本書是哈爾濱工業大學“國家集成電路人才培養基地”教學建設成果，全書分5個單元系統地介紹了當前硅集成電路制造普遍采用的工藝技術。第1單元介紹硅襯底，主要介紹
硅單晶的結構特點，單晶硅錠的拉制，硅片（包含體硅片和外延硅片）的制造工藝及相關理論。第2～5單元介紹硅芯片制造基本單項工藝（氧化與摻雜、薄膜制備、光刻、工藝集成與封裝測試）的原理、方法、設備，以及所依托的技術基礎及發展趨勢。附錄A介紹以制作雙極型晶體管為例的微電子生產實習，雙極型晶體管的全部工藝步驟與檢測技術；附錄B介紹工藝模擬知識和SUPREM軟件。附錄部分可幫助學生從理論走向生產實踐，對微電子產品制造技術的原理與工藝全過程有更深入的了解。
本書配有PPT、習題解答、微電子工藝視頻等豐富教學資源。
本書可作為普通高等學校電子科學與技術、微電子學與固體電子學、微電子技術、集成電路設計及集成系統等專業的專業課教材，也可作為從事集成電路芯片制造的企業工程技術人員的參考書。
王蔚，1995至現在，哈爾濱工業大學微電子科學與技術系，實驗室主任，2006年被聘副教授，主講微電子工藝、納米技術、固態電子論等課程，2012年晉升教授級高工。
第0章 緒論
0.1 何謂集成電路工藝
0.2 集成電路制造技術發展歷程
0.3 集成電路制造技術特點
0.3.1 超凈環境
0.3.2 超純材料
0.3.3 批量復制和廣泛的用途
0.4 本書內容結構
第1單元 硅襯底
第1章 單晶硅特性
1.1 硅晶體的結構特點
1.1.1 硅的性質
1.1.2 硅晶胞
1.1.3 硅單晶的晶向、晶面
1.2 硅晶體缺陷
第0章 緒論
0.1 何謂集成電路工藝
0.2 集成電路制造技術發展歷程
0.3 集成電路制造技術特點
0.3.1 超凈環境
0.3.2 超純材料
0.3.3 批量復制和廣泛的用途
0.4 本書內容結構
第1單元 硅襯底
第1章 單晶硅特性
1.1 硅晶體的結構特點
1.1.1 硅的性質
1.1.2 硅晶胞
1.1.3 硅單晶的晶向、晶面
1.2 硅晶體缺陷
1.2.1 點缺陷
1.2.2 線缺陷
1.2.3 面缺陷和體缺陷
1.3 硅晶體中的雜質
1.3.1 雜質對硅電學性質的影響
1.3.2 固溶度和相圖
本章小結
第2章 硅片的制備
2.1 多晶硅的制備
2.1.1 冶煉
2.1.2 提純
2.2 單晶硅生長
2.2.1 直拉法
2.2.2 單晶生長原理
2.2.3 晶體摻雜
2.2.4 磁控直拉法
2.2.5 懸浮區熔法
2.3 切制硅片
2.3.1 切片工藝
2.3.2 硅片規格及用途
本章小結
第3章 外延
3.1 概述
3.1.1 外延概念
3.1.2 外延工藝種類
3.1.3 外延工藝用途
3.2 氣相外延
3.2.1 硅的氣相外延工藝
3.2.2 外延原理
3.2.3 影響外延生長速率的因素
3.2.4 外延摻雜
3.2.5 外延設備
3.2.6 外延技術
3.3 分子束外延
3.3.1 工藝及原理
3.3.2 外延設備
3.3.3 MBE工藝特點
3.4 其他外延方法
3.4.1 液相外延
3.4.2 固相外延
3.4.3 先進外延技術及發展趨勢
3.5 外延缺陷與外延層檢測
3.5.1 外延缺陷類型及分析檢測
3.5.2 圖形漂移和畸變現象
3.5.3 外延層參數測量
本章小結
單元習題一
第2單元 氧化與摻雜
第4章 熱氧化
4.1 二氧化硅薄膜概述
4.1.1 二氧化硅結構
4.1.2 二氧化硅的理化性質及用途
4.1.3 二氧化硅薄膜中的雜質
4.1.4 雜質在SiO2中的擴散
4.1.5 二氧化硅的掩蔽作用
4.2 硅的熱氧化
4.2.1 熱氧化工藝
4.2.2 熱氧化機理
4.2.3 硅的Deal?Grove熱氧化模型
4.2.4 熱氧化生長速率
4.2.5 影響氧化速率的各種因素
4.3 初始氧化階段及薄氧化層制備
4.4 熱氧化過程中雜質的再分布
4.4.1 雜質的分凝效應
4.4.2 再分布對硅表面雜質濃度的影響
4.5 氧化層的質量及檢測
4.5.1 SiO2層厚度的測量
4.5.2 SiO2層成膜質量的測量
4.6 其他氧化方法
4.6.1 摻氯氧化
4.6.2 高壓氧化
4.6.3 熱氧化工藝展望
本章小結
第5章 擴散
