Handbook of Semiconductor Silicon Technology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:O'Mara, William C. (EDT)/ O'Mara C. William/ Herring, Robert B. (EDT)/ Hunt, Lee Philip (EDT)

出品人:

页数:816

译者:

出版时间:1991-1

价格:$ 265.55

装帧:

isbn号码:9780815512370

丛书系列:

图书标签:

• 半导体
• 硅技术
• 材料科学
• 电子工程
• 集成电路
• 半导体器件
• 硅片
• 制造工艺
• 微电子学
• 技术手册

《半导体硅技术手册》内容概要 《半导体硅技术手册》是一部深度聚焦半导体硅材料及其相关技术领域的权威性著作。本书并非对前沿科学理论的泛泛介绍，而是以扎实的技术细节、严谨的实验数据和详实的工艺流程为核心，旨在为半导体行业的研究人员、工程师、技术人员以及相关专业学生提供一本内容详实、操作性强的技术参考。本书内容全面覆盖了从硅材料的制备、提纯，到晶圆的生长、加工，再到集成电路制造过程中对硅材料的各种关键性应用和检测手段。 第一部分：硅材料的基础与制备 本部分深入探讨了半导体硅的本质属性，包括其晶体结构、电子特性、光学特性以及热力学性质。我们将从原子层面解析硅的晶格结构，理解其作为半导体材料的根本原因，并详细阐述各种同素异形体以及掺杂对其电学性能的影响。 硅的晶体结构与性质： 金刚石立方结构： 详细介绍硅的原子排列方式，包括键合方式、晶格常数以及缺陷（如位错、空位、间隙原子）的形成与影响。 电学特性： 深入解析硅的能带结构、本征载流子浓度、载流子迁移率、导电类型（N型与P型）的形成机理，以及温度、掺杂浓度对其电学性能的动态影响。 热学与光学特性： 阐述硅的导热系数、热膨胀系数，以及其在光电转换方面的基本原理，为后续的器件设计奠定基础。 高纯硅的制备： 原料选择与预处理： 重点介绍冶金级硅的提纯工艺，包括气相还原法（如西门子法）、等离子体法等，并对其化学反应机理、工艺参数（如温度、压力、气氛）进行详尽分析。 化学气相沉积（CVD）与区域熔炼： 详细阐述多晶硅的制备过程，包括前驱体选择、反应器设计、工艺控制要点，以及区域熔炼法在进一步提纯中的应用和优化。 杂质分析与控制： 介绍各种先进的杂质检测技术（如质谱法、原子吸收光谱法、中子活化分析法），以及在提纯过程中如何有效控制金属、非金属杂质的含量，达到半导体级纯度要求（如11N purity）。 第二部分：硅单晶的生长与加工 本部分聚焦于如何从高纯多晶硅生长出高质量的单晶硅锭，并将其加工成用于芯片制造的硅晶圆。这是集成电路制造的基石。 单晶硅生长技术： 直拉法（Czochralski Method, CZ）： 详细阐述直拉法的原理，包括坩埚材料选择、熔体配比、籽晶控制、拉速与旋转速度的优化，以及如何控制晶体直径、位错密度、氧含量和碳含量。 区熔法（Float Zone Method, FZ）： 介绍区熔法在制备高纯度、低氧、低缺陷硅单晶方面的优势，详细分析其加热系统、区域形成、移动控制等关键工艺参数。 晶体生长过程中的缺陷控制： 深入探讨晶体生长过程中易产生的各种缺陷（如多层错位、孪晶、夹杂物），以及相应的控制策略，如气氛控制、添加微量元素等。 硅晶圆的加工： 切片（Slicing）： 介绍内圆锯、线切割等切片技术，重点分析切片厚度、表面平整度、晶面取向的控制。 研磨（Grinding）： 讲解外圆磨削、内圆磨削等工艺，以及砂轮选择、研磨液使用、进给量等参数对晶圆表面粗糙度和几何形状的影响。 抛光（Polishing）： 详细阐述化学机械抛光（CMP）的原理，包括抛光液组分、抛光垫选择、压力、转速等参数，以及如何实现原子级平坦的表面，满足后续光刻工艺的要求。 晶圆清洗与检测： 介绍多种清洗工艺（如RCA清洗、SC1、SC2），以及表面缺陷检测（如光学显微镜、原子力显微镜）和表面形貌分析技术。 