硅加工中的表征 9787560342801 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美布伦协尔 等 著

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出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560342801

商品编码：29757085723

包装：平装

出版时间：2014-01-01

图书基本信息
图书名称	硅加工中的表征	作者	(美)布伦协尔 等
定价	88.00元	出版社	哈尔滨工业大学出版社
ISBN	9787560342801	出版日期	2014-01-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

《硅加工中的表征》是材料表征原版系列丛书之一。全书共分六章，内容包括：材料表征技术在硅外延生长中的应用；多晶硅导体；硅化物；铝和铜基导线；级钨基导体；阻隔性薄膜。本书适合作为相关领域的教学、研究、技术人员以及研究生和高年级本科生的参考书。

作者简介

目录

Preface to the Reissue of the Materials Characterization Series Preface to Series Preface to the Reissue of Characterization in Silicon Processing Preface Contributors APPLICATION OF MATERIALS CHARACTERIZATION TECHNIQUES TO SILICON EPITAXIAL GROWTH 1.1 Introduction 1.2 Silicon Epitaxial Growth 1.3 Film and Process Characterization 1.4 Selective Growth 1.5 Si1_xGex Epitaxial Growth 1.6 Si1_ xGex Material Characterization 1.7 Summary POLYSILICON CONDUCTORS 2.1 Introduction 2.2 Deposition 2.3 Doping 2.4 Patterning 2.5 Subsequent Processing SILICIDES 3.1 Introduction 3.2 Formation of Silicides 3.3 The Silicide-Silicon Interface 3.4 Oxidation of Silicides 3.5 Dopant Redistribution During Silicide Formation 3.6 Stress in Silicides 3.7 Stability of Silicides 3.8 Summary ALUMINUM- AND COPPER-BASED CONDUCTORS 4.1 Introduction 4.2 Film Deposition 4.3 Film Growth 4.4 Encapsulation 4.5 Reliability Concerns TUNGSTEN-BASED CONDUCTORS 5.1 Applications for ULSI Processing 5.2 Deposition Principles 5.3 Blanket Tungsten Deposition 5.4 Selective Tungsten Deposition BARRIER FILMS 6.1 Introduction 6.2 Characteristics of Barrier Films 6.3 Types of Barrier Films 6.4 Processing Barrier Films 6.5 Examples of Barrier Films 6.6 Summary APPENDIX: TECHNIQUE SUMMARIES 1 Auger Electron Spectroscopy (AES) 2 Ballistic Electron Emission Microscopy (BEEM) 3 Capacitance-Voltage (C-V) Measurements 4 Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) 5 Dynamic Secondary Ion Mass Spectrometry (Dynamic SIMS) 6 Electron Beam Induced Current (EBIC) Microscopy 7 Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) 8 Focused Ion Beams (FIBs) 9 Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) 10 Hall Effect Resistivity Measurements 11 Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICPMS) 12 Light Microscopy 13 Low-Energy Electron Diffraction (LEED) 14 Neutron Activation Analysis (NAA) 