5.1 擴散機構
5.1.1 替位式擴散（Substitutional）
5.1.2 填隙式擴散（Interstitial）
5.1.3 填隙—替位式擴散
5.2 晶體中擴散的基本特點與宏觀動力學方程
5.2.1 基本特點
5.2.2 擴散方程
5.2.3 擴散系數
5.3 雜質的擴散摻雜
5.3.1 恒定表面源擴散
5.3.2 限定表面源擴散
5.3.3 兩步擴散工藝
5.4 熱擴散工藝中影響雜質分布的其他因素
5.4.1 硅中點缺陷對雜質擴散的影響
5.4.2 氧化增強擴散
5.4.3 發射區推進效應
5.4.4 橫向擴散效應
5.4.5 場助擴散效應
5.5 擴散工藝條件與方法
5.5.1 擴散方法的選擇
5.5.2 雜質源選擇
5.5.3 常用雜質的擴散工藝
5.6 擴散工藝質量與檢測
5.6.1 結深的測量
5.6.2 表面濃度的確定 1
5.6.3 器件的電學特性與擴散工藝的關系
5.7 擴散工藝的發展
本章小結
第6章 離子注入
6.1 概述
6.2 離子注入原理
6.2.1 與注入離子分布相關的幾個概念
6.2.2 離子注入相關理論基礎
6.2.3 幾種常用雜質在硅中的核阻止本領與能量關系
6.3 注入離子在靶中的分布
6.3.1 縱向分布
6.3.2 橫向效應
6.3.3 單晶靶中的溝道效應
6.3.4 影響注入離子分布的其他因素
6.4 注入損傷
6.4.1 級聯碰撞
6.4.2 簡單晶格損傷
6.4.3 非晶層的形成
6.5 退火
6.5.1 硅材料的熱退火特性
6.5.2 硼的退火特性
6.5.3 磷的退火特性
6.5.4 高溫退火引起的雜質再分布
6.5.5 二次缺陷
6.5.6 退火方式及快速熱處理技術
6.6 離子注入設備與工藝
6.6.1 離子注入機
6.6.2 離子注入工藝流程
6.7 離子注入的其他應用
6.7.1 淺結的形成
6.7.2 調整MOS晶體管的閾值電壓
6.7.3 自對準金屬柵結構
6.7.4 離子注入在SOI結構中的應用
6.8 離子注入與熱擴散比較及摻雜新技術
本章小結
單元習題二
第3單元 薄膜制備
第7章 化學氣相淀積
7.1 CVD概述
7.2 CVD工藝原理
7.2.1 薄膜淀積過程
7.2.2 薄膜淀積速率及影響因素
7.2.3 薄膜質量控制
7.3 CVD工藝方法
7.3.1 常壓化學氣相淀積
7.3.2 低壓化學氣相淀積
7.3.3 等離子體的產生
7.3.4 等離子增強化學氣相淀積
7.3.5 CVD工藝方法的進展
7.4 二氧化硅薄膜的淀積
7.4.1 CVD?SiO2特性與用途
7.4.2 APCVD?SiO2
7.4.3 LPCVD?SiO2
7.4.4 PECVD?SiO2
7.5 氮化硅薄膜淀積
7.5.1 氮化硅薄膜性質與用途
7.5.2 LPCVD??Si3N4
7.5.3 PECVD??Si3N4
7.6 多晶硅薄膜的淀積
7.6.1 多晶硅薄膜的性質與用途
7.6.2 CVD多晶硅薄膜工藝
7.6.3 多晶硅薄膜的摻雜
7.7 CVD金屬及金屬化合物薄膜
7.7.1 鎢及其化學氣相淀積
7.7.2 金屬化合物的化學氣相淀積
7.7.3 CVD金屬及金屬化合物的進展
本章小結
第8章 物理氣相淀積
8.1 PVD概述
8.2 真空系統及真空的獲得
8.2.1 真空系統簡介
8.2.2 真空的獲得方法
8.2.3 真空度的測量
8.3 真空蒸鍍
8.3.1 工藝原理
8.3.2 蒸鍍設備
8.3.3 蒸鍍工藝
8.3.4 蒸鍍薄膜的質量及控制
8.4 濺射
8.4.1 工藝原理
8.4.2 直流濺射
8.4.3 射頻濺射
8.4.4 磁控濺射
8.4.5 其他濺射方法
8.4.6 濺射薄膜的質量及改善方法
8.5 PVD金屬及化合物薄膜
8.5.1 鋁及鋁合金薄膜淀積
8.5.2 銅及其阻擋層薄膜的淀積
8.5.3 其他金屬薄膜和化合物薄膜
本章小結
單元習題三
第4單元 光刻
第9章 光刻工藝
9.1 概述
9.2 基本光刻工藝流程
9.2.1 底膜處理
9.2.2 涂膠
9.2.3 前烘
9.2.4 曝光
9.2.5 顯影
9.2.6 堅膜
9.2.7 顯影檢驗
9.2.8 刻蝕
9.2.9 去膠
