VLSI概論
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內容簡介
矽積體電路製程的特徵尺寸縮小到深次微米(deep submicron meter)，經歷幾個階段，0.35μm、0.25μm、0.18μm、0.13μm，現階段以達到0.10μm0.07μm。相關的製程、設備、材料 或場務設施，都有革命性的更新和進步。
微影照像是受到影響最大的製程。DRAM的電晶體的閘極結構和材料、工程。高介電常數材料使電容量保持夠大。金屬化 製程、阻障層、內嵌、快閃、鐵電記憶體結構等。
高深寬比的乾蝕刻製程需要高密度電漿；降低阻容延遲(RC delay)使用低介電常數材料和銅製程。新製程有雙大馬士革(dual damascene)、電鍍(electro plating)、無電極電鍍(electroless plating)和∕或金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)。21世紀－奈米元件更製作出單電子電晶體。晶圓尺寸由8吋擴大到12吋，為的不止是提高良 率、提高機器使用率；也考慮到生產力，節省工廠面積、還要兼顧人工學(ergonomics)和減少化學藥液以利環保。
本書配合拙著電子材料、半導體製程設備、工業電子學構成一完整系列。期望給想從事半導體的同學和研究生，或和半導體製程相關行業的工程師、經理、教授、老師們一項便捷的參考。
目錄
序
第1章 微影照像 1
1.1 緒 論2
1.2 ULSI微影技術的延伸與極限6
1.3 提升光學微影製程的技術12
1.4 深次微米微影照像19
1.5 電子束微影技術30
1.6 光罩和圖規35
1.7 阻劑和抗反射覆蓋42
1.8 參考文獻55
1.9 習 題58
第2章 低介電常數材料及其製程 59
2.1 緒 論60
2.2 低介電常數材料用於ULSI64
2.3 材料種類和演進69
2.4 金屬前介電質73
2.5 含二氧化矽的介電質75
2.5.1 摻氟的二氧化矽（SiOF） 75
2.5.2 超微孔矽土 79
2.5.3 摻碳的二氧化矽 80
2.6 其他的無機低介電常數材料80
2.6.1 含氫的矽酸鹽（HSQ） 81
2.6.2 含甲基的矽酸鹽（MSQ） 82
2.6.3 黑鑽石 83
2.6.4 混成有機矽氧烷高分子（HOSP） 84
2.6.5 氮化硼系 84
2.7 有機低介電常數材料85
2.7.1 芳香族碳氫化合物（SiLK） 85
2.7.2 摻氟的聚對二甲苯醚（FLARE） 87
2.7.3 苯并環丁烯（BCB） 88
2.7.4 氟化的非晶相碳（a-C：F） 88
2.7.5 含氟的聚對二甲苯（parylene－F，AF－4） 91
2.7.6 聚四氟乙烯（PTFE） 92
2.7.7 聚亞醯胺（polyimide） 92
2.7.8 聚芳烯醚（PAE） 94
2.8 特性量測、蝕刻96
2.9 參考文獻98
2.10 習 題100
第3章 高介電常數材料製程 101
3.1 緒 論102
3.2 順電和鐵電材料104
3.3 鈦酸鍶鋇和電容結構107
3.4 鈦鋯酸鉛和鉭酸鉍鍶鐵電材料113
3.5 薄膜製作115
3.5.1 氧化鉭薄膜的製作 115
3.5.2 鉭酸鉍鍶薄膜的製作 116
3.5.3 鐵電薄膜製作 117
3.6 鐵電薄膜的可靠度和特性分析119
3.7 蝕刻製程121
3.8 參考文獻122
3.9 習 題124
第4章 閘極工程技術 125
4.1 緒 論126
4.2 深次微米製程的閘極129
4.3 金屬矽化物131
4.3.1 多晶矽金屬矽化物 132
4.3.2 自行對齊金屬矽化物製程 133
4.3.3 矽化物在VLSI的應用 137
4.4 閘極結構和技術139
