本书是哈尔滨工业大学“国家集成电路人才培养基地”教学建设成果，全书分5个单元系统地介绍了当前硅集成电路制造普遍采用的工艺技术。第1单元介绍硅衬底，主要介绍
　　硅单晶的结构特点，单晶硅锭的拉制，硅片（包含体硅片和外延硅片）的制造工艺及相关理论。第2～5单元介绍硅芯片制造基本单项工艺（氧化与掺杂、薄膜制备、光刻、工艺集成与封装测试）的原理、方法、设备，以及所依托的技术基础及发展趋势。附录A介绍以制作双极型晶体管为例的微电子生产实习，双极型晶体管的全部工艺步骤与检测技术；附录B介绍工艺模拟知识和SUPREM软件。附录部分可帮助学生从理论走向生产实践，对微电子产品制造技术的原理与工艺全过程有更深入的了解。
　　本书配有PPT、习题解答、微电子工艺视频等丰富教学资源。
　　本书可作为普通高等学校电子科学与技术、微电子学与固体电子学、微电子技术、集成电路设计及集成系统等专业的专业课教材，也可作为从事集成电路芯片制造的企业工程技术人员的参考书。

版权信息
修订版前言
第0章 绪论
0.1 何谓集成电路工艺
0.2 集成电路制造技术发展历程
0.3 集成电路制造技术特点
0.3.1 超净环境
0.3.2 超纯材料
0.3.3 批量复制和广泛的用途
0.4 本书内容结构
第1单元 硅衬底
第1章 单晶硅特性
1.1 硅晶体的结构特点
1.1.1 硅的性质
1.1.2 硅晶胞
1.1.3 硅单晶的晶向、晶面
1.2 硅晶体缺陷
1.2.1 点缺陷
1.2.2 线缺陷
1.2.3 面缺陷和体缺陷
1.3 硅晶体中的杂质
1.3.1 杂质对硅电学性质的影响
1.3.2 固溶度和相图
本章小结
第2章 硅片的制备
2.1 多晶硅的制备
2.1.1 冶炼
2.1.2 提纯
2.2 单晶硅生长
2.2.1 直拉法
2.2.2 单晶生长原理
2.2.3 晶体掺杂
2.2.4 磁控直拉法
2.2.5 悬浮区熔法
2.3 切制硅片
2.3.1 切片工艺
2.3.2 硅片规格及用途
本章小结
第3章 外延
3.1 概述
3.1.1 外延概念
3.1.2 外延工艺种类
3.1.3 外延工艺用途
3.2 气相外延
3.2.1 硅的气相外延工艺
3.2.2 外延原理
3.2.3 影响外延生长速率的因素
3.2.4 外延掺杂
3.2.5 外延设备
3.2.6 外延技术
3.3 分子束外延
3.3.1 工艺及原理
3.3.2 外延设备
3.3.3 MBE工艺特点
3.4 其他外延方法
3.4.1 液相外延
3.4.2 固相外延
3.4.3 先进外延技术及发展趋势
3.5 外延缺陷与外延层检测
3.5.1 外延缺陷类型及分析检测
3.5.2 图形漂移和畸变现象
3.5.3 外延层参数测量
本章小结
单元习题一
第2单元 氧化与掺杂
第4章 热氧化
4.1 二氧化硅薄膜概述
4.1.1 二氧化硅结构
4.1.2 二氧化硅的理化性质及用途
4.1.3 二氧化硅薄膜中的杂质
4.1.5 二氧化硅的掩蔽作用
4.2 硅的热氧化
4.2.1 热氧化工艺
4.2.2 热氧化机理
4.2.3 硅的Deal-Grove热氧化模型
4.2.4 热氧化生长速率
4.2.5 影响氧化速率的各种因素
4.3 初始氧化阶段及薄氧化层制备
4.4 热氧化过程中杂质的再分布
4.4.1 杂质的分凝效应
4.4.2 再分布对硅表面杂质浓度的影响
4.5 氧化层的质量及检测
4.6 其他氧化方法
4.6.1 掺氯氧化
4.6.2 高压氧化
4.6.3 热氧化工艺展望
本章小结
第5章 扩散
5.1 扩散机构
5.1.1 替位式扩散（Substitutional）
5.1.2 填隙式扩散（Interstitial）
5.1.3 填隙—替位式扩散
5.2 晶体中扩散的基本特点与宏观动力学方程
