硅超大规模集成电路工艺技术 理论、实践与模型 fundamentals， practice and modelingPDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

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第1章 引言及历史展望1

1.1 引言1

1.2 集成电路与平面工艺——促成集成电路产生的几项关键发明6

1.3 半导体的基本特性11

1.4 半导体器件27

1.4.1 PN结二极管27

1.4.2 MOS晶体管29

1.4.3 双极型晶体管32

1.5 半导体工艺技术的发展历程33

1.6 现代科学发现——实验、理论与计算机模拟35

1.7 本书的内容安排36

1.8 本章要点小结38

1.9 参考文献38

1.10 习题38

第2章 现代CMOS工艺技术40

2.1 引言40

2.2 CMOS工艺流程40

2.2.1 CMOS工艺流程41

2.2.2 有源区的形成43

2.2.3 用于器件隔离的可选工艺方案——浅槽隔离47

2.2.4 N阱和P阱的形成49

2.2.5 用于制备有源区和阱区的可选工艺方案52

2.2.6 栅电极的制备59

2.2.7 前端或延伸区（LDD）的形成63

2.2.8 源漏区的形成67

2.2.9 接触与局部互连的形成69

2.2.10 多层金属互连的形成71

2.3 本章要点小结75

2.4 习题76

第3章 晶体生长、晶圆片制造与硅晶圆片的基本特性78

3.1 引言78

3.2 历史发展和基本概念78

3.2.1 单晶结构78

3.2.2 晶体中的缺陷81

3.2.3 原料与提纯84

3.2.4 直拉和区熔单晶的生长方法85

3.2.5 圆片的准备和规格87

3.3 制造方法和设备89

3.4 测量方法91

3.4.1 电学测试91

3.4.2 物理测量95

3.5 模型和模拟98

3.5.1 直拉法单晶生长98

3.5.2 CZ单晶生长期间的掺杂100

3.5.3 区域精炼与区熔（FZ）生长103

3.5.4 点缺陷103

3.5.5 硅中的氧110

3.5.6 硅中碳113

3.5.7 模拟113

3.6 技术和模型的限制及未来趋势114

3.7 本章要点小结115

3.8 参考文献116

3.9 习题117

第4章 半导体制造——洁净室、晶圆片清洗与吸杂处理118

4.1 引言118

4.2 历史的发展与几个基本概念120

4.2.1 第一个层次的污染降低：超净化工厂123

4.2.2 第二个层次的污染降低：晶圆片清洗125

4.2.3 第三个层次的污染降低：吸杂处理127

4.3 制造方法与设备130

4.3.1 第一个层次的污染降低：超净化工厂131

4.3.2 第二个层次的污染降低：晶圆片清洗131

4.3.3 第三个层次的污染降低：吸杂处理132

4.4 测量方法135

4.4.1 第一个层次的污染降低：超净化工厂135

4.4.2 第二个层次的污染降低：晶圆片清洗138

4.4.3 第二个层次的污染降低：吸杂处理141

4.5 模型与模拟（模型化方法与模拟技术）144

4.5.1 第一个层次的污染降低：超净化工厂145

4.5.2 第二个层次的污染降低：晶圆片清洗148

4.5.3 第三个层次的污染降低：吸杂处理150

4.6 工艺技术与模型方面的限制因素及未来的发展趋势156

4.7 本章要点小结158

4.8 参考文献159

4.9 习题161

第5章 光刻162

5.1 引言162

5.2 发展历史和基本概念163

5.2.1 光源165

5.2.2 硅片曝光系统167

5.2.3 光刻胶176

5.2.4 掩膜版工程——光学邻近效应纠正和相移掩膜184

5.3 工艺方法和设备186

5.3.1 硅片曝光系统186

5.3.2 光刻胶188

5.4 测量方法191

5.4.1 光刻版特征和缺陷测量192

5.4.2 光刻胶图形测量193

5.4.3 蚀刻特征的测量194

5.5 模型与模拟195

5.5.1 硅片曝光系统195

5.5.2 光刻胶中的光强图形201

5.5.3 光刻胶曝光204

5.5.4 曝光后烘烤（PEB）207

5.5.5 光刻胶显影209

5.5.6 光刻胶后烘211

5.5.7 先进掩膜版工程213

5.6 技术及建模中的限制和未来趋势213

5.6.1 电子束光刻214

5.6.2 X射线光刻215

5.6.3 先进掩膜版工程217

5.6.4 新光刻胶218

5.7 本章要点小结219

5.8 参考文献220

5.9 习题222

第6章 热氧化和Si-SiO2界面224

6.1 引言224

6.2 历史性发展和基本概念226

6.3 制造方法和设备231

6.4 测量方法232

6.4.1 物理测量233

6.4.2 光学测量233

6.4.3 电学测量——MOS电容器234

6.5 模型和模拟242

6.5.1 第一级平面生长动力学——线性抛物线模型242

6.5.2 平面氧化动力学的其他模型249

6.5.3 薄二氧化硅（SiO2）生长动力学252

6.5.4 生长动力学与压强依赖关系253

6.5.5 生长动力学与晶向的依赖关系255

6.5.6 混合气氛生长动力学256

6.5.7 二维SiO2生长动力学257

6.5.8 用于氧化的先进点缺陷基本模型261

6.5.9 衬底掺杂效应264

6.5.10 多晶硅氧化266

6.5.11 Si3N4生长和氧化动力学267

6.5.12 硅化物氧化270

6.5.13 Si/SiO2界面电荷271

6.5.14 完整的氧化模块模拟275

6.6 工艺技术和模型的限制及未来趋向277

6.7 本章要点小结277

