《国外电子与通信教材系列:半导体制造技术》详细追述了半导体发展的历史并吸收了当今最新技术资料,学术界和工业界对《国外电子与通信教材系列:半导体制造技术》的评价都很高。全书共分20章,根据应用于半导体制造的主要技术分类来安排章节,包括与半导体制造相关的基础技术信息;总体流程图的工艺模型概况,用流程图将硅片制造的主要领域连接起来;具体讲解每一个主要工艺;集成电路装配和封装的后部工艺概况。此外,各章为读者提供了关于质量测量和故障排除的问题,这些都是会在硅片制造中遇到的实际问题。
《国外电子与通信教材系列:半导体制造技术》旨在介绍半导体集成电路产业中的新工具和技术,以便提高读者在工作过程中理解与使用相同或类似工具的能力。全书在细节上覆盖了用于亚0.25μm(0.18 μm及以下)工艺的新技术,通过描述早期的工具和工艺来阐明现代技术的发展。书中包括铜互连、化学机械平坦化(CMP)、低k介质工艺、浅槽隔离(STI)、深紫外化学放大光刻胶、步进与扫描系统、具有双大马士革的铜金属化等。书中还解释了产业变化漫长历史中的所有工艺和设备,以及工艺需求和设备性能的技术关系,并给出了设备潜在性能与最佳制造所需工艺参数之间的折中。
第1章 半导体产业介绍
目标
1.1 引言
1.2 产业的发展
1.3 电路集成
1.4 集成电路制造
1.5 半导体趋势
1.6 电子时代
1.7 在半导体制造业中的职业
1.8 小结
第2章 半导体材料特性
目标
2.1 引言
2.2 原子结构
2.3 周期表
2.4 材料分类
2.5 硅
2.6 可选择的半导体材料
2.7 小结
第3章 器件技术
目标
3.1 引言
3.2 电路类型
3.3 无源元件结构
3.4 有源元件结构
3.5 CMOS器件的闩锁效应
3.6 集成电路产品
3.7 小结
第4章 硅和硅片制备
目标
4.1 引言
4.2 半导体级硅
4.3 晶体结构
4.4 晶向
4.5 单晶硅生长
4.6 硅中的晶体缺陷
4.7 硅片制备
4.8 质量测量
4.9 外延层
4.10 小结
第5章 半导体制造中的化学品
目标
5.1 引言
5.2 物质形态
5.3 材料的属性
5.4 工艺用化学品
5.5 小结
第6章 硅片制造中的沾污控制
目标
6.1 引言
6.2 沾污的类型
6.3 沾污的源与控制
6.4 硅片湿法清洗
6.5 小结
第7章 测量学和缺陷检查
目标
7.1 引言
7.2 集成电路测量学
7.3 质量测量
7.4 分析设备
7.5 小结
第8章 工艺腔内的气体控制
目标
8.1 引言
8.2 真空
8.3 真空泵
8.4 工艺腔内的气流
8.5 残气分析器
8.6 等离子体
8.7 工艺腔的沾污
8.8 小结
第9章 集成电路制造工艺概况
目标
9.1 引言
9.2 CMOS工艺流程
9.3 CMOS制作步骤
9.4 小结
第10章 氧化
目标
10.1 引言
10.2 氧化膜
10.3 热氧化生长
10.4 高温炉设备
10.5 卧式与立式炉
10.6 氧化工艺
10.7 质量测量
10.8 氧化检查及故障排除
10.9 小结
第11章 淀积
目标
11.1 引言
11.2 膜淀积
11.3 化学气相淀积
11.4 CVD淀积系统
11.5 介质及其性能
11.6 旋涂绝缘介质
11.7 外延
11.8 CVD质量测量
11.9 CVD检查及故障排除
11.10 小结
第12章 金属化
目标
12.1 引言
12.2 金属类型
12.3 金属淀积系统
12.4 金属化方案
12.5 金属化质量测量
12.6 金属化检查及故障排除
12.7 小结
第13章 光刻:气相成底膜到软烘
目标
13.1 引言
13.2 光刻工艺
13.3 光刻工艺的8个基本步骤
13.4 气相成底膜处理
13.5 旋转涂胶
13.6 软烘
13.7 光刻胶质量测量
13.8 光刻胶检查及故障排除
13.9 小结
第14章 光刻:对准和曝光
目标
14.1 引言
14.2 光学光刻
14.3 光刻设备
14.4 混合和匹配
14.5 对准和曝光质量测量
14.6 对准和曝光检查及故障排除
14.7 小结
第15章 光刻:光刻胶显影和先进的光刻技术
目标
15.1 引言
15.2 曝光后烘焙
15.3 显影
15.4 坚膜
15.5 显影检查
15.6 先进的光刻技术
15.7 显影质量测量
15.8 显影检查及故障排除
15.9 小结
第16章 刻蚀
目标
16.1 引言
16.2 刻蚀参数
16.3 干法刻蚀
16.4 等离子体刻蚀反应器
16.5 干法刻蚀的应用
16.6 湿法腐蚀
16.7 刻蚀技术的发展历程
16.8 去除光刻胶
16.9 刻蚀检查
16.10 刻蚀质量测量
16.11 干法刻蚀检查及故障排除
16.12 小结
第17章 离子注入
目标
17.1 引言
17.2 扩散
17.3 离子注入
17.4 离子注入机
17.5 离子注入在工艺集成中的发展趋势
17.6 离子注入质量测量
17.7 离子注入检查及故障排除
17.8 小结
第18章 化学机械平坦化
目标
18.1 引言
18.2 传统的平坦化技术
18.3 化学机械平坦化
18.4 CMP应用
18.5 CMP质量测量
18.6 CMP检查及故障排除
18.7 小结
第19章 硅片测试
目标
19.1 引言
