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内容简介

　　《集成电路制造工艺技术体系》从三个方面系统地论述集成电路的制造技术。首先是制造对象，对工艺结构及结构所对应的电子器件特性进行深入的分析与揭示。其次是生产制造本身，详细讨论集成电路各单步作用的本质性特征及各不同工艺技术在成套流程中的作用，讨论高端制造的组织、调度和管理，工艺流程的监控，工艺效果分析与诊断等内容。最后是支撑半导体制造的没备设施，该部分的论述比较简明，但是也从整体和系统的角度突出了制造设备的若干要素。
　　《集成电路制造工艺技术体系》适合于生产线上的高级工艺技师或管理专家，有助于其从系统和宏观的角度把握动态和复杂的制造过程。尽管涉及微电子制造的高端技术环节，但是《集成电路制造工艺技术体系》的具体叙述并不艰深，多结合实例来进行，实用性较强。

作者简介

　　严利人，男，生于1968年2月，祖籍江苏。自1985年起接触半导体、集成电路领域，目前主要从事半导体工艺技术研究及教学工作，技术领域涉及半导体器件设计与优化、工艺研发、专用半导体设备研制等。在微电子领域发表学术论文多篇，出版译著、专著3本。
　　
　　周卫，男，生于1958年9月，祖籍广西桂林。长期从事半导体工艺技术研究，技术领域涵盖半导体器件工艺研发、半导体材料与器件表征、半导体器件辐照效应、专用半导体设备研制等。

内页插图

目录

第1章 IC制造的技术特点与发展趋势
1．1 IC产业的发展历史与趋势
1．2 IC制造技术的特点
1．2．1 以复杂的物理-化学过程为主，技术门槛高
1．2．2 生产效率高
1．2．3 能够实现异常复杂的电路功能
1．2．4 应用极为广泛
1．2．5 微电子加工技术可延伸应用于相近的其他产业制造
1．3 本书的线索和章节内容安排

第2章 半导体器件与工艺结构
2．1 总论
2．1．1 器件：基于能级
2．1．2 器件：基于能带
2．2 集成电路中的常规器件
2． 2．1．PN结
2．2．2 双极晶体管
2．2．3 MOS晶体管
2．3 工艺结构
2．3．1 双极工艺
2．3．2 NMOS
2．3．3 CMOS
2．3．4 BiCMOS
2．4 其他器件及工艺结构
2．4．1 微机电系统器件
2．4．2 太阳能电池
2．5 新材料与新器件
2．5．1 FinFET
2．5．2 无结器件
2．5．3 纳米器件
2．5．4 SiGe材料及SiGe HBT
2．5．5 SiC与GaN
2．6 微电子器件的表示
2．6．1 结构单元
2．6．2 单元链、截面和微结构体
2．6．3 器件结构分析
2．7 总结

第3章 IC制造单项工艺技术
3．1 半导体材料的加工处理
3．1．1 外延
3．1．2 掺杂扩散
3．1．3 离子注入
3．2 介质/绝缘材料的加工处理
3．2．1 氧化
3．2．2 LPCVD
3．2．3 PECVD
3．3 互连工艺
3．3．1 Al金属化
3．3．2 Cu金属化
3．3．3 多晶硅
3．3．4 接触
3．4 位置与几何形状定义
3．4．1 光刻
3．4．2 刻蚀
3．4．3 剥离
3．5 辅助性工艺技术
3．5．1 化学清洗
3．5．2 热处理
3．5．3 平坦化与CMP
3．5．4 工艺质量监控
3．6 新工艺技术举例
3．6．1 ALD原子层淀积技术
3．6．2 激光加工技术
3．7 工艺库
3．8 总结

第4章 IC制造工艺原理
4．1 工艺模块与流程
4．1．1 LOCOS工艺模块
4．1．2 用于铜互连的大马士革工艺
4．1．3 CV测试短流程
4．1．4 CMOS工艺
4．1．5 BiCMOS工艺
4．2 工艺结构加工制造排序
4．2．1 单元加工的排序及规则
4．2．2 CMOS结构工艺顺序
4．2．3 工艺流程的全展开
4．2．4 工艺流程优化
4．3 工艺过程仿真
4．3．1 仿真软件简介
4．3．2 流程仿真实例
4．4 正交实验设计
4．5 总结

