目录

第一章 概论

1.1半导体工业

1.2平面工艺

1.3器件制造工艺

图1-1增长预测

图1-2NMOS工艺流程剖面示意图

1.3.1栅长L=2～3μm，氧化物绝缘的硅栅NMOS工艺流程（参阅图1-2）

图1-3CMOS工艺流程剖面示意图

1.3.2氧化物绝缘硅栅CMOS工艺流程（参看图1-3）

图1-4典型TTL工艺流程剖面示意图

1.3.3低功耗肖特基TTL典型工艺流程

第二章 半导体物理基础

2.1键模型

2.2能带模型

2.3本征载流子浓度

2.4费米能级

2.5.1热运动

2.5.2漂移

2.5.3电子及空穴的迁移率

2.5电子及空穴的传输

2.6寿命

2.7介电特性

2.8硅电阻率的计算

习题

表2-1硅、锗、砷化镓和二氧化硅的性质（室温）

习题答案

元素周期表

图SP-1电阻率和杂质浓度的关系曲线

图SP-2本征载流子浓度与温度的关系曲线

图SP-3载流子浓度的诺模图（算图）

图SP-4费米势和掺杂浓度的关系曲线

图SP-5漂移速度和电场强度的关系曲线

图SP-6迁移率和杂质浓度的关系曲线

图SP-7杂质原子在硅中的能级［6,7］

图SP-8单位面积的电容（以硅、二氧化硅和氮化硅作介质）

第三章 硅材料

3.1生产多晶硅

3.1.1粗硅

3.1.2提纯

3.2晶体生长

3.2.1直拉法生产单晶

3.2.2悬浮区熔法生长单晶

3.3.2大圆片的制造

3.3.3大圆片的晶向

3.3制造大圆片

3.3.1大圆片的尺寸

3.3.4边缘倒角

3.3.5背面损伤层

3.3.6大圆片的标记

表3-1硅的染色腐蚀

4.1.1氧化工艺和方法

第四章 氧化

4.1热氧化

4.1.2硅的氧化——一种表面反应

4.1.3杂质分布

4.1.4反应速率

4.1.5掩蔽氧化

4.1.6一种Si-SiO2界面机构图

4.1.7二氧化硅的性质及其测量方法

4.1.8氧化层台阶高度的测定

4.2等离子氧化

习题

习题答案

图OX-1在干氧中的氧化速率

图OX-2在合成水气中的氧化速率

图OX-3采用HCl的硅的热氧化

图OX-4热氧化期间硼的再分布

图OX-5热氧化期间磷的再分布

图OX-6Si3N4在水气中的氧化

图OX-7二氧化硅膜的色谱

图OX-8氧化层台阶高度计算表

第五章 光刻

5.1前言

5.2光刻胶

5.2.1正胶

5.2.2负胶

5.3光刻版和光刻机

5.4光刻工艺

5.5干法等离子体腐蚀

第六章 扩散

6.1工艺流程

6.2扩散分布的测定

6.2.1预淀积

6.2.3热循环的积累效应

6.2.2再扩散

6.2.4外延层的扩散分布

6.2.5扩散结果的评价方法

6.2.5其它杂质在硅和二氧化硅中的扩散系数

6.2.7扩散例题

习题

习题答案

图DIF-1杂质在硅中的固溶度

图DIF-2替位式杂质在硅中的扩散系数［2,3］

图DIF-3归一化余误差函数图

图DIF-4掩蔽磷预淀积所需要的氧化层厚度

图DIF-5掩蔽硼预淀积所需要的氧化层厚度

图DIF-6归一化高斯分布图

图DIF-7外延层中的杂质分布

图DIF-8杂质在硅中的扩散系数

图DIF-9杂质在二氧化硅中的扩散系数

7.1.1杂质源

7.1.2剂显控制

7.1离子注入工艺

第七章 离子注入

7.1.3分布控制

7.1.4低温工艺

7.1.5均匀性

7.1.6高产额

7.1.7离子注入工艺的几个重要实际问题

7.2.1注入分布的计算

7.2根据图表计算注入分布

图Ⅱ-5氮化硅中射程标准偏差

7.2.2求注入硅中的离子数Q

7.2.3举例计算注入分布

习题

图11-1硅及二氧化硅中的离子注入［1］

图11-2掩蔽膜所需厚度（透过＜0.0001％）［1,2］

图Ⅱ-3硅及二氧化硅中射程标准偏差

图Ⅱ-4氮化硅中的离子注入［1］

8.1前言

第八章 化学汽相淀积（CVD）

8.2化学汽相淀积设备和淀积工艺

8.2.1常压反应器

8.2.2气相过程和表面过程

8.2.3低压系统

8.3淀积薄膜的性质

8.4硅的外延

8.4.1成核和缺陷

8.4.2外延气体

8.4.3外延掺杂

8.4.4外延层签定

8.5多晶硅

8.5.1淀积

8.5.2性质

8.6淀积绝缘材料

8.6.1氮化硅

8.6.2二氧化硅

8.7等离子增强化学汽相淀积

8.7.1机构

8.7.3等离子体氮化硅

8.7.2等离子体反应器

8.7.4等离子体氧化硅

8.7.5等离子体多晶硅

8.8总结

图CVD-1化学汽相淀积氧化层中磷含量的控制［1］

9.1.1欧姆接触

9.1.2接触电阻

9.1对互连金属化的要求

第九章 金属化

9.1.3通路电阻

9.1.4电导率

9.1.5稳定性

9.1.6粘附性

917可掩蔽性