19.2 硅片测试
19.3 测试质量测量
19.4 测试检查及故障排除
19.5 小结
第20章 装配与封装
目标
20.1 引言
20.2 传统装配
20.3 传统封装
20.4 先进的装配与封装
20.5 封装与装配质量测量
20.6 集成电路封装检查及故障排除
20.7 小结
附录A 化学品及安全性
附录B 净化间的沾污控制
附录C 单位
附录D 作为氧化层厚度函数的颜色
附录E 光刻胶化学的概要
附录F 刻蚀化学
稳压器 稳压器是一个包含二极管、晶体管、电阻和电容器的单芯片,惟一目的是调节电压传输到负载。稳压器能用于任何在某一特定负载电阻范围内需要保持持续电压的电子部件或系统。一些应用包括电脑、外围设备和各种类型的使用仪器。
步进电机驱动 步进电机驱动器( SMD)是一个用于控制步进电机的双极集成电路。SMD能用于步进电机必须被精确控制的地方,例如在激光打印机、影印机、扫描仪和机器人技术以及航空宇宙、汽车电子和工业应用。
3.6.2 数字集成电路产品类型
数字集成电路类包括以二进制(1和0)数据信号工作的器件,例如用于计算器、电脑、寻呼机、便携式电话和其他类似的应用。
非永久性存储器 非永久性存储器是一种允许数据根据需要储存并改变的半导体器件。当电源关闭时非永久性存储器的数据丢失。非永久性存储器器件用于电脑、计算器以及自动化、航空宇宙、医学、军事和工业设备装置——应用中的任何逻辑指令必须根据使用者的需要存储和改变的装置。所有存储器件包含无数单个存储单元。其故障率随器件密度提高而提高;因此,冗余的存储单元建立于存储芯片上。半导体熔丝制作到存储器单元中,在开始产品测试时有意熔化掉以去掉故障单元。
RAM 随机存取存储器是一种能读取存储数据或者擦除数据并用新数据重写的器件。要想改变存储在内存单元的数据不必将RAM芯片从印刷电路板上拔下。它的内容可以很容易在正常逻辑系统运行时改变。
DRAM 动态RAM是最普通和成本最低的RAM。术语“动态”是指存储电容器必须有规律地使用更新电压以保留数据。DRAM需要更高的电能运行电容器。
SRAM静态RAM使用触发器作为存储寄存器。SRAM不需要更新,因此它比DRAM需要的电能低。数据在电源移开时同时消失。
MPU或CPU 微处理单元(也称中央处理单元)是对单独或内部的ROM发出指令程序的复杂逻辑集成电路。MPU能判定并执行数学功能。微处理器用于计算机、计算器和用具,也能用于自动化、航空宇宙、医疗、军事及工业设备一在任何需要控制功能或者计算功能的应用中。
固定存储器 固定存储器是一种设计成以电子电荷的形式存储数字数据的半导体器件。电荷甚至在电源关闭时也保留在存储器中。固定存储器用于计算机、计算器和用具,也用于自动化、航空宇宙、医疗、军事和工业设备——在任何逻辑指令必须存储以备以后读取的应用中。
ROM 只读存储器集成电路是一种固定存储器,在集成电路制造过程中数据就直接编写在里面了。这里也提及掩模可编程ROM。这种在制作过程中使用的掩模装置包含了特定ROM的数据模式。ROM的生产成本非常昂贵。ROM是固定存储器的最早形式。用户可以读取已写入ROM的数据,但是不能改变它的内容。
PROM 可编程只读存储器是一种能现场编程而且比掩模可编程ROM便宜的集成电路。使用工具应用大电压脉冲以使内存单元按需要改变。在计算机正常工作时编入内存的数据不能改变。有两种现场可编程PROM类型—EPROM和EEPROM。
EPROM可擦除PROM可以将数据擦除和重写。芯片必须从电路板上取下并用紫外线照射进行擦除。然后EPROM可重新写入。EPROM比其前两代产品有所进步,然而任何存储数据的改变都需要完成PROM擦除后接着重写。
EEPROM 电信号可擦除PROM集成电路可用电信号擦除并且不需要从电路板上取下就能进行重写。EEPROM是最方便的ROM。这种器件的工作原理更像随机存储器,因为它不用任何特殊装置就能擦除和重写。EEPROM在计算机和外围设备工业上有许多有用的应用。
快闪存储器 快闪存储器是一种能擦除和重写的固定存储器——与电信号可擦除可编程只读存储器( EEPROM)类似,只是更新速度快。快闪存储器常常用于存储运行数据,例如个人电脑的基本输入/输出系统( BIOS)。快闪存储器用于计算机、数字便携式电话、数码相机、嵌入控制器和其他产品。
ASIC 专用集成电路是完全的用户定制设计和制造以满足单个用户的需要。ASIC可以包括现有的逻辑电路以及用户要求的新的设计特征。ASIC芯片也是固有存储器。所有集成电路的逻辑功能由特定的掩模决定,掩模设计在给定ASIC规则下获得惟一的结构特征。尽管ASIC器件可根据用户的需要提供合适的产品,但它们的生产成本较高。
PLD 可编程逻辑器件是利用多种逻辑元件组成的逻辑电路。实际的逻辑功能实现由用户决定,用户使用一些设计软件格式来确定编程点的状态。在设计过程中,比正常电压更高的电压施加到特定的半导体熔丝。熔丝受热蒸发,留下用户编程需要的逻辑电路结构。
PAL 可编程阵列逻辑集成电路包括一个用于建立定制逻辑电路可编程逻辑门的网络。PAL有一个输入AND(与)门阵列驱动的输出OR(或)门。与门根据需要可现场编程,但输出的或门是固定的。
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