4.4.1 雙多晶矽閘極 139
4.4.2 多晶矽鍺閘極技術 143
4.4.3 金屬閘極製程 144
4.5 閘極介電層147
4.5.1 高介電常數（high K）材料 148
4.5.2 超薄氧化層 149
4.5.3 閘極介電層的量測 154
4.6 淺溝渠隔離156
4.7 淺接面和升起式源極汲極160
4.8 基板工程164
4.9 電漿製程損傷166
4.10 未來展望168
4.11 參考文獻170
4.12 習 題171
第5章 金屬連線技術 173
5.1 緒 論174
5.2 鋁和阻障金屬175
5.3 物理氣相沉積181
5.3.1 蒸鍍 181
5.3.2 濺鍍 181
5.4 先進的物理氣相沉積183
5.4.1 過濾式的高垂直方向性濺鍍 183
5.4.2 離子化的濺鍍技術 183
5.4.3 提高薄膜遷移率的濺鍍技術 184
5.4.4 活性離子濺鍍 186
5.5 化學氣相沉積187
5.5.1 低壓化學氣相沉積 188
5.5.2 電子迴旋共振化學氣相沉積 193
5.5.3 金屬有機化學氣相沉積 195
5.6 參考文獻199
5.7 習 題200
第6章 銅製程 201
6.1 緒 論202
6.2 銅製程的優缺點204
6.3 銅製程應用於ULSI208
6.4 擴散阻障層及其製作216
6.4.1 離子化金屬電漿 219
6.4.2 磁控濺鍍 222
6.4.3 金屬有機化學氣相沉積 223
6.5 銅晶種層及其製作224
6.5.1 離子化金屬電漿 224
6.5.2 金屬有機化學氣相沉積 225
6.5.3 無電極電鍍 226
6.6 電鍍銅231
6.7 其他沉積銅的方法237
6.7.1 金屬有機化學氣相沉積 237
6.7.2 選擇性沉積 239
6.7.3 指向性濺鍍 242
6.7.4 乾式填洞法 245
6.7.5 電子迴旋共振電漿濺鍍混合法 246
6.7.6 雷射退火回流法 246
6.7.7 銅合金化製程 247
6.8 銅的蝕刻249
6.8.1 濕式蝕刻 249
6.8.2 乾式蝕刻 249
6.8.3 化學機械研磨 250
6.9 製程難題和化學機械研磨251
6.10 環保對策255
6.11 參考文獻262
6.12 習 題264
第7章 高密度電漿乾蝕刻267
7.1 緒 論268
7.2 高密度電漿源269
7.3 電子迴旋共振（ECR）蝕刻276
7.3.1 物理機制 278
7.3.2 微波系統 281
7.3.3 蝕刻機系統 287
7.4 感應耦合式電漿（ICP）蝕刻296
7.4.1 蝕刻機系統 298
7.4.2 靜電吸盤 302
7.4.3 電腦模擬和控制 303
7.5 電漿特性檢測306
7.5.1 蘭牟爾探針 306
7.5.2 毫米波干涉儀 309
7.5.3 離子能量分析儀 309
7.5.4 光譜量測與分析 309
7.5.5 溫度量測 319
7.6 製程監督和終點偵測310
7.6.1 雷射干涉儀和雷射反射 311
7.6.2 光發射光譜術 311
7.6.3 質譜儀 313
7.7 晶圓電漿洗淨314
7.8 參考文獻317
7.9 習 題319
第8章 半導體記憶體元件 321
8.1 緒 論322
8.2 製程技術發展的趨勢324
8.3 DRAM的電容器328
8.3.1 溝槽電容 333
8.3.2 堆疊電容 336
8.3.3 製程整合 339
8.4 內嵌式DRAM340
8.5 快閃記憶體349
8.5.1 記憶胞結構 350
8.5.2 記憶體陣列 361
8.6 鐵電記憶體369
8.7 參考文獻376
8.8 習 題378
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