本书涵盖集成电路制造工艺及其模拟仿真知识，首先介绍了集成电路的发展史及产业发展趋势、集成电路制造工艺流程及其模拟仿真基础、集成电路制造的材料及相关环境、晶圆的制备与加工；其次具体讲解氧化、淀积、金属化、光刻、刻蚀、离子注入、平坦化等关键工艺步骤的理论，对光刻、氧化、离子注入等步骤进行工艺模拟仿真，对关键的光刻工艺进行虚拟操作模拟进行介绍；最后还介绍了基本CMOS工艺流程及其工艺模拟。本书理论和实践相结合，不仅讲解了集成电路制造工艺及其理论知识，还通过工艺模拟软件及虚拟操作模拟，使读者能够在不亲临工艺厂的前提下，通过虚拟操作亲自感受关键的工艺步骤。本书可供集成电路、半导体行业从事芯片制造与加工的工程技术人员以及高校微电子、集成电路专业师生阅读。
第1章 导论 001
1.1 引言 002
1.2 集成电路的发展历史 002
1.2.1 从分立元件到集成电路 002
1.2.2 集成电路时代划分 005
1.2.3 摩尔定律的终结？ 006
1.3 集成电路产业的发展 007
1.3.1 集成电路产业链 007
1.3.2 产业模式 008
习题 009
第2章 集成电路制造技术及模拟器 010
2.1 引言 011
2.2 集成电路制造技术 011
2.2.1 集成电路制造的阶段划分 011
2.2.2 集成电路制造工艺流程 012
2.2.3 集成电路制造的发展趋势 013
2.3 工艺模拟器 014
2.3.1 ATHENA概述 014
2.3.2 工艺模拟仿真流程 017
2.4 虚拟操作模拟器 021
2.4.1 虚拟操作模拟概述 021
2.4.2 虚拟操作基础 021
习题 023
第3章 集成电路制造材料和化学品及沾污控制 024
3.1 引言 025
3.2 材料 025
3.2.1 半导体 025
3.2.2 硅材料 027
3.2.3 三代半导体材料 028
3.3 化学品 030
3.3.1 液体 030
3.3.2 气体 031
3.4 沾污控制 032
3.4.1 沾污杂质的分类 033
3.4.2 净化间沾污与控制 035
3.4.3 硅的湿法清洗 038
习题 040
第4章 晶圆制备与加工 041
4.1 引言 042
4.2 半导体硅制备 042
4.3 晶体生长 042
4.3.1 直拉法 042
4.3.2 区熔法 044
4.4 晶圆加工与设备 044
4.4.1 整形 045
4.4.2 切片 045
4.4.3 磨片与倒角 046
4.4.4 刻蚀 046
4.4.5 抛光 046
4.4.6 清洗 047
4.4.7 硅片评估 047
4.4.8 包装 047
习题 047
第5章 氧化工艺及模拟 048
5.1 引言 049
5.1.1 氧化的概念 049
5.1.2 二氧化硅膜的性质 049
5.1.3 二氧化硅膜的用途 050
5.2 氧化工艺 052
5.2.1 热氧化方法 052
5.2.2 热氧化原理 053
5.2.3 氧化工艺流程 055
5.3 氧化设备 057
5.3.1 卧式炉 057
5.3.2 立式炉 059
5.3.3 快速热处理设备 059
5.4 氧化工艺模拟 060
5.4.1 参数介绍 060
5.4.2 仿真运行 061
习题 062
第6章 淀积工艺及模拟 063
6.1 引言 064
6.1.1 金属层和介质层 064
6.1.2 薄膜淀积的概念 066
6.1.3 薄膜特性 066
6.1.4 薄膜生长阶段 066
6.1.5 薄膜淀积技术 067
6.2 淀积工艺 068
6.2.1 化学气相淀积 068
6.2.2 原子层淀积 070
6.2.3 外延工艺 071
6.3 淀积设备 072
6.3.1 APCVD 073
6.3.2 LPCVD 073
6.3.3 等离子体辅助CVD 074
6.4 淀积工艺模拟 075
6.4.1 参数介绍 075
6.4.2 仿真运行 077
习题 078
第7章 金属化工艺及模拟 079
7.1 引言 080
7.1.1 金属化的概念 080
7.1.2 金属化的作用 080
7.2 金属化工艺 080
7.2.1 金属化的类型 080
7.2.2 金属淀积 083
7.2.3 传统金属化流程 084
7.2.4 双大马士革流程 084
7.3 金属化工艺设备 085
7.3.1 蒸发设备 085
7.3.2 溅射设备 085