第5章 IC制造工艺设备
5．1 IC制造设备总论
5．2 IC制造设备
5．2．1 热处理
5．2．2 LPCVD
5．2．3 离子注入机
5．2．4 等离子体加工设备
5．2．5 光刻及辅助工艺装备
5．2．6 电学测试
5．3 总结

第6章 IC制造的实施与优化
6．1 IC制造的生产规划和作业调度
6．1．1 IC设备的产能匹配
6．1．2 IC制造单流程作业调度
6．1．3 IC制造多流程作业调度
6．1．4 生产过程的状态跟踪
6．2 成品率控制技术
6．2．1 统计控制
6．2．2 动态工艺条件技术
6．2．3 工艺诊断分析
6．3 总结
参考文献
附录 多晶发射极NPN晶体管工艺仿真代码

前言/序言

　　集成电路制造涉及众多工业技术领域，其制造特征充分体现了高端制造的技术难度与复杂性。我国在该领域的制造实力与国际相比是比较薄弱的，在很多环节上，从原材料、制造装备、工艺技术到IC产品，都还要依赖于国外。
　　本书内容是作者在该领域长期从事相关技术工作的总结，写作初衷是希望在既有IC制造领域成果和现状的基础上，能够更进一步梳理、归纳相关的经验和规律，使之成为体系。
　　本书的内容叙述以电子器件为切入点，各种半导体器件和IC产品是IC制造的出发点和归宿。一个制造流程，如果是有意义和实际可行的，就必然要以某个或者某一组器件作为产出的结果；器件结构上的不同，将导致不同的加工工艺，有时还会引入特殊的工艺处理。简言之，器件的结构形式是生产线上各类生产活动如何依序进行的决定性的因素。制造活动的多种多样，包括很多不公开的技术秘诀，本质上是由于现实中对于器件及其性能的多样化的要求而产生的，这种多样化直接决定了制造过程的复杂性、高技术含量的特性等。通常对于半导体器件，有两种考察的角度。一个是电子器件工程师的角度，从器件内在的结构、电性能的角度来处理器件，最终将器件优化成特定的结构形式、尺寸等，然后以此为蓝图，对器件制造的具体实施者提出要求，由后者制造实现；另一种角度是从制造者角度来看待器件，制造者原则上不一定必须关心器件的工作机理。从制造角度来看，器件或者集成电路，无论结构上多么复杂（因而对应到制造工艺流程的复杂）都可以看成一些结构单元的有机结合体，例如，对于MOS管，从纵向看，为“M（金属）-O（氧化物）-S（半导体）”的结构叠层；从横向看，则是由“源区一沟道区一漏区”这样的不同有源区组成。当器件制造专注于器件的分解结构和各结构单元的具体工艺技术时，往往能够取得“专与精”的效果。在IC制造这种特殊的高端制造领域，如果缺乏专精的精神，则很难生产制造出高端的电路产品。
　　本书重点是面向集成电路制造人员，因此对于器件（作为加工制造的目标）的描述在文字上是简明的，但是仍突出了一些本质性的特征。书中这一部分内容，很多是其他相同题材书籍所不具备的，例如，从能量角度（能级一能带角度）对器件进行的分类，三极管收集极作用的说明（在于分辨电子流与空穴流，两种成分电流的比值由制造过程中的掺杂水平决定，是三极管电流放大特性本领的真正来源）等。
　　历来人们处理事物的方式都是实事求是的，具体问题具体分析；而对于过于复杂化的事物，一般会进行分解，分而治之。这样的思想也体现在集成电路的制造中。当器件分解至各结构单元后，接下来的问题就是各结构单元如何制备，有哪些工业技术和装备可以支撑这些制造步骤具体执行，本书关于这些内容的描述构成了单步工艺技术（工艺库）、工艺设备两章的内容，叙述体例和技术内容远多于同题材其他书籍。

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