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半导体制造工艺
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{| class="wikitable" align="right" |- | style="background: #FF2400" align= center| '''<big>半导体制造工艺</big>''' |- |<center><img src=https://pic.baike.soso.com/ugc/baikepic2/12193/20160808145949-87416896.jpg/300 width="300"></center> <small>[https://pic.sogou.com/d?query=%E5%8D%8A%E5%AF%BC%E4%BD%93%E5%88%B6%E9%80%A0%E5%B7%A5%E8%89%BA%E4%B9%A6%E7%B1%8D&forbidqc=&entityid=&preQuery=&rawQuery=&queryList=&st=&channel=pc_pic&scene=pic_result&did=7 来自 网络 的图片]</small> |- | style="background: #FF2400" align= center| '''<big></big>''' |- | align= light| |} 《半导体制造工艺》是2015年8月7日机械工业出版社出版的图书，作者是张渊。 该书主要介绍了半导体器件基本结构 、半导体器件工艺的发展历史、半导体材料基本性质及半导体制造中使用的化学品，重点介绍了包括清洗、氧化、化学气相淀积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂、平坦化几大集成电路制造工艺的工艺原理工艺过程，工艺设备、工艺参数、质量控制的相关内容[1]。 ==基本内容== 中文名：半导体制造工艺 第2版 出版时间：2015年8月 作者：张渊 包装：平装 出版社：[[机械工业出版社]] ISBN：9787111507574 纸张：胶版纸 ==内容简介== 硅片是一种硅材料通过加工切成一片一片的。硅是一种硬度很高的物质，硅材料看起来像石头一样，他要经过清洗干净然后用炉子加热融化形成一个大块的硅锭，然后再用特定机器来进行细切成一片一片。 主要工艺过程：多晶硅——区熔或直拉——单晶硅棒——滚、切、磨、抛——硅片 硅晶圆silicon wafer) 是一切集成电路芯片的制作母材。既然说到晶体，显然是经过纯炼与 结晶的程序。晶体化的制程，大多是采用「柴可拉斯基」 (Czycrasky) 拉晶法(CZ法)。拉晶时，将特定晶向(orientation) 的晶种(seed)，浸入过饱和的纯硅熔汤(Melt) 中，并同时旋转拉出，硅原子便依照晶种晶向，乖乖地一层层成长上去，而得出所谓的晶棒(ingot)晶棒 的阻值如果太低，代表其中导电杂质 (impurity dopant) 太多，还需经过FZ法 (floating-zone) 的再结晶 (re-crystallization)，将杂质逐出，提高纯度与阻值。 辅拉出的晶棒，外缘像椰子树干般，外径不甚一致，需予以机械加工修边，然后以X光绕射法，定出主切面 (primary flat) 的所在，磨出该平面；再以内刃环锯，削下一片片的硅晶圆。最后经过粗磨 (lapping)、化学蚀平(chemical etching) 与抛光(polishing) 等程序，得出具表面粗糙度在0.3微米以下抛光面之晶圆。(至于晶圆厚度，与其外径有关。) 刚才题及的晶向，与硅晶体的原子结构有关。硅晶体结构是所谓「钻石结构」(diamond-structure)，系由两组面心结构 (FCC)，相距(1/4,1/4,1/4) 晶格常数 (lattice constant；即立方晶格边长) 叠合而成。我们依米勒指针法 (Miller index)，可定义出诸如：{100}、{111}、{110} 等晶面。