5.2 CMP技術(shù)的困難
11.5.3 CMP的技術(shù)改良
11.5.4 固定磨料的CMP
11.5.5 結(jié)束語
參考文獻(xiàn)
第12章 IC制備中的封裝技術(shù)與原理
12.1 引言
12.1.1 微電子封裝的發(fā)展
12.1.2 電子封裝技術(shù)簡介
12.1.3 封裝類型
12.2 陶瓷封裝
12.2.1 陶瓷封裝簡介
12.2.2 陶瓷封裝材料
12.2.3 陶瓷封裝的制備工藝
12.2.4 其他陶瓷封裝材料及工藝
12.3 塑料封裝
12.3.1 塑料封裝的材料
12.3.2 塑料封裝的制備工藝
12.3.3 塑料封裝的可靠性試驗
12.4 封裝的化學(xué)原理
12.4.1 裝架工藝化學(xué)原理
12.4.2 陶瓷金屬化
12.4.3 塑料封裝的化學(xué)原理
12.5 新型封裝技術(shù)
12.5.1 倒裝焊技術(shù)的發(fā)展歷程及前景
12.5.2 系統(tǒng)級封裝
12.5.3 下一代微型器件組裝技術(shù)--電場貼裝
12.5.4 技術(shù)新趨向
參考文獻(xiàn)
第13章 IC制備中的金屬處理技術(shù)與原理
13.1 金屬化學(xué)氣相沉積技術(shù)與原理
13.1.1 TiN金屬化學(xué)氣相沉積阻擋層
13.1.2 鎢化學(xué)氣相沉積
13.1.3 銅化學(xué)氣相沉積
13.1.4 鋁化學(xué)氣相沉積
13.2 金屬物理氣相沉積技術(shù)與原理
13.2.1 改進(jìn)階梯覆蓋率
13.2.2 鋁插塞及平坦化過程
13.2.3 未來PVD的發(fā)展趨勢
13.3 金屬中的電遷移
13.3.1 電遷移的驅(qū)動力
13.3.2 有效電荷數(shù)的計算
13.3.3 電遷移的測量
13.3.4 金屬超細(xì)線條中的電遷移
13.4 表面動力學(xué)過程
13.4.1 表面原子
13.4.2 原子團上的氣相壓力
13.4.3 原子團的熟化生長機理
13.4.4 原子團的聚合生長機理
13.4.5 表面臺階成核模型
13.5 電極制備
13.5.1 歐姆接觸
13.5.2 蒸發(fā)與濺射
13.5.3 多層電極
13.5.4 鍵合
13.6 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第14章 硅單晶性質(zhì)的檢測設(shè)備與技術(shù)
14.1 硅單晶缺陷的檢測
14.1.1 選擇性腐蝕的技術(shù)
14.1.2 電化學(xué)腐蝕條件及其反應(yīng)
14.1.3 影響半導(dǎo)體單晶電化學(xué)腐蝕速率的各種因素
14.1.4 電化學(xué)腐蝕在半導(dǎo)體技術(shù)中的應(yīng)用
14.1.5 光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用
14.2 導(dǎo)電類型的測量
14.2.1 導(dǎo)電類型的測量方法
14.2.2 測量條件的分析
14.3 電阻率的測量
14.3.1 兩探針法
14.3.2 四探針法
14.3.3 渦電流法
14.3.4 擴展電阻探針法
14.3.5 C-V法
14.4 單晶晶向檢測
14.4.1 晶向與半導(dǎo)體工藝的關(guān)系
14.4.2 X射線衍射法（X-ray Diffraction Method）
14.4.3 光點定向法
14.5 氧濃度的測量
14.5.1 測量原理
14.5.2 紅外光譜儀種類
14.5.3 測量工藝和方法
14.5.4 測量條件和誤差分析
14.6 非平衡少數(shù)載流子壽命的測量
14.6.1 概述
14.6.2 少子壽命的測量方法
14.7 超微量分析技術(shù)
14.7.1 感應(yīng)耦合等離子質(zhì)譜儀
14.7.2 石墨爐原子吸收光譜儀
14.7.3 全反射X射線熒光光譜
14.7.4 X射線電子能譜儀
14.7.5 X射線表面狀態(tài)測量儀
14.7.6 掃描探針顯微鏡--原子力顯微鏡
14.7.7 俄歇電子能譜儀
14.7.8 掃描電子顯微鏡
14.7.9 透射電子顯微鏡
參考文獻(xiàn)
附錄A 硅單晶片材料及半導(dǎo)體工業(yè)常用名詞的解釋
附錄B 硅在300K的物理常數(shù)
附錄C 物理基本常數(shù)
附錄D 長度單位轉(zhuǎn)換表
附錄E 壓力單位轉(zhuǎn)換表
附錄F 能量單位轉(zhuǎn)換表
附錄G 力單位轉(zhuǎn)換表