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内容大纲
本书是一本实用而先进的关于半导体芯片理论、制造和工艺设计的书籍。本书对半导体制造工艺和所需设备的解释是基于它们所遵守的基本的物理、化学和电路的规律来进行的，以便读者无论到达世界哪个地方的洁净室，都能尽快了解所使用的工艺和设备，并知道使用哪些设备、采用何种工艺来实现他们的设计和制造目标。本书理论结合实际，大部分的描述均围绕着实际设备和工艺展开，并配有大量的设备图、制造工艺示意图和半导体芯片结构图。本书主要包括如下主题：基本概念，例如等离子设备中的阻抗失配和理论，以及能带和Clausius-Clapeyron方程；半导体器件和制造设备的基础知识，包括直流和交流电路、电场、磁场、谐振腔以及器件和设备中使用的部件；晶体管和集成电路，包括双极型晶体管、结型场效应晶体管和金属一半导体场效应晶体管；芯片制造的主要工艺，包括光刻、金属化、反应离子刻蚀（RIE）、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、热氧化和注入等；工艺设计和解决问题的技巧，例如如何设计干法刻蚀配方，以及如何解决在博世工艺中出现的微米草问题。
本书概念清晰，资料丰富，内容先进，可作为微电子学与固体电子学、电子科学与技术、集成电路工程等专业的研究生和高年级本科生的教学参考书，也可供相关领域的工程技术人员参考。 -
作者介绍
廉亚光先生是美国伊利诺伊大学香槟分校何伦亚克微纳米技术实验室的研发工程师。在近20年的工作经历中，他培训了上千名学生使用半导体制造设备。在廉先生来美国之前，他在中国河北半导体研究所工作了13年。在研究所期间，他负责管理一条半导体加工线，从离子注入到封装；与此同时，他还从事一部分集成电路设计工作。在半导体领域30多年的工作经历，使得廉先生对制造工艺中的关键点有着深刻的理解，在理论和设备方面有着深厚的知识。 -
目录
前言
第1章 基本概念的引入
1.1 什么是芯片
1.2 欧姆定律和电阻率
1.3 导体、缘体和半导体
参考文献
第2章 理论简介
2.1 量子力学的产生
2.2 能带
参考文献
第3章 早期无线电通信
3.1 电报技术
3.2 电子管
参考文献
第4章 电路的基本知识
4.1 电路及其元件
4.2 电场
4.3 磁场
4.4 交流电
第5章 半导体的进一步探讨和二管
5.1 半导体的能带
5.2 半导体掺杂
5.3 半导体二管
参考文献
第6章 晶体管和集成电路
6.1 双型晶体管
6.2 结型场效应晶体管
6.3 金属-半导体场效应晶体管
6.4 金属-绝缘层-半导体场效应晶体管
参考文献
第7章 半导体工业的发展历程
7.1 半导体产品及结构简介
7.2 半导体工业发展简史
7.3 晶体管和硅晶圆尺寸的变化
7.4 洁净室
7.5 平面工艺
参考文献
第8章 半导体光子器件
8.1 发光器件和发光原理
8.2 发光二管
8.3 半导体二管激光器
8.3.1 谐振腔
8.3.2 光的反射和折射
8.3.3 异质结材料
8.3.4 粒子数反转和阈值电流密度
参考文献
第9章 半导体光探测和光电池
9.1 数字照相机和电荷耦合器件
9.2 光电导器
9.3 晶体管激光器
9.4 太阳能电池
参考文献
第10章 硅晶圆的制造
10.1 从硅石到多晶硅
10.2 化学反应
10.3 拉单晶
10.4 抛光和切片
参考文献
第11章 工艺的基本知识
11.1 集成电路的结构
11.2 光学系统的分辨率
11.3 为什么在工艺中使用等离子体
参考文献
第12章 光刻工艺
12.1 光刻工艺的步骤
12.1.1 清洗
12.1.2 脱水烘干
12.1.3 涂胶
12.1.4 前烘
12.1.5 对位和曝光
12.1.6 显影
12.1.7 检查
12.1.8 坚膜
12.1.9 去胶膜
12.2 光刻掩膜版对位图形的设计
12.3 当代光刻机技术
参考文献
第13章 介质膜的生长
13.1 二氧化硅膜的生长
13.1.1 二氧化硅的热氧化工艺
13.1.2 LTO工艺
13.1.3 二氧化硅PECVD工艺
13.1.4 在APCVD系统中进行TEOS+O3的沉积
13.2 氮化硅膜的生长
13.2.1 LPCVD
13.2.2 氮化硅PECVD工艺
13.3 原子层沉积技术
参考文献
第14章 刻蚀和反应离子刻蚀（RIE）系统介绍
14.1 湿法刻蚀
14.2 干法刻蚀中的RIE系统
14.2.1 RIE工艺流程和设备结构
14.2.2 工艺室
14.2.3 真空泵
14.2.4 射频电源和匹配电路
14.2.5 气瓶和质量流量计
14.2.6 加热和冷却
参考文献
第15章 干法刻蚀的进一步探讨
15.1 RIE的刻蚀界面
15.1.1 情形
15.1.2 情形
15.2 RIE刻蚀速率
15.3 Ⅲ-Ⅴ族半导体和金属的干法刻蚀
15.4 刻蚀界面的控制
15.4.1 光刻胶窗口的形状对刻蚀界面的影响
15.4.2 碳对刻蚀速率和截面的影响
15.5 其他问题
15.5.1 RIE和PECVD的区别
15.5.2 Si和SiO2干法刻蚀的区别
15.6 电感耦合等离子体（ICP）技术和博世工艺
15.6.1 电感耦合等离子体技术
15.6.2 博世工艺
参考文献
第16章 金属工艺
16.1 热蒸发技术
16.2 电子束蒸发技术
16.3 磁控溅射技术
16.4 热和电子束蒸发与磁控溅射的主要区别
16.5 金属的剥离工艺
16.6 金属的选择和合金工艺
16.6.1 金属的选择
16.6.2 金属的合金
参考文献
第17章 掺杂工艺
17.1 掺杂的基本介绍
17.2 扩散的基本原理
17.3 热扩散
17.4 杂质在SiO2内的扩散和再分布
17.5 小SiO2掩蔽层厚度
17.6 杂质在SiO2掩蔽膜下的分布
17.7 扩散杂质源
17.8 扩散层的参数
17.9 四探针测试方块电阻
17.10 离子注入工艺
17.11 离子注入的理论分析
17.12 注入后杂质的分布
17.13 注入杂质的种类和剂量
17.14 掩蔽膜的小厚度
17.15 火工艺
17.16 埋层注入
17.16.1 通过掩蔽层的注入
17.16.2 SOI制备
参考文献
第18章 工艺控制监测、芯片封装及其他问题
18.1 介质膜质量检测
18.2 欧姆接触检测
18.3 金属之间的接触
18.4 导电沟道控制
18.5 芯片测试
18.6 划片
18.7 封装
18.8 设备使用时的作范围
18.9 低κ和高κ介质
18.9.1 铜互连和低κ介质
18.9.2 量子隧道效应和高κ介质
18.10 结语
参考文献
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