5.2.1 基本特点
5.2.2 扩散方程
5.2.3 扩散系数
5.3 杂质的扩散掺杂
5.3.1 恒定表面源扩散
5.3.2 限定表面源扩散
5.3.3 两步扩散工艺
5.4 热扩散工艺中影响杂质分布的其他因素
5.4.1 硅中点缺陷对杂质扩散的影响
5.4.2 氧化增强扩散
5.4.3 发射区推进效应
5.4.4 横向扩散效应
5.4.5 场助扩散效应
5.5 扩散工艺条件与方法
5.5.1 扩散方法的选择
5.5.2 杂质源选择
5.5.3 常用杂质的扩散工艺
5.6 扩散工艺质量与检测
5.6.1 结深的测量
5.6.2 表面浓度的确定
5.6.3 器件的电学特性与扩散工艺的关系
5.7 扩散工艺的发展
本章小结
第6章 离子注入
6.1 概述
6.2 离子注入原理
6.2.1 与注入离子分布相关的几个概念
6.2.2 离子注入相关理论基础
6.2.3 几种常用杂质在硅中的核阻止本领与能量关系
6.3 注入离子在靶中的分布
6.3.1 纵向分布
6.3.2 横向效应
6.3.3 单晶靶中的沟道效应
6.3.4 影响注入离子分布的其他因素
6.4 注入损伤
6.4.1 级联碰撞
6.4.2 简单晶格损伤
6.4.3 非晶层的形成
6.5 退火
6.5.1 硅材料的热退火特性
6.5.2 硼的退火特性
6.5.3 磷的退火特性
6.5.4 高温退火引起的杂质再分布
6.5.5 二次缺陷
6.5.6 退火方式及快速热处理技术
6.6 离子注入设备与工艺
6.6.1 离子注入机
6.6.2 离子注入工艺流程
6.7 离子注入的其他应用
6.7.1 浅结的形成
6.7.2 调整MOS晶体管的阈值电压
6.7.3 自对准金属栅结构
6.7.4 离子注入在SOI结构中的应用
6.8 离子注入与热扩散比较及掺杂新技术
本章小结
单元习题二
第3单元 薄膜制备
第7章 化学气相淀积
7.1 CVD概述
7.2 CVD工艺原理
7.2.1 薄膜淀积过程
7.2.2 薄膜淀积速率及影响因素
7.2.3 薄膜质量控制
7.3 CVD工艺方法
7.3.1 常压化学气相淀积
7.3.2 低压化学气相淀积
7.3.3 等离子体的产生
7.3.4 等离子增强化学气相淀积
7.3.5 CVD工艺方法的进展
7.4 二氧化硅薄膜的淀积
7.5 氮化硅薄膜淀积
7.5.1 氮化硅薄膜性质与用途
7.6 多晶硅薄膜的淀积
7.6.1 多晶硅薄膜的性质与用途
7.6.2 CVD多晶硅薄膜工艺
7.6.3 多晶硅薄膜的掺杂
7.7 CVD金属及金属化合物薄膜
7.7.1 钨及其化学气相淀积
7.7.2 金属化合物的化学气相淀积
7.7.3 CVD金属及金属化合物的进展
本章小结
第8章 物理气相淀积
8.1 PVD概述
8.2 真空系统及真空的获得
8.2.1 真空系统简介
8.2.2 真空的获得方法
8.2.3 真空度的测量
8.3 真空蒸镀
8.3.1 工艺原理
8.3.2 蒸镀设备
8.3.3 蒸镀工艺
8.3.4 蒸镀薄膜的质量及控制
8.4 溅射
8.4.1 工艺原理
8.4.2 直流溅射
8.4.3 射频溅射
8.4.4 磁控溅射
8.4.5 其他溅射方法
8.4.6 溅射薄膜的质量及改善方法
8.5 PVD金属及化合物薄膜
8.5.1 铝及铝合金薄膜淀积
8.5.2 铜及其阻挡层薄膜的淀积
8.5.3 其他金属薄膜和化合物薄膜
本章小结
单元习题三
第4单元 光刻
第9章 光刻工艺
9.1 概述
9.2 基本光刻工艺流程
9.2.1 底膜处理
9.2.2 涂胶
9.2.3 前烘
9.2.4 曝光
9.2.5 显影
9.2.6 坚膜
9.2.7 显影检验
9.2.8 刻蚀
9.2.9 去胶
9.2.10 最终检验
9.3 光刻技术中的常见问题