9.2.10 最終檢驗
9.3 光刻技術中的常見問題
9.3.1 浮膠
9.3.2 毛刺和鉆蝕
9.3.3 針孔
9.3.4 小島
本章小結
第10章 光刻技術
10.1 光刻掩模版的制造
10.1.1 制版工藝簡介
10.1.2 掩模版的基本構造及質量要求
10.1.3 鉻版的制備技術
10.1.4 彩色版制備技術
10.1.5 光刻制版面臨的挑戰
10.2 光刻膠
10.2.1 光刻膠的特征量
10.2.2 光學光刻膠
10.2.3 其他光刻膠
10.3 光學分辨率增強技術
10.3.1 離軸照明技術
10.3.2 其他分辨率增強技術
10.4 紫外光曝光技術
10.4.1 接近式曝光
10.4.2 接觸式曝光
10.4.3 投影式曝光
10.5 其他曝光技術
10.5.1 電子束曝光
10.5.2 X射線曝光
10.5.3 離子束曝光
10.5.4 新技術展望
10.6 光刻設備
10.6.1 接觸式光刻機
10.6.2 接近式光刻機
10.6.3 掃描投影光刻機
10.6.4 分步重復投影光刻機
10.6.5 步進掃描投影光刻機
10.6.6 光刻設備的發展趨勢
本章小結
第11章 刻蝕技術
11.1 概述
11.2 濕法刻蝕
11.2.1 硅的濕法刻蝕
11.2.2 二氧化硅的濕法刻蝕
11.2.3 氮化硅的濕法刻蝕
11.2.4 鋁的濕法刻蝕
11.2.5 鉻的濕法刻蝕
11.2.6 濕法刻蝕設備
11.3 干法刻蝕
11.3.1 刻蝕參數
11.3.2 多晶硅的干法刻蝕
11.3.3 二氧化硅的干法刻蝕
11.3.4 氮化硅的干法刻蝕
11.3.5 鋁及鋁合金的干法刻蝕
11.3.6 鎢的刻蝕
11.3.7 干法刻蝕設備
11.3.8 終點檢測
11.4 刻蝕技術新進展
11.4.1 四甲基氫氧化銨濕法刻蝕
11.4.2 軟刻蝕
11.4.3 約束刻蝕劑層技術
本章小結
單元習題四
第5單元 工藝集成與封裝測試
第12章 工藝集成
12.1 金屬化與多層互連
12.1.1 歐姆接觸
12.1.2 布線技術
12.1.3 多層互連
12.1.4 銅多層互連系統工藝流程
12.2 CMOS集成電路工藝
12.2.1 隔離工藝
12.2.2 阱工藝結構
12.2.3 薄柵氧化技術
12.2.4 非均勻溝道摻雜
12.2.5 柵電極材料與難熔金屬硅化物自對準工藝
12.2.6 源/漏技術與淺結形成
12.2.7 CMOS電路工藝流程
12.3 雙極型集成電路工藝
12.3.1 隔離工藝
12.3.2 雙極型集成電路工藝流程
12.3.3 多晶硅在雙極型電路中的應用
本章小結
第13章 工藝監控
13.1 概述
13.2 實時監控
13.3 工藝檢測片
13.3.1 晶片檢測
13.3.2 氧化層檢測
13.3.3 光刻工藝檢測
13.3.4 擴散層檢測
13.3.5 離子注入層檢測
13.3.6 外延層檢測
13.4 集成結構測試圖形
13.4.1 微電子測試圖形的功能與配置
13.4.2 幾種常用的測試圖形
13.4.3 微電子測試圖形實例
本章小結
第14章 封裝與測試
14.1 芯片封裝技術
14.1.1 封裝的作用和地位
14.1.2 封裝類型
14.1.3 幾種典型封裝技術
14.1.4 未來封裝技術展望
14.2 集成電路測試技術
14.2.1 簡介
14.2.2 數字電路測試方法
14.2.3 數字電路失效模型
14.2.4 準靜態電流測試分析法
14.2.5 模擬電路及數模混合電路測試
14.2.6 未來測試技術展望
本章小結
單元習題五
附錄A 微電子器件制造生產實習
A.1 硅片電阻率測量
A.2 硅片清洗
A.3 一次氧化
A.4 氧化層厚度測量
A.5 光刻腐蝕基區
A.6 硼擴散
A.7 pn結結深測量
A.8 光刻腐蝕發射區
A.9 磷擴散
A.10 光刻引線孔
A.11 真空鍍鋁
A.12 反刻鋁
A.13 合金化
A.14 中測
A.15 劃片
A.16 上架燒結
A.17 壓焊
A.18 封帽
A.19 晶體管電學特性測量
附錄B SUPREM模擬
B.1 SUPREM軟件簡介
B.2 氧化工藝
B.3 擴散工藝
B.4 離子注入
參考文獻
新書資訊