微加工技術工藝原理與實驗

陳軍，中山大學教授、博士生生導師。長期從事真空微納電子器件研究工作，講授“微納電子器件”“數字電路與邏輯設計”等課程。發表SCI期刊論文250餘篇，編著教材一部。主持完成國家自然科學基金委傑出青年基金、國家重點研發計劃項目等科研項目。獲國家自然科學獎二等獎、全國優秀博士學位論文等獎勵。
黃展雲，中山大學實驗師。長期從事微電子工藝實驗室管理和微加工實驗教學工作，講授“微加工工藝實驗”“光電器件集成技術實驗”等課程。發表教學論文2篇，出版半導體工藝與測試方面教材1部。
張宇，中山大學教授、博士生導師。長期從事微納加工、微納電子器件和集成電路裝備關鍵部件等的教學和科研工作，講授“微加工技術”“微納電子器件與集成技術”等課程，獲校級課程思政示範課和教學成果二等獎。主持國家自然基金面上/青年項目4項，作為學術骨幹參與國家重大研究計劃項目4項。發表SCI 論文60餘篇，申請專利10項，授權6項。
盧星，中山大學副教授、碩士生導師。長期從事半導體材料與器件的教學和科研工作，講授“微納電子器件”“微加工工藝實驗”“半導體特性表徵方法與技術”等課程。發表SCI源刊論文60餘篇，主持或參與國家、省部級科研項目10餘項，出版化合物半導體方面的全英文著作1部。
王冰，中山大學副教授、博士生導師。長期從事化合物半導體異質外延生長和光電混合集成技術研究，承擔本科生的“光電器件集成技術實驗”課程教學，積累了豐富的半導體光電器件製造和測試的實驗授課經驗。近5年發表SCI源刊論文10多篇，承擔國家重點研發計劃任務2項。
陳暉，博士，中山大學實驗師。長期從事集成電路製造和光電子芯片製造的教學和科研工作，講授“集成電路工藝實驗”“微加工工藝實驗”等課程。 合著半導體工藝方面的教材1部。

目錄

 

 

 

 

 

第一篇導論

 

第1章集成電路與微納加工技術

 

1．1引言

 

1．2集成電路產業發展簡史

 

1．3集成電路製造的發展路線

 

1．4集成電路製造的基本流程

 

第2章微加工工藝環境介紹

 

2．1微加工工藝環境的建設

 

2．1．1潔凈室簡介

 

2．1.2微電子工藝潔凈實驗室建設

 

2．2實驗室安全與註意事項

 

擴展閱讀： 《潔凈室消防安全工作管理條例》

 

第二篇單項工藝1： 光刻

 

第3章光刻技術

 

3．1光刻技術介紹

 

3．2光學光刻技術

 

3．2．1光學曝光原理與方式

 

3．2．2光刻的關鍵指標

 

3．2．3分辨率增強技術

 

3．2．4光刻膠的類型和特性

 

3．3其他的光學曝光技術

 

3．3．1極紫外曝光

 

3．3．2X射線曝光

 

3．3．3激光掃描無掩模曝光

 

3．3．4反射鏡陣列無掩模曝光

 

3．3．5LIGA技術

 

3．4非光學光刻技術

 

第4章光刻工藝實驗

 

4．1工藝原理

 

4．2光刻工藝

 

4．3光刻實例

 

4．4光刻圖形的檢查和表徵

 

4．5實驗報告與數據分析

 

4．6思考題

 

擴展閱讀： 儀器操作與說明

 

第三篇單項工藝2： 刻蝕

 

第5章等離子體與刻蝕技術

 

5．1刻蝕工藝介紹

 

5．2刻蝕工藝基礎

 

5．3濕法刻蝕工藝

 

5．3．1介紹

 

5．3．2氧化物的濕法刻蝕

 

5．3．3硅的濕法刻蝕

 

5．3．4氮化物的濕法刻蝕

 

5．3．5金屬的濕法刻蝕

 

5．4等離子體(乾法)刻蝕

 

5．4．1介紹

 

5．4．2等離子體

 

5．4．3刻蝕工藝的分類： 化學、物理和反應離子刻蝕

 

5．4．4等離子體刻蝕機理

 

5．4．5等離子體刻蝕的腔室

 

5．4．6刻蝕終止點

 

5．5等離子體刻蝕工藝

 

5．5．1介質的等離子體刻蝕

 

5．5．2單晶硅刻蝕

 

5．5．3多晶硅刻蝕

 

5．5．4金屬刻蝕

 

5．5．5光刻膠的去除

 

5．5．6無圖案乾法刻蝕工藝

 

5．5．7等離子體刻蝕的安全性

 

5．6化學機械拋光

 

5．7刻蝕工藝受參數影響的變化趨勢

 

 

5．8等離子體刻蝕技術的發展

 

第6章刻蝕工藝實驗

 

6．1工藝原理

 

6．1．1濕法刻蝕工藝原理

 

6．1．2乾法刻蝕工藝原理

 

6．2濕法刻蝕工藝實驗

 

