本書涵蓋集成電路制造工藝及其模擬仿真知識，首先介紹了集成電路的發(fā)展史及產業(yè)發(fā)展趨勢、集成電路制造工藝流程及其模擬仿真基礎、集成電路制造的材料及相關環(huán)境、晶圓的制備與加工；其次具體講解氧化、淀積、金屬化、光刻、刻蝕、離子注入、平坦化等關鍵工藝步驟的理論，對光刻、氧化、離子注入等步驟進行工藝模擬仿真，對關鍵的光刻工藝進行虛擬操作模擬進行介紹；最后還介紹了基本CMOS工藝流程及其工藝模擬。本書理論和實踐相結合，不僅講解了集成電路制造工藝及其理論知識，還通過工藝模擬軟件及虛擬操作模擬，使讀者能夠在不親臨工藝廠的前提下，通過虛擬操作親自感受關鍵的工藝步驟。本書可供集成電路、半導體行業(yè)從事芯片制造與加工的工程技術人員以及高校微電子、集成電路專業(yè)師生閱讀。
第1章 導論 001
1.1 引言 002
1.2 集成電路的發(fā)展歷史 002
1.2.1 從分立元件到集成電路 002
1.2.2 集成電路時代劃分 005
1.2.3 摩爾定律的終結？ 006
1.3 集成電路產業(yè)的發(fā)展 007
1.3.1 集成電路產業(yè)鏈 007
1.3.2 產業(yè)模式 008
習題 009
第2章 集成電路制造技術及模擬器 010
2.1 引言 011
2.2 集成電路制造技術 011
2.2.1 集成電路制造的階段劃分 011
2.2.2 集成電路制造工藝流程 012
2.2.3 集成電路制造的發(fā)展趨勢 013
2.3 工藝模擬器 014
2.3.1 ATHENA概述 014
2.3.2 工藝模擬仿真流程 017
2.4 虛擬操作模擬器 021
2.4.1 虛擬操作模擬概述 021
2.4.2 虛擬操作基礎 021
習題 023
第3章 集成電路制造材料和化學品及沾污控制 024
3.1 引言 025
3.2 材料 025
3.2.1 半導體 025
3.2.2 硅材料 027
3.2.3 三代半導體材料 028
3.3 化學品 030
3.3.1 液體 030
3.3.2 氣體 031
3.4 沾污控制 032
3.4.1 沾污雜質的分類 033
3.4.2 凈化間沾污與控制 035
3.4.3 硅的濕法清洗 038
習題 040
第4章 晶圓制備與加工 041
4.1 引言 042
4.2 半導體硅制備 042
4.3 晶體生長 042
4.3.1 直拉法 042
4.3.2 區(qū)熔法 044
4.4 晶圓加工與設備 044
4.4.1 整形 045
4.4.2 切片 045
4.4.3 磨片與倒角 046
4.4.4 刻蝕 046
4.4.5 拋光 046
4.4.6 清洗 047
4.4.7 硅片評估 047
4.4.8 包裝 047
習題 047
第5章 氧化工藝及模擬 048
5.1 引言 049
5.1.1 氧化的概念 049
5.1.2 二氧化硅膜的性質 049
5.1.3 二氧化硅膜的用途 050
5.2 氧化工藝 052
5.2.1 熱氧化方法 052
5.2.2 熱氧化原理 053
5.2.3 氧化工藝流程 055
5.3 氧化設備 057
5.3.1 臥式爐 057
5.3.2 立式爐 059
5.3.3 快速熱處理設備 059
5.4 氧化工藝模擬 060
5.4.1 參數介紹 060
5.4.2 仿真運行 061
習題 062
第6章 淀積工藝及模擬 063
6.1 引言 064
6.1.1 金屬層和介質層 064
6.1.2 薄膜淀積的概念 066
6.1.3 薄膜特性 066
6.1.4 薄膜生長階段 066
6.1.5 薄膜淀積技術 067
6.2 淀積工藝 068
6.2.1 化學氣相淀積 068
6.2.2 原子層淀積 070
6.2.3 外延工藝 071
6.3 淀積設備 072
6.3.1 APCVD 073
6.3.2 LPCVD 073
6.3.3 等離子體輔助CVD 074
6.4 淀積工藝模擬 075
6.4.1 參數介紹 075
6.4.2 仿真運行 077
習題 078
第7章 金屬化工藝及模擬 079
7.1 引言 080
7.1.1 金屬化的概念 080
7.1.2 金屬化的作用 080
7.2 金屬化工藝 080
7.2.1 金屬化的類型 080
7.2.2 金屬淀積 083
7.2.3 傳統(tǒng)金屬化流程 084
7.2.4 雙大馬士革流程 084
7.3 金屬化工藝設備 085
7.3.1 蒸發(fā)設備 085
