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集成电路制造:科学与技术

本书通过介绍最先进的CMOS工艺流程,帮助读者掌握现代半导体集成电路的基础技术,使读者具有全局思维和实用的集成思维。本书首先介绍了现代CMOS技术,然后介绍了半导体材料、半导体制造、光刻、半导体/绝缘体接口、掺杂、离子注入、蚀刻、抛光、沉积等集成电路制造中的技术,最后介绍了后端(互连)处理技术,并通过Silvaco Athena和Victory Process等行业工具,使读者对物理原理有更深入的了解,并为在现实中应用这些工具做好准备。

封面
前折页
书名页
版权页
译者序
前言
目录
第1章 历史回顾、摩尔定律和未来技术展望
 1.1 简介
 1.2 集成电路和平面工艺:让一切成为可能的关键发明
 1.3 MOS晶体管和CMOS电路
 1.4 摩尔定律与MOS器件缩放
 1.5 超越理想缩放:材料与器件创新
 1.6 半导体技术的未来展望
 1.7 本书规划
 1.8 核心观点总结
 1.9 习题
 1.10 参考文献
第2章 现代CMOS技术
 2.1 简介
 2.2 基本的CMOS工艺与器件结构
 2.3 选择起始衬底
 2.4 晶体管的衬底准备
 2.5 阱的形成
 2.6 阈值电压调整注入
 2.7 栅氧化层和多晶硅“假”栅
 2.8 轻掺杂漏极形成、晕环注入和源/漏掺杂
 2.9 为MOSFET沟道区域添加应变
 2.10 接触形成
 2.11 高K金属栅的形成
 2.12 后端工艺
 2.13 FinFET的引入
 2.14 核心观点总结
 2.15 习题
 2.16 参考文献
第3章 半导体材料:晶体生长、晶圆制备和材料属性
 3.1 简介
 3.2 晶体结构
 3.3 晶体缺陷
 3.4 点缺陷
 3.5 硅晶体生长方法:直拉法和区熔法
 3.6 化合物半导体晶体生长方法
 3.7 晶圆制备
 3.8 晶体生长过程中的掺杂剂和杂质引入
 3.9 其他晶圆制备方法:SOI和键合晶圆
 3.10 核心观点总结
 3.11 习题
 3.12 参考文献
第4章 半导体制造:洁净室、晶圆清洗、吸杂及芯片良率
 4.1 简介及基本概念
 4.2 第一级去污:洁净工厂
 4.3 第二级去污:晶圆清洗
  4.3.1 光刻胶去除
  4.3.2 前端清洗:RCA清洗
  4.3.3 后端清洗
  4.3.4 化合物半导体清洗程序
 4.4 第三级去污:硅中的吸杂
  4.4.1 碱金属离子的吸杂
  4.4.2 硅中金属杂质的吸杂
  4.4.3 硅中的本征或内部吸杂捕获位点
  4.4.4 硅中的非本征吸杂捕获位点
  4.4.5 化合物半导体技术中的吸杂
 4.5 间接带隙半导体(Si和SiC)的少数载流子寿命控制
 4.6 芯片制造中的良率建模
 4.7 参数良率:制造工艺控制
 4.8 核心观点总结
 4.9 习题
 4.10 参考文献
第5章 光刻
 5.1 简介
 5.2 历史发展与总体概念
  5.2.1 光源
  5.2.2 掩模
  5.2.3 晶圆曝光系统
  5.2.4 光刻胶
 5.3 光学系统基础:光线追踪和衍射
 5.4 光刻胶基础:性质与处理工艺
 5.5 晶圆曝光系统的建模与仿真(计算空间像)
  5.5.1 投影式系统
  5.5.2 接触式和接近式系统
 5.6 光刻胶的建模与仿真(计算并显影潜像)
  5.6.1 光刻胶中的光强分布
  5.6.2 光刻胶的曝光与潜像
  5.6.3 后烘
  5.6.4 光刻胶显影
  5.6.5 坚膜
 5.7 分辨率增强方法
  5.7.1 离轴照明与科勒照明
  5.7.2 浸没式光刻
  5.7.3 多层光刻胶和抗反射涂层
  5.7.4 设计规则限制
  5.7.5 光学邻近效应修正、相移掩模和计算光刻
  5.7.6 多重图形化
  5.7.7 侧墙间隔方法(自对准双重图形化)
 5.8 纳米压印光刻
 5.9 核心观点总结
 5.10 习题
 5.11 参考文献
第6章 半导体/绝缘体界面
 6.1 简介
 6.2 氧化生长的基本模型
 6.3 干氧环境中的薄氧化层生长动力学
 6.4 生长动力学与压力的关系
 6.5 不同晶向的生长动力学
 6.6 衬底掺杂效应
 6.7 与氧化过程相关的点缺陷
 6.8 氧化物流动、应力和二维生长
 6.9 Si/SiO2体系中的电学缺陷
 6.10 硅/绝缘体界面的特性分析
 6.11 高K介电材料
 6.12 碳化硅的氧化
 6.13 核心观点总结
 6.14 习题
 6.15 参考文献
第7章 半导体中的掺杂
 7.1 简介及基本概念
 7.2 掺杂剂的固溶度