所以晶圆也因之有 {100}、{111}、{110}等之分野。有关常用硅晶圆之切边方向等信息，请参考图2-2。现今半导体业所使用之硅晶圆，大多以 {100} 硅晶圆为主。其可依导电杂质之种类，再分为p型 (周期表III族) 与n型 (周期表V族)。由于硅晶外貌完全相同，晶圆制造厂因此在制作过程中，加工了供辨识的记号：亦即以是否有次要切面 (secondary flat) 来分辨。该次切面与主切面垂直，p型晶圆有之，而n型则阙如。 {100}硅晶圆循平行或垂直主切面方向而断裂整齐的特性，所以很容易切成矩形碎块，这是早期晶圆切割时，可用刮晶机 (scriber) 的原因 (它并无真正切断芯片，而只在表面刮出裂痕，再加以外力而整齐断开之。)事实上，硅晶的自然断裂面是{111}，所以虽然得到矩形的碎芯片，但断裂面却不与{100}晶面垂直！ 以下是订购硅晶圆时，所需说明的规格：项目说明 晶面 {100}、{111}、{110} ± 1o 外径(吋) 3 4 5 6 厚度(微米) 300~450 450~600 550~650 600~750(±25) 杂质 p型、n型 阻值(Ω-cm) 0.01 (低阻值) ~ 100 (高阻值) 制作方式 CZ、FZ (高阻值) 抛光面单面、双面 平坦度(埃) 300 ~ 3,000北京特博万德科技有限公司 本教材的编写简化了深奥的理论论述，在对基本原理介绍的基础上注重对工艺过程、工艺参数的描述以及工艺参数测量方法的介绍，并在半导体制造的几大工艺技术章节中加入了工艺模拟的内容，弥补了实践课程由于昂贵的设备及过高的实践费用而无法进行实践教学的缺憾。在教材编写过程中，从半导体生产企业获得了大量的工艺设备、工艺过程及工艺参数方面的素材对教材进行了充实。 本教材根据集成电路的发展趋势，主要介绍了集成电路工艺的前端部分，即清洗、氧化、化学气相淀积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂和平坦化等几个主要工艺，具体每一道工艺中都详细讲述了工艺的基本原理、工艺的操作过程和工艺对应的设备，并加入了部分工艺模拟的操作，力求把当前比较新的工艺介绍给读者。 本教材主要供高等院校微电子相关专业的高年级本科生或大专生习，也可以作为从事集成电路工艺工作的工程技术人员自学或进修的参考书。 简要介绍了半导体器件基本结构 、重点介绍了包括清洗、氧化、化学气相淀积、[[金属化]]、[[光刻]]、刻蚀、掺杂、平坦化几大集成电路制造工艺的工艺原理工艺过程，工艺设备、工艺参数、质量控制及工艺模拟的相关内容。 ==目录== 前言 第1章绪论 11引言 12基本半导体元器件结构 121无源元件结构 122有源器件结构 13半导体器件工艺的发展历史 14集成电路制造阶段 141集成电路制造的阶段划分 142集成电路时代划分 143集成电路制造的发展趋势 15半导体制造企业 16基本的半导体材料 161硅——最常见的半导体 材料 162半导体级硅 163单晶硅生长 164IC制造对衬底材料的 要求 165晶体缺陷 166其他半导体材料 17半导体制造中使用的化学品 18半导体制造的生产环境 181净化间沾污类型 182污染源与控制 183典型的纯水制备方法 本章小结 本章习题 第2章半导体制造工艺概况 21引言 22器件的隔离 221PN结隔离 222绝缘体隔离 23双极型集成电路制造工艺 24CMOS器件制造工艺 24120世纪80年代的CMOS 工艺技术 24220世纪90年代的CMOS 工艺技术 24321世纪初的CMOS工艺 技术 本章小结 本章习题 第3章清洗工艺 31引言 32污染物杂质的分类 321颗粒 322有机残余物 323金属污染物 324需要去除的氧化层 33清洗方法 331RCA清洗 332稀释RCA清洗 333IMEC清洗 334单晶圆清洗 335干法清洗 34常用清洗设备——超声波清洗 设备 341超声波清洗原理 342超声波清洗机 343超声波清洗机的工艺流程 344超声波清洗机的操作流程 345其他清洗设备 35清洗的质量控制 本章小结 本章习题 第4章氧化 41引言 