6.8 参考文献278

6.9 习题280

第7章 扩散285

7.1 引言285

7.2 发展历史和基本概念287

7.2.1 杂质固溶度288

7.2.2 从宏观的角度看扩散289

7.2.3 扩散方程的分析解291

7.2.4 无限介质中的高斯解291

7.2.5 表面附近的高斯解292

7.2.6 无限介质中的误差函数解293

7.2.7 表面附近的误差函数解294

7.2.8 硅中杂质的本征扩散系数296

7.2.9 连续多步扩散的影响297

7.2.10 设计和估算扩散层298

7.2.11 基本扩散概念小结300

7.3 制造方法和设备300

7.4 测量方法303

7.4.1 次级离子质谱法（SIMS）303

7.4.2 扩展电阻304

7.4.3 薄层电阻305

7.4.4 电容电压法305

7.4.5 TEM截面法305

7.4.6 使用扫描探针显微技术的二维电测量306

7.4.7 反向电测法307

7.5 模型和模拟308

7.5.1 扩散方程的数值解308

7.5.2 Fiek’s定律关于电场效应的修正310

7.5.3 Fiek’s定律关于浓度有关的扩散的修正312

7.5.4 分凝315

7.5.5 界面的杂质堆积317

7.5.6 微观扩散进程摘要318

7.5.7 原子级上扩散的物理基础318

7.5.8 氧化增强或减速扩散319

7.5.9 填隙替代式杂质扩散321

7.5.10 自扩散和掺杂扩散的激活能324

7.5.11 杂质-缺陷相互作用324

7.5.12 杂质-缺陷相互作用的化学平衡公式328

7.5.13 模型的简化表达式330

7.5.14 电荷态效应332

7.6 工艺和模型中的限制及未来趋势333

7.6.1 掺杂方法334

7.6.2 高级杂质分布建模——杂质-缺陷相互作用的全动力学描述334

7.7 本章要点小结335

7.8 参考文献336

7.9 习题338

第8章 离子注入341

8.1 引言341

8.2 历史发展和基本概念341

8.2.1 实际硅中的注入——晶体结构的作用348

8.3 制造方法和设备351

8.3.1 高能注入353

8.3.2 超低能量注入354

8.3.3 离子束加热355

8.4 测量方法355

8.5 模型和模拟355

8.5.1 核阻滞356

8.5.2 非局部电子阻滞357

8.5.3 局部电子阻滞358

8.5.4 总的阻滞能力358

8.5.5 损伤的产生359

8.5.6 损伤退火361

8.5.7 固相外延364

8.5.8 杂质的激活364

8.5.9 瞬态增强扩散367

8.5.10 TED的原子级解释368

8.5.11 对器件的影响376

8.6 工艺和模拟的限制与未来趋势376

8.7 本章要点小结377

8.8 参考文献377

8.9 习题379

第9章 薄膜淀积383

9.1 引言383

9.2 历史的发展和基本概念385

9.2.1 化学气相淀积（CVD）385

9.2.2 物理蒸气淀积（PVD）398

9.3 制造方法415

9.3.1 外延硅淀积416

9.3.2 多晶硅淀积417

9.3.3 氮化硅淀积420

9.3.4 二氧化硅淀积420

9.3.5 Al淀积422

9.3.6 Ti-W淀积422

9.3.7 W淀积423

9.3.8 TiSi2和WSi2淀积423

9.3.9 TiN淀积424

9.3.10 Cu淀积425

9.4 测量方法426

9.5 模型和模拟426

9.5.1 用于淀积模拟的模型427

9.5.2 应用物理为基础的模拟器——SPEEDIE模拟淀积439

9.5.3 其他淀积模拟444

9.6 溅射和模型的限制及将来的发展趋势446

9.7 本章要点小结448

9.8 参考文献448

9.9 习题450

第10章 刻蚀453

10.1 引言453

10.2 发展过程与基本概念455

10.2.1 湿法腐蚀455

10.2.2 等离子体刻蚀459

10.3 制造方法474

10.3.1 等离子体刻蚀条件与问题474

10.3.2 不同薄膜的等离子体刻蚀技术478

10.4 测量方法484

10.5 模型与模拟485

10.5.1 刻蚀模型485

10.5.2 刻蚀模型——线性刻蚀模型488

10.5.3 刻蚀模型——离子增强刻蚀的饱和吸附模型492

10.5.4 刻蚀模型——更高级模型497

10.5.5 其他刻蚀模拟过程498

10.6 技术与模型的限制和未来趋势501

10.7 本章要点小结502

10.8 参考文献503

10.9 习题505

第11章 后端工艺507

11.1 引言507

11.2 历史发展和基本概念511

11.2.1 接触孔512

11.2.2 互连线和通孔518

11.2.3 绝缘材料526

11.3 制造方法和设备533

11.3.1 硅化的栅极和源／漏区533

11.3.2 第一层绝缘材料的制作534

11.3.3 形成接触535

11.3.4 全局互连线537

11.3.5 IMD淀积和平坦化538

11.3.6 通道的形成539

11.3.7 结束步骤540

11.4 测量方法540

11.4.1 形态测量541

11.4.2 电学测量541

11.4.3 化学和结构测量545

11.4.4 机械测量546

11.5 建模和仿真549

11.5.1 硅化物形成549

11.5.2 化学-机械抛光554

11.5.3 回流556

11.5.4 晶粒生长561

11.5.5 多晶材料中的扩散567

11.5.6 电迁移570

11.6 工艺及模拟的限制和发展趋势578

11.7 本章要点小结581

11.8 参考文献582

11.9 习题585

附录587

术语表602