9.3.1 浮胶
9.3.2 毛刺和钻蚀
9.3.3 针孔
9.3.4 小岛
本章小结
第10章 光刻技术
10.1 光刻掩模版的制造
10.1.1 制版工艺简介
10.1.2 掩模版的基本构造及质量要求
10.1.3 铬版的制备技术
10.1.4 彩色版制备技术
10.1.5 光刻制版面临的挑战
10.2 光刻胶
10.2.1 光刻胶的特征量
10.2.2 光学光刻胶
10.2.3 其他光刻胶
10.3 光学分辨率增强技术
10.3.1 离轴照明技术
10.3.2 其他分辨率增强技术
10.4 紫外光曝光技术
10.4.1 接近式曝光
10.4.2 接触式曝光
10.4.3 投影式曝光
10.5 其他曝光技术
10.5.1 电子束曝光
10.5.2 X射线曝光
10.5.3 离子束曝光
10.5.4 新技术展望
10.6 光刻设备
10.6.1 接触式光刻机
10.6.2 接近式光刻机
10.6.3 扫描投影光刻机
10.6.4 分步重复投影光刻机
10.6.5 步进扫描投影光刻机
10.6.6 光刻设备的发展趋势
本章小结
第11章 刻蚀技术
11.1 概述
11.2 湿法刻蚀
11.2.1 硅的湿法刻蚀
11.2.2 二氧化硅的湿法刻蚀
11.2.3 氮化硅的湿法刻蚀
11.2.4 铝的湿法刻蚀
11.2.5 铬的湿法刻蚀
11.2.6 湿法刻蚀设备
11.3 干法刻蚀
11.3.1 刻蚀参数
11.3.2 多晶硅的干法刻蚀
11.3.3 二氧化硅的干法刻蚀
11.3.4 氮化硅的干法刻蚀
11.3.5 铝及铝合金的干法刻蚀
11.3.6 钨的刻蚀
11.3.7 干法刻蚀设备
11.3.8 终点检测
11.4 刻蚀技术新进展
11.4.1 四甲基氢氧化铵湿法刻蚀
11.4.2 软刻蚀
11.4.3 约束刻蚀剂层技术
本章小结
单元习题四
第5单元 工艺集成与封装测试
第12章 工艺集成
12.1 金属化与多层互连
12.1.1 欧姆接触
12.1.2 布线技术
12.1.3 多层互连
12.1.4 铜多层互连系统工艺流程
12.2 CMOS集成电路工艺
12.2.1 隔离工艺
12.2.2 阱工艺结构
12.2.3 薄栅氧化技术
12.2.4 非均匀沟道掺杂
12.2.5 栅电极材料与难熔金属硅化物自对准工艺
12.2.6 源/漏技术与浅结形成
12.2.7 CMOS电路工艺流程
12.3 双极型集成电路工艺
12.3.1 隔离工艺
12.3.2 双极型集成电路工艺流程
12.3.3 多晶硅在双极型电路中的应用
本章小结
第13章 工艺监控
13.1 概述
13.2 实时监控
13.3 工艺检测片
13.3.1 晶片检测
13.3.2 氧化层检测
13.3.3 光刻工艺检测
13.3.4 扩散层检测
13.3.5 离子注入层检测
13.3.6 外延层检测
13.4 集成结构测试图形
13.4.1 微电子测试图形的功能与配置
13.4.2 几种常用的测试图形
13.4.3 微电子测试图形实例
本章小结
第14章 封装与测试
14.1 芯片封装技术
14.1.1 封装的作用和地位
14.1.2 封装类型
14.1.3 几种典型封装技术
14.1.4 未来封装技术展望
14.2 集成电路测试技术
14.2.1 简介
14.2.2 数字电路测试方法
14.2.3 数字电路失效模型
14.2.4 准静态电流测试分析法
14.2.5 模拟电路及数模混合电路测试
14.2.6 未来测试技术展望
本章小结
单元习题五
附录A 微电子器件制造生产实习
A.1 硅片电阻率测量
A.2 硅片清洗
A.3 一次氧化
A.4 氧化层厚度测量
A.5 光刻腐蚀基区
A.6 硼扩散
A.7 pn结结深测量
A.8 光刻腐蚀发射区