6．2．1實驗準備

 

6．2．2濕法刻蝕工藝流程

 

6．2．3實驗記錄

 

6．2．4註意事項

 

6．3乾法刻蝕工藝實驗

 

6．3．1實驗準備

 

6．3．2乾法刻蝕工藝流程

 

6．3．3實驗記錄

 

6．3．4註意事項

 

6．4實驗報告與數據分析

 

6．5思考題

 

擴展閱讀： 儀器操作與說明

 

第四篇單項工藝3： 薄膜制備

 

第7章薄膜制備技術

 

7．1薄膜基礎知識

 

7．1．1微納電子器件對薄膜的要求

 

7．1．2薄膜生長的基礎知識

 

7．1．3薄膜制備的特性指標

 

7．2薄膜沉積技術簡介

 

7．3物理氣相沉積技術

 

7．3．1蒸發法

 

7．3．2濺射法

 

7．3．3蒸發和濺射的鍍膜質量和改善方法

 

7．4化學氣相沉積技術

 

7．4．1化學氣相沉積的基本知識

 

7．4．2化學氣相沉積工藝與設備

 

7．4．3典型材料的CVD工藝

 

7．4．4採用CVD技術制備一維/二維納米材料

 

7．4．5原子層沉積技術

 

第8章薄膜制備工藝實驗

 

8．1工藝原理

 

8．1．1磁控濺射工藝原理

 

8．1．2等離子增強化學氣相沉積工藝原理

 

8．1．3原子層沉積工藝原理

 

8．2磁控濺射工藝

 

8．2．1實驗準備

 

8．2．2磁控濺射工藝流程

 

8．2．3實驗記錄

 

8．2．4註意事項

 

8．3化學氣相沉積工藝

 

8．3．1實驗準備

 

8．3．2化學氣相沉積工藝流程

 

8．3．3實驗記錄

 

8．3．4註意事項

 

8．4原子層沉積工藝

 

8．4．1實驗準備

 

8．4．2原子層沉積工藝流程

 

8．4．3實驗記錄

 

8．4．4註意事項

 

8．5實驗報告與數據分析

 

8．6思考題

 

擴展閱讀： 儀器操作與說明

 

第五篇單項工藝4： 摻雜

 

第9章熱處理和離子註入

 

9．1熱處理工藝

 

9．1．1介紹

 

9．1．2熱處理系統

 

9．2氧化工藝

 

 

9．2．1介紹

 

9．2．2氧化工藝的應用

 

9．2．3氧化前清洗

 

9．2．4熱氧化的速率

 

9．2．5乾法氧化

 

9．2．6濕法氧化

 

9．2．7高壓氧化

 

9．2．8氧化層的測量

 

9．2．9氧化工藝的發展

 

9．3擴散摻雜工藝

 

9．3．1介紹

 

9．3．2擴散工藝步驟

 

9．3．3摻雜的測量

 

9．4離子註入摻雜工藝

 

9．4．1介紹

 

9．4．2離子註入的優點

 

9．4．3離子註入基礎

 

9．4．4離子註入系統

 

9．4．5離子註入的安全問題

 

9．5熱退火工藝

 

9．5．1離子註入後的熱退火工藝

 

9．5．2快速熱退火工藝

 

第10章熱氧化和擴散工藝實驗

 

10．1工藝原理

 

10．1．1熱氧化工藝原理

 

10．1．2擴散工藝原理

 

10．2熱氧化工藝

 

10．2．1實驗準備

 

10．2．2熱氧化工藝流程

 

10．2．3實驗記錄與測試

 

10．3擴散工藝

 

10．3．1實驗準備

 

10．3．2實驗過程

 

10．3．3實驗記錄與測試

 

10．4實驗報告與數據分析

 

10．5註意事項

 

10．6思考題

 

擴展閱讀： 儀器操作與說明

 

第六篇工 藝 集 成

 

第11章工藝集成與集成電路製造

 

11．1器件隔離

 

11．1．1PN結隔離

 

11．1．2LOCOS隔離

 

11．1．3STI淺溝道隔離

 

11．1．4DTI深溝道隔離

 

11．1．5SOI絕緣體上硅隔離

 

11．2金屬互連和多層金屬布線

 

11．2．1金屬互連

 

11．2．2多層金屬布線及工藝

 

11．2．3互連延遲問題與解決方法

 

11．2．4低K絕緣介質層

 

11．3歐姆接觸和金屬硅化物 

 

11．3．1歐姆接觸

 

11．3．2金屬硅化物

 

第12章器件製造工藝及特性測試

 

12．1器件製造工藝原理

 

12．1．1電阻

 

12．1．2光電二極管

 

12．1．3MOSFET

 

12．2器件版圖設計

 

12．3器件制備流程

 

12．3．1光電二極管

 

12．3．2NMOS管制備流程

 

 

12．4特性測試

 

12．4．1光電特性測量介紹

 

12．4．2特性測量實驗

 

擴展閱讀： 儀器操作與說明

 

 

參考文獻