7.3.3 CVD设备 087
7.4 金属化工艺模拟 088
7.4.1 参数介绍 088
7.4.2 仿真运行 088
习题 090
第8章 光刻工艺及模拟 091
8.1 引言 092
8.1.1 光刻的概念及目的 092
8.1.2 光刻的主要参数 092
8.1.3 光源 094
8.1.4 掩模版 094
8.1.5 光刻胶 095
8.1.6 正性光刻和负性光刻 095
8.2 光刻工艺步骤 096
8.2.1 气相成底膜 096
8.2.2 旋转涂胶 097
8.2.3 软烘 097
8.2.4 对准和曝光 097
8.2.5 曝光后烘焙 097
8.2.6 显影 098
8.2.7 坚膜烘焙 098
8.2.8 显影后检查 098
8.3 光刻工艺设备 098
8.3.1 光刻技术的发展历程 098
8.3.2 接触式/接近式光刻机 099
8.3.3 分步重复光刻机 099
8.3.4 步进扫描光刻机 099
8.3.5 浸没式光刻机 100
8.3.6 极紫外光刻机 101
8.3.7 电子束光刻系统 101
8.3.8 晶圆匀胶显影设备 101
8.3.9 湿法去胶系统 102
8.4 下一代光刻技术 102
8.5 光刻工艺模拟 102
8.5.1 参数介绍 102
8.5.2 仿真运行 106
8.6 光刻工艺虚拟操作 110
8.6.1 气相成底膜虚拟操作 111
8.6.2 旋转涂胶模拟操作 111
8.6.3 软烘模拟操作 113
8.6.4 对准和曝光模拟操作 113
8.6.5 曝光后烘焙模拟操作 116
8.6.6 显影模拟操作 116
8.6.7 坚膜烘焙模拟操作 116
8.6.8 显影后检查模拟操作 116
习题 117
第9章 刻蚀工艺及模拟 118
9.1 引言 119
9.1.1 刻蚀的概念 119
9.1.2 刻蚀的参数 119
9.2 刻蚀工艺 121
9.2.1 干法刻蚀 121
9.2.2 湿法刻蚀 122
9.3 刻蚀工艺设备 123
9.3.1 反应离子刻蚀 123
9.3.2 等离子体刻蚀 123
9.3.3 电感耦合等离子体刻蚀 124
9.4 刻蚀工艺模拟 125
9.4.1 参数介绍 125
9.4.2 仿真运行 125
习题 127
第10章 离子注入工艺及模拟 128
10.1 引言 129
10.2 扩散 129
10.2.1 扩散原理 129
10.2.2 扩散工艺 130
10.3 离子注入 130
10.3.1 基本原理 130
10.3.2 离子注入主要参数 131
10.4 离子注入工艺设备 132
10.4.1 扩散工艺设备 132
10.4.2 离子注入工艺设备 132
10.5 扩散工艺模拟 134
10.5.1 参数介绍 134
10.5.2 仿真运行 135
10.6 离子注入工艺模拟 136
10.6.1 参数介绍 136
10.6.2 仿真运行 137
习题 140
第11章 化学机械平坦化工艺及模拟 141
11.1 引言 142
11.2 传统平坦化工艺 142
11.2.1 反刻 142
11.2.2 玻璃回流 142
11.2.3 旋涂膜层 142
11.3 化学机械平坦化工艺 143
11.4 平坦化工艺设备 143
11.5 平坦化工艺模拟 145
11.5.1 参数介绍 145
11.5.2 仿真运行 147
习题 147
第12章 NMOS工艺模拟及仿真 148
12.1 引言 149
12.2 NMOS工艺模拟 149
12.2.1 结构初始化 149
12.2.2 定义衬底 151
12.2.3 栅极氧化 153
12.2.4 离子注入 158
12.2.5 多晶硅栅淀积 160
12.2.6 多晶硅栅刻蚀 161
12.2.7 多晶硅氧化 162
12.2.8 多晶硅掺杂 163
12.2.9 氧化层淀积 164
12.2.10 源极/漏极注入和退火 165
12.2.11 金属淀积 167
12.2.12 器件参数 168
12.2.13 确定电极 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结构器件仿真 173
习题 184
参考文献 185
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