晶圆边缘处理（Edge Profiling）： 解释边缘效应的产生原因，以及晶圆边缘的倒角（chamfering）和抛光（edge polishing）技术，以减少在后续加工过程中产生裂纹和沾污。 第三部分：硅在集成电路制造中的应用 本部分将聚焦于硅材料在不同集成电路制造工艺中的具体应用，包括薄膜生长、掺杂、刻蚀等关键步骤。 硅薄膜的制备与应用： 外延生长（Epitaxy）： 详细介绍硅外延技术的原理、方法（如LPCVD、PECVD、MOCVD），以及不同工艺对薄膜的掺杂浓度、厚度、均匀性、晶体质量的要求。重点分析选择性外延（SE）在三维器件结构中的应用。 氧化（Oxidation）： 深入阐述干氧氧化、湿氧氧化、蒸汽氧化等不同氧化方法的机理，详细分析温度、时间、气氛等参数对氧化速率、氧化层厚度、质量（如SiO2/Si界面态密度、击穿电压）的影响。 氮化（Nitridation）与硅化物（Silicides）形成： 介绍氮化硅（SiN）作为栅介质或钝化层的制备工艺，以及硅化物（如TiSi2, CoSi2）在提高器件性能中的作用，包括其形成机理、厚度控制和界面质量。 硅的掺杂技术： 扩散（Diffusion）： 详细介绍固相扩散、气相扩散的原理，包括掺杂剂选择、扩散源、扩散温度、时间和掩膜技术。 离子注入（Ion Implantation）： 深入讲解离子注入的原理、加速器结构、束流控制、能量与剂量选择，以及注入后的退火（annealing）工艺（如高温快速退火RTA）在激活掺杂剂和修复损伤中的作用。 掺杂浓度与分布的控制： 分析不同掺杂技术对掺杂浓度、掺杂深度、横向分布的影响，以及如何通过工艺集成实现精确的掺杂曲线。 硅的刻蚀技术： 干法刻蚀（Dry Etching）： 重点介绍等离子体刻蚀（RIE）、深反应离子刻蚀（DRIE）的原理，包括等离子体产生、离子轰击、化学反应等，以及刻蚀速率、选择比、各向异性、表面形貌等关键工艺指标的控制。 湿法刻蚀（Wet Etching）： 介绍常用的湿法刻蚀剂、刻蚀机理，以及其在清洗、去除薄膜等方面的应用，并与干法刻蚀进行对比分析。 光刻掩膜与图形转移： 简述光刻技术的原理，包括光刻胶涂布、曝光、显影等步骤，以及如何通过掩膜将图形精确地转移到硅表面。 第四部分：硅材料的表征与可靠性 本部分重点介绍用于评估硅材料质量、工艺过程控制以及器件可靠性的各种检测与分析技术。 硅材料的物理与化学表征： 结构分析： X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）在分析晶体结构、晶界、缺陷、表面形貌等方面的应用。 化学成分分析： 俄歇电子能谱（AES）、X射线光电子能谱（XPS）、二次离子质谱（SIMS）在分析元素组成、杂质含量、表面化学状态等方面的能力。 电学性能测量： 四探针法、霍尔效应测量、CV（电容-电压）测量、IV（电流-电压）测量等在评估载流子浓度、迁移率、电阻率、栅介质性能等方面的应用。 光学表征： 椭圆偏振法（Ellipsometry）在测量薄膜厚度、折射率等光学常数方面的应用。 晶圆与器件的可靠性测试： 缺陷统计与控制： 介绍晶圆厂（fab）中常用的缺陷检测系统，以及缺陷密度（DPD）的统计分析方法。 可靠性评估： 介绍高温偏压（HTBP）、加速寿命测试（ALT）、统计抽样测试（SST）等方法，用于评估器件的长期稳定性和失效机理。 失效分析（Failure Analysis, FA）： 详细介绍电学测试、扫描声学显微镜（SAM）、聚焦离子束（FIB）等在定位和分析器件失效原因中的作用。 《半导体硅技术手册》力求通过丰富的图表、详细的参数设置、典型的工艺流程示例，以及对各种工艺参数之间相互关系的深入剖析，帮助读者理解硅技术的核心原理，掌握实际操作中的关键要点，并解决在研发与生产过程中可能遇到的技术难题。本书的编写风格严谨、客观，语言精准，旨在成为半导体硅技术领域一本不可或缺的参考工具书。

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