42二氧化硅膜的性质 43二氧化硅膜的用途 44热氧化方法及工艺原理 441常用热氧化方法及工艺 原理 442影响氧化速率的因素 45氧化设备 46氧化工艺操作流程 47氧化膜的质量控制 471氧化膜厚度的测量 472氧化膜缺陷类型及检测 473不同方法生成的氧化膜特性 比较 本章小结 本章习题 第5章化学气相淀积 51引言 511薄膜淀积的概念 512常用的薄膜材料 513半导体制造中对薄膜的 要求 52化学气相淀积（CVD）原理 521化学气相淀积的概念 522化学气相淀积的原理 53化学气相淀积设备 531APCVD 532LPCVD 533等离子体辅助CVD 54CVD工艺流程及设备操作 规范 55外延 551外延的概念、作用、原理 552外延生长方法 553硅外延工艺 56CVD质量检测 本章小结 本章习题 第6章金属化 61引言 611金属化的概念 612金属化的作用 62金属化类型 621铝 622铝铜合金 623铜 624阻挡层金属 625硅化物 626钨 63金属淀积 631蒸发 632溅射 633金属CVD 634铜电镀 64金属化流程 641传统金属化流程 642双大马士革流程 65金属化质量控制 本章小结 本章习题 第7章光刻 71引言 711光刻的概念 712光刻的目的 713光刻的主要参数 714光刻的曝光光谱 715光刻的环境条件 716掩膜版 72光刻工艺的基本步骤 73正性光刻和负性光刻 731正性光刻和负性光刻的 概念 732光刻胶 733正性光刻和负性光刻的 优缺点 74光刻设备简介 741接触式光刻机 742接近式光刻机 743扫描投影光刻机 744分步重复光刻机 745步进扫描光刻机 75光刻工艺机简介及操作流程 751URE2000/25光刻机 简介 752光刻机操作流程 76光刻质量控制 761光刻胶的质量控制 762对准和曝光的质量控制 763显影检查 本章小结 本章习题 第8章刻蚀 81引言 811刻蚀的概念 812刻蚀的要求 82刻蚀工艺 821湿法刻蚀 822干法刻蚀 823两种刻蚀方法的比较 83干法刻蚀的应用 831介质膜的刻蚀 832多晶硅膜的刻蚀 833金属的干法刻蚀 834光刻胶的去除 84刻蚀设备 85干法刻蚀工艺流程及设备操作 规范 86刻蚀的质量控制 本章小结 本章习题 第9章掺杂 91引言 92扩散 921扩散原理 922扩散工艺步骤 923扩散设备、工艺参数及其 控制 924常用扩散杂质源 93离子注入 931离子注入原理 932离子注入的重要参数 933离子注入掺杂工艺与扩散 掺杂工艺的比较 94离子注入机 941离子注入机的组成及工作 原理 942离子注入工艺及操作 规范 943离子注入使用的杂质源及 注意事项 95退火 96离子注入关键工艺控制 97离子注入的应用 971沟道区及阱区掺杂 972多晶硅注入 973源漏区注入 98掺杂质量控制 981结深的测量及分析 982掺杂浓度的测量 983污染 本章小结 本章习题 第10章平坦化 101引言 102传统平坦化技术 1021反刻 1022玻璃回流 1023旋涂玻璃法 103化学机械平坦化 1031CMP优点和缺点 1032CMP机理 1033CMP设备 1034CMP工艺流程及工艺 控制 1035CMP应用 104CMP质量控制 1041膜厚的测量及非均匀性 分析 1042硅片表面状态的观测方法 及分析 本章小结 本章习题 第11章工艺模拟 111引言 1111工艺模型 1112工艺模拟器简介 1113Athena 基础 112氧化工艺模拟 113淀积工艺模拟 114光刻工艺模拟 115刻蚀工艺模拟 116掺杂工艺模拟 1161扩散工艺模拟 1162离子注入工艺模拟 参考文献<ref>[https://www.sohu.com/a/726166247_120019139 半导体制造工艺流程概览与氧化]搜狐网，2023-10-07</ref> =='''参考文献'''== {{Reflist}} [[Category:011 圖書學]]
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