A.9 磷扩散
A.10 光刻引线孔
A.11 真空镀铝
A.12 反刻铝
A.13 合金化
A.14 中测
A.15 划片
A.16 上架烧结
A.17 压焊
A.18 封帽
A.19 晶体管电学特性测量
附录B SUPREM 模拟
B.1 SUPREM软件简介
B.2 氧化工艺
B.3 扩散工艺
B.4 离子注入
参考文献

　　从1996年开始，编者就在哈尔滨工业大学讲授“微电子工艺”课程，至今已有近
　　二十年。最初因没有合适的教材，编者编写了《微电子工艺讲义》作为微电子科学与技术专业本科生的校内教材，并在2002年进行了修订。该讲义主要介绍硅基微电子分立器件与集成电路基本单项工艺的原理与方法、典型分立器件工艺流程，以及集成电路工艺特有的隔离技术等。微电子科技是高速发展的产业推动型学科，微电子产品制造技术更是日新月异。随着工艺技术的发展进步，原讲义内容需要更新，且原讲义是针对30授课学时使用的教材，内容涵盖面小、偏浅。因此，编者从2008年开始在原讲义基础之上重新编写本教材，并得到哈尔滨工业大学“十一五”规划教材项目的资助。鉴于本教材内容及硅基集成电路在微电子产品中的主导地位，且集成电路制造工艺已涵盖了分立器件工艺的内容，本教材最终定名为《集成电路制造技术——原理与工艺》。
　　本书共分5个单元。第1单元介绍硅衬底，主要介绍硅单晶的结构特点，单晶硅锭的拉制及硅片（包含体硅片和外延硅片）的制造工艺及相关理论。第2～5单元介绍硅芯片制造基本单项工艺的原理、方法、设备，以及所依托的技术基础及发展趋势。其中，第2单元氧化与掺杂，介绍热氧化生长二氧化硅工艺，以及通过热扩散和离子注入与退火相结合的在硅片特定区域的定量掺杂工艺，这是最基本的硅平面工艺；第3单元薄膜制备，介绍化学气相淀积（CVD）和物理气相淀积（PVD）两类薄膜制备方法，以及二氧化硅、氮化硅介质薄膜，多晶硅薄膜，金属薄膜和化合物薄膜的淀积工艺；第4单元光刻技术，介绍光刻工艺过程，现代光刻技术和刻蚀工艺；第5单元工艺集成与封装测试，介绍典型工艺集成技术的要点，典型的CMOS电路、双极型电路工艺流程，以及芯片制造过程中的工艺监控、测试和芯片封装技术。另外，附录A介绍以制作双极型晶体管为例的微电子生产实习，双极型晶体管的全部工艺步骤与检测技术；附录B介绍工艺模拟知识和SUPREM软件。
　　本书配有PPT、习题解答、微电子工艺视频等丰富教学资源请登录电子工业出版社华信教育资源网，免费注册下载。
　　本次修订在原教材的基础，除订正了上一版的错误之外，对第4单元的光刻、第5单元的工艺集成部分做了较大修改，增补了近几年科技进步的内容使之更适合课程教学，亦使本书内容跟上时代的步伐，反映当今集成电路制造技术的最新水平。
　　本书适合作为电子科学与技术类本科生的微电子工艺（或集成电路工艺）课程教材，建议授课学时40学时。学生在学习完“微电子工艺”课程之后，若再进行3周的微电子生产实习，就能从理论走向生产实践，对微电子产品制造技术的原理与工艺全过程有更深入的了解。本教材也适合作为微电子领域及相关专业技术人员了解集成电路制造工艺技术的参考书。
　　本书绪论、第1单元、第3单元和附录A由王蔚执笔，并进行了全书的统稿；第2单元和附录B由田丽执笔；第4单元和第5单元由任明远执笔。总装微/纳米技术专家组成员、哈尔滨工业大学国家集成电路培养基地主任刘晓为教授对全书进行了主审。
　　本书编撰过程中兰慕杰教授对初稿进行了审校，并给予许多宝贵意见；另外，学生宣雷、傅建齐、李昊鸣在初稿编写中帮助收集资料并撰写部分内容。在此，对上述各位，以及为本书出版给予支持与帮助的人士表示衷心的感谢！
　　于作者水平有限，书中错漏之处在所难免，恳请读者予以指正。
　　王蔚
　　2013年5月于哈尔滨工业大学