芯片是近年來備受關注的高科技產品，在電子、航空航天、機械、船舶、儀表等領域發揮著不可替代的作用。本書圍繞芯片制造技術展開，從單晶硅晶體的拉制講起，介紹了多種硅晶體的沉積和拉制、切割技術，著重介紹了光刻技術和光刻設備，并簡要介紹了集成電路封裝技術。本書適宜對芯片技術感興趣的讀者參考。
芯片制造技術，尤其是高端芯片的制造，成為人們廣泛關注的卡脖子技術，本書邀請專業人士，通過圖表和文字配合，介紹了芯片是怎么制造出來的？核心的技術有哪些？高端芯片為什么難以制造？大型光刻機為什么難以制造？芯片未來的發展之路在何方？等問題。
信息時代的特征性材料是硅，如今，以硅為原料的電子元件產值超過了以鋼為原料的工業產值，人類的歷史因而正式進入了一個新時代硅器時代。
硅所代表的正是半導體元件，包括存儲器件、微處理器、邏輯器件與探測器等，無論是電視、電話、電腦、電冰箱還是汽車、大型裝備，其中的半導體器件都無時無刻不在為我們服務。硅是地殼中最常見的元素之一，把砂子變成硅片的過程是一項點石成金的成就，也是近代科學的奇跡之一。
近幾年，受個人電腦和手機市場逐漸飽和的影響，全球集成電路市場的增長步伐放緩。而在中國，集成電路產業作為信息產業的基礎和核心組成部分，成為關系國民經濟和社會發展全局的基礎性、先導性和戰略性產業，在宏觀政策扶持和市場需求提升的雙輪驅動下快速發展。
從市場需求角度分析，消費電子、高速發展的計算機和網絡通信等工業市場、智能物聯行業成為國內集成電路行業下游的主要應用領域，智能手機、平板電腦、智能盒子等消費電子的升級換代，將持續保持對芯片的旺盛需求；傳統產業的轉型升級，大型、復雜化的自動化、智能化工業設備的開發應用，將加速對芯片需求的提升；智能零售、汽車電子、智能安防、人工智能等應用場景的持續拓展，進一步豐富了芯片的應用領域。因此，我們編寫本書，旨在令廣大科技愛好者對于芯片的制造技術有一個淺顯而全面的了解，對于其中的核心技術，尤其是一些卡脖子技術有較為充分的認識，既看到我國芯片產業的蓬勃生機和不斷成長，又了解當今高新技術的研發前沿和未來的發展方向。
由于芯片產業發展迅猛，作者的水平有限，書中不足之處，請讀者不吝賜教。
吳元慶
吳元慶，男，1982年，遼寧莊河人，滿族，博士，渤海大學物理科學與技術學院副教授。2003年本科畢業于西安電子科技大學電子科學與技術專業，2012年畢業于天津大學微電子學與固體電子學專業獲博士學位。主要研究方向為微機電系統的設計與制造，微電子器件的設計等。主講課程包括《微電子學概論》《微電子專業導讀》《EDA技術與版圖設計》《太陽能電池材料與器件》等課程。參與863項目一項、973子項目一項，天津市基金項目兩項，主持產學研協同育人項目6項，參與完成藍火計劃產學研合作項目1項，主持渤海大學博士科研啟動基金項目1項，在相關領域發表論文多篇，專利多項。
第1章 集成電路簡介
1.1 集成電路制造技術簡介3
1.2 集成電路芯片發展歷程4
1.3 集成電路的發展規律摩爾定律7
1.4 集成電路的分類9
1.5 芯片制造工藝10
1.6 芯片制造要求12
1.6.1 超凈環境12
1.6.2 超純材料14
第2章 硅片的制備
2.1 硅材料的性質17
2.2 多晶硅的制備17
2.2.1 冶煉18
2.2.2 提純18
2.3 單晶硅生長20
2.3.1 直拉法20
2.3.2 磁控直拉法26
2.3.3 懸浮區熔法28
2.4 切制硅片29
2.4.1 切片工藝29
2.4.2 硅片規格及用途31
2.5 硅片的缺陷32
第3章 氧化
3.1 二氧化硅的結構35
3.2 二氧化硅的物理化學性質37
3.3 二氧化硅在集成電路中的作用37
3.4 硅的熱氧化39
3.4.1 熱氧化的反應原理39
3.4.2 常用的硅熱氧化工藝41
3.4.3 熱氧化工藝流程43
3.4.4 熱氧化規律45
3.4.5 其他氧化方式46
第4章 擴散
4.1 雜質的擴散類型50
4.1.1 替位式擴散50
4.1.2 間隙式擴散52
4.1.3 間隙-替位式擴散52
4.2 擴散系數53