 7.3 宏观视角下的扩散
 7.4 扩散方程的解析解
  7.4.1 稳态解[C≠f(t)]
  7.4.2 无限介质中的高斯解
  7.4.3 表面附近的高斯解
  7.4.4 无限介质中的误差函数解
  7.4.5 表面附近的误差函数解
 7.5 硅中掺杂剂的本征扩散系数
 7.6 连续扩散步骤的影响
 7.7 扩散层的设计与评估
 7.8 模型与数值模拟
 7.9 修改菲克定律以适用电场效应
 7.10 浓度依赖性扩散的菲克定律修正
 7.11 偏析和界面掺杂剂堆积
 7.12 原子尺度上扩散的物理基础
 7.13 间隙原子和空位共同辅助的掺杂剂扩散
 7.14 点缺陷(间隙原子-空位)复合
 7.15 为什么硅的自扩散很重要
 7.16 多晶硅中的扩散
 7.17 化合物半导体中的掺杂剂扩散
  7.17.1 GaAs中的扩散
  7.17.2 GaAs中P型掺杂剂的扩散
  7.17.3 GaAs中N型掺杂剂的扩散
  7.17.4 SiC中的扩散与激活
 7.18 掺杂方法
 7.19 核心观点总结
 7.20 习题
 7.21 参考文献
第8章 离子注入
 8.1 简介
 8.2 历史发展与基本概念
 8.3 更准确的一维注入分布分析
 8.4 多层注入
 8.5 二维和三维注入
 8.6 核阻止与电子阻止
  8.6.1 核阻止
  8.6.2 电子阻止
  8.6.3 总阻止本领
 8.7 蒙特卡罗注入分布
 8.8 损伤产生与损伤退火
 8.9 瞬态增强扩散
 8.10 闪烁退火
 8.11 非硅半导体材料的注入和损伤
 8.12 离子注入的其他应用
 8.13 等离子体浸没离子注入
 8.14 核心观点总结
 8.15 习题
 8.16 参考文献
第9章 刻蚀技术与化学机械抛光
 9.1 简介
 9.2 湿法刻蚀
  9.2.1 定向湿法刻蚀
 9.3 干法或等离子体刻蚀基础
  9.3.1 等离子体鞘层与离子能量
  9.3.2 等离子体鞘层的形成
 9.4 等离子体化学
  9.4.1 选择等离子体化学反应
 9.5 等离子体刻蚀机制
  9.5.1 纯化学等离子体刻蚀(各向同性等离子体刻蚀)
  9.5.2 纯物理等离子体刻蚀(离子铣)
  9.5.3 离子增强化学刻蚀(1+1≠2)
  9.5.4 离子增强抑制剂刻蚀
 9.6 高密度等离子体
 9.7 使用氯化物和溴化物进行刻蚀
 9.8 等离子体刻蚀异常
 9.9 刻蚀模拟
  9.9.1 移动边界
  9.9.2 离子和中性粒子分布
  9.9.3 黏附系数
  9.9.4 观察角度与遮蔽
  9.9.5 各向同性和各向异性刻蚀的线性组合
  9.9.6 离子增强化学刻蚀
  9.9.7 深宽比依赖性刻蚀
  9.9.8 模拟注意事项
 9.10 原子层刻蚀
  9.10.1 ALE表面改性
  9.10.2 ALE刻蚀机制
 9.11 平坦化方法:化学机械抛光
  9.11.1 CMP建模与仿真
 9.12 核心观点总结
 9.13 习题
 9.14 参考文献
第10章 沉积技术
 10.1 简介
 10.2 沉积系统的热分类
  10.2.1 化学气相沉积
  10.2.2 异质外延
  10.2.3 横向外延过生长
  10.2.4 低压化学气相沉积
  10.2.5 金属有机化学气相沉积
  10.2.6 等离子体增强化学气相沉积
  10.2.7 原子层沉积
  10.2.8 物理沉积系统:溅射系统
  10.2.9 蒸发
  10.2.10 分子束外延
 10.3 沉积模型与仿真
  10.3.1 基于物理的沉积模拟
  10.3.2 二维与三维沉积模拟比较
 10.4 核心观点总结
 10.5 习题
 10.6 参考文献
第11章 后端(互连)工艺技术
 11.1 简介
 11.2 互连速度限制:对低R和低C的需求
 11.3 历史发展和基本概念
  11.3.1 接触结构的演变
  11.3.2 多层互连的平坦化方法
  11.3.3 从Al到Cu的过渡
  11.3.4 向低K介电材料的过渡
 11.4 关键工艺技术和后端问题
  11.4.1 金属-半导体接触
  11.4.2 硅化物结构与技术
  11.4.3 Cu电镀技术
  11.4.4 电迁移
 11.5 后端结构的未来演变
 11.6 硅CMOS后端工艺技术回顾
 11.7 化合物半导体的后端工艺
 11.8 多芯片模块、芯粒、中介层和三维集成电路
 11.9 核心观点总结
 11.10 习题
 11.11 参考文献
附录A
后折页
封底

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