7.3.2 濺射設備 085
7.3.3 CVD設備 087
7.4 金屬化工藝模擬 088
7.4.1 參數介紹 088
7.4.2 仿真運行 088
習題 090
第8章 光刻工藝及模擬 091
8.1 引言 092
8.1.1 光刻的概念及目的 092
8.1.2 光刻的主要參數 092
8.1.3 光源 094
8.1.4 掩模版 094
8.1.5 光刻膠 095
8.1.6 正性光刻和負性光刻 095
8.2 光刻工藝步驟 096
8.2.1 氣相成底膜 096
8.2.2 旋轉涂膠 097
8.2.3 軟烘 097
8.2.4 對準和曝光 097
8.2.5 曝光后烘焙 097
8.2.6 顯影 098
8.2.7 堅膜烘焙 098
8.2.8 顯影后檢查 098
8.3 光刻工藝設備 098
8.3.1 光刻技術的發(fā)展歷程 098
8.3.2 接觸式/接近式光刻機 099
8.3.3 分步重復光刻機 099
8.3.4 步進掃描光刻機 099
8.3.5 浸沒式光刻機 100
8.3.6 極紫外光刻機 101
8.3.7 電子束光刻系統(tǒng) 101
8.3.8 晶圓勻膠顯影設備 101
8.3.9 濕法去膠系統(tǒng) 102
8.4 下一代光刻技術 102
8.5 光刻工藝模擬 102
8.5.1 參數介紹 102
8.5.2 仿真運行 106
8.6 光刻工藝虛擬操作 110
8.6.1 氣相成底膜虛擬操作 111
8.6.2 旋轉涂膠模擬操作 111
8.6.3 軟烘模擬操作 113
8.6.4 對準和曝光模擬操作 113
8.6.5 曝光后烘焙模擬操作 116
8.6.6 顯影模擬操作 116
8.6.7 堅膜烘焙模擬操作 116
8.6.8 顯影后檢查模擬操作 116
習題 117
第9章 刻蝕工藝及模擬 118
9.1 引言 119
9.1.1 刻蝕的概念 119
9.1.2 刻蝕的參數 119
9.2 刻蝕工藝 121
9.2.1 干法刻蝕 121
9.2.2 濕法刻蝕 122
9.3 刻蝕工藝設備 123
9.3.1 反應離子刻蝕 123
9.3.2 等離子體刻蝕 123
9.3.3 電感耦合等離子體刻蝕 124
9.4 刻蝕工藝模擬 125
9.4.1 參數介紹 125
9.4.2 仿真運行 125
習題 127
第10章 離子注入工藝及模擬 128
10.1 引言 129
10.2 擴散 129
10.2.1 擴散原理 129
10.2.2 擴散工藝 130
10.3 離子注入 130
10.3.1 基本原理 130
10.3.2 離子注入主要參數 131
10.4 離子注入工藝設備 132
10.4.1 擴散工藝設備 132
10.4.2 離子注入工藝設備 132
10.5 擴散工藝模擬 134
10.5.1 參數介紹 134
10.5.2 仿真運行 135
10.6 離子注入工藝模擬 136
10.6.1 參數介紹 136
10.6.2 仿真運行 137
習題 140
第11章 化學機械平坦化工藝及模擬 141
11.1 引言 142
11.2 傳統(tǒng)平坦化工藝 142
11.2.1 反刻 142
11.2.2 玻璃回流 142
11.2.3 旋涂膜層 142
11.3 化學機械平坦化工藝 143
11.4 平坦化工藝設備 143
11.5 平坦化工藝模擬 145
11.5.1 參數介紹 145
11.5.2 仿真運行 147
習題 147
第12章 NMOS工藝模擬及仿真 148
12.1 引言 149
12.2 NMOS工藝模擬 149
12.2.1 結構初始化 149
12.2.2 定義襯底 151
12.2.3 柵極氧化 153
12.2.4 離子注入 158
12.2.5 多晶硅柵淀積 160
12.2.6 多晶硅柵刻蝕 161
12.2.7 多晶硅氧化 162
12.2.8 多晶硅摻雜 163
12.2.9 氧化層淀積 164
12.2.10 源極/漏極注入和退火 165
12.2.11 金屬淀積 167
12.2.12 器件參數 168
12.2.13 確定電極 170
12.3 NMOS器件仿真 172
12.3.1 ATLAS概述 172
12.3.2 器件仿真流程 172
12.3.3 NMOS結構器件仿真 173
習題 184
參考文獻 185
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