9.1.8抗腐蚀性

9.1.9可焊性

9.1.10电迁移

9.1.12淀积的相容性

9.1.11台阶覆盖

9.2铝以外的金属化

习题

图MET-1铝对p型硅的接触电阻［1］

图MET-2铝对N型硅的接触电阻［1,2］

图MET-3铝硅相图［4］

图MET-4硅金相图［4］

第十章 SUPREM程序

10.1SUPREM语言

10.4图示技术

10.2SUPREM控制语句

10.3SUPREM的潜在能力

图10-2SUPREM模拟氧化过程中杂质的再分布

图10-3SUPREM模拟通过氧化层的离子注入过程

图10-4SUPREM模拟计算阈电压

第十一章 结

11.1二极管特性

11.1.2线性缓变结

11.1.1单边突变结

11.1.3高电平注入

11.2P-N结反向击穿电压

11.3二极管结例题

习题

图JN-1硅平面单边突变结的击穿电压［1］

图JN-2平面二极管的穿通击穿电压［2］

图JN-3单边突变结的诺模图

图JN-4线性缓变结的诺模图

图JN-5扩散结的耗尽层宽度［3］

第十二章 MOS场效应管

12.1电容器工作原理

12.2MOS电容器能带图

12.3MOS器件

12.3.1阈值电压

12.3.2NMOS和PMOS器件

12.3.5MOSFET特性

12.3.4增强型和耗尽型器件

12.3.3CMOS器件

12.3.6器件增益——跨导

12.3.7MOSFET速度

12.3.8阈值电压VT的决定方法

12.3.9电容－电压（C-V）分析

12.3.10集成MOS器件

12.3.11动态存储单元

12.3.12α粒子感应的软性故障［14,15,16］

12.3.14MOS工艺的成比例缩小技术［20,21］

12.3.13热电子［17］

12.3.15其它MOS技术

习题

习题答案

图MOS-1费米势和基底浓度的关系

图MOS-2经各种热处理后的氧化层固定电荷［2,3］

图MOS-3半导体表面强反型时耗尽区宽度和耗尽区内的电荷与掺杂浓度的关系

图MOS-4电荷与电压换算关系（对一定厚度的SiO2）

图MOS-5各种栅电极的功函数фMS和硅掺杂浓度的关系

图MOS-6MOS晶体管栅源阈电压随不同衬底偏置的变化

图MOS-7平带电容

图MOS-8不同氧化层厚度tox时平带电容和最小电容的关系

图MOS-9反型层内电子、空穴的迁移率和半导体内或表面场区中感应的单位面积

总电荷的函数关系

图MOS-10反型层中少数载流子电荷数

第十三章 双极型器件

13.1双极晶体管

13.2双极晶体管的工作状态

13.3正常工作的双极晶体管

13.3.1发射极电流的组成

13.3.2共发射极电流增益

13.3.3集电极饱和电压VCES

13.3.4电流增益的图解确定

13.4双极晶体管的电压极限值

13.5饱和电阻的确定

13.6晶体管增益随集电极电流的变化

13.7双极晶体管的开关特性

13.8双极晶体管的极限值

13.9肖特基势垒二极管

13.10肖特基二极管特性

13.10.1二极管自建电压

13.10.2存贮时间

13.11肖特基二极管在双极电路中的应用

13.12双极例题

习题

习题答案

图BP-1BVECEO和电流放大系数的关系［1］

第十四章 质量控制与可靠性

14.1质量控制

14.1.1统计的质量管理

14.1.2统计现象

14.1.3提高对管理图的信赖

14.1.4统计管理图

14.1.5管理图的图案控制

14.2.1加速寿命试验

14.2可靠性

14.1.6工序能力研究

14.1.7质量控制最重要的方面是采取改进措施（可以认为QC=QuickCorrectiveAction）

14.2.2可靠性鉴定

14.2.3电老化（Burn-in）

14.2.4失效分析

习题

习题答案

图QCR-1X-R管理图

图QCR-2Arrhenius图（图中直线EA=1.0eV）

图QCR-3对数正态分布

图QCR-4Goldthwaite模型

第十五章 成品率和成本的计算方法

15.1成品率和成本的计算

15.2集成电路布图的设计规则

15.2.1MOS集成电路

15.2.2双极型集成电路

习题

图YCM1总芯片数和芯片面积的关系曲线（英制）

图YCM-2总芯片数和芯片面积的关系曲线（公制）

图YCM-3成品率和工序数的关系

图YCM-4成品率模型

图YCM-5Murphy模型

图YCM-6S？eds模型

图YCM-7直径100mm硅片芯片成品率和芯片大小的关系曲线

第十六章 封装和装西

16.1封装和装配

16.2功率耗散

16.3可靠性

16.3.1湿气

16.3.2键合开路

16.3.3腔室中的粒子

16.3.4钠离子和玷污

16.3.5α粒子

第十七章 单位转换、词汇表和参考文献