4.3 擴散摻雜55
4.3.1 恒定表面源擴散55
4.3.2 限定表面源擴散56
4.3.3 兩步擴散工藝56
4.4 缺陷對擴散的影響57
4.4.1 氧化增強擴散57
4.4.2 發射區推進效應58
4.4.3 橫向擴散效應59
4.5 擴散方式60
4.5.1 氣態源擴散60
4.5.2 液態源擴散61
4.5.3 固態源擴散62
第5章 離子注入
5.1 離子注入的特點64
5.2 離子注入原理65
5.2.1 離子注入的行程65
5.2.2 注入離子的碰撞67
5.3 注入離子在靶中的分布68
5.3.1 縱向分布69
5.3.2 橫向效應69
5.3.3 單晶靶中的溝道效應70
5.3.4 離子質量的影響71
5.4 注入損傷73
5.5 退火74
5.6 離子注入設備與工藝79
5.6.1 離子注入機79
5.6.2 離子注入工藝79
5.7 離子注入的其他應用81
5.7.1 淺結的形成81
5.7.2 調整MOS晶體管的閾值電壓81
5.7.3 自對準金屬柵結構82
5.8 離子注入與熱擴散比較83
第6章 化學氣相沉積CVD
6.1 CVD概述85
6.2 CVD工藝原理86
6.2.1 薄膜沉積過程86
6.2.2 薄膜質量控制86
6.3 CVD工藝方法89
6.3.1 常壓化學氣相沉積90
6.3.2 低壓化學氣相沉積91
6.3.3 等離子增強化學氣相沉積93
6.3.4 CVD工藝方法的進展98
6.4 薄膜的沉積98
6.4.1 氮化硅的性質99
6.4.2 多晶硅薄膜的應用100
6.4.3 CVD金屬及金屬化合物101
第7章 物理氣相沉積PVD
7.1 PVD概述104
7.2 真空系統及真空的獲得105
7.3 真空蒸鍍107
7.3.1 工藝原理107
7.3.2 蒸鍍設備109
7.3.3 多組分蒸鍍工藝112
7.3.4 蒸鍍薄膜的質量控制114
7.4 濺射115
7.4.1 工藝原理116
7.4.2 濺射方式120
7.4.3 濺射薄膜的質量及改善123
7.5 金屬與銅互連引線126
第8章 光刻
8.1 概述133
8.2 基本光刻工藝流程137
8.2.1 底膜處理137
8.2.2 涂膠138
8.2.3 前烘139
8.2.4 曝光140
8.2.5 顯影142
8.2.6 堅膜144
8.2.7 顯影檢驗145
8.2.8 去膠145
8.2.9 最終檢驗145
8.3 光刻掩模版147
8.4 光刻膠149
8.5 光學分辨率增強技術152
8.5.1 離軸照明技術152
8.5.2 移相掩模技術154
8.5.3 光學鄰近效應校正技術156
8.6 紫外光曝光技術157
8.6.1 接觸式曝光158
8.6.2 接近式曝光159
8.6.3 投影式曝光159
8.6.4 其他曝光技術162
第9章 刻蝕技術
9.1 概述166
9.2 濕法刻蝕168
9.2.1 硅的濕法刻蝕168
9.2.2 二氧化硅的濕法刻蝕170
9.2.3 氮化硅的濕法刻蝕170
9.2.4 鋁的濕法刻蝕171
9.3 干法刻蝕171
9.3.1 刻蝕參數174
9.3.2 典型材料的干法刻蝕176
第10章 外延
10.1 概述178
10.1.1 外延概念178
10.1.2 外延工藝種類179
10.2 氣相外延工藝181
10.2.1 外延原理182
10.2.2 外延的影響因素185
10.2.3 外延摻雜188
10.2.4 外延技術191
10.3 分子束外延192
10.4 其他外延方法194
10.4.1 液相外延194
10.4.2 固相外延195
10.4.3 金屬有機物氣相外延195
10.4.4 化學束外延196
第11章 集成電路工藝與封裝
11.1 隔離工藝199
11.2 雙極型集成電路工藝201
11.3 CMOS電路工藝流程203
11.4 芯片封裝技術204
11.4.1 封裝的作用和地位204
11.4.2 引線連接205
11.4.3 幾種典型封裝技術207
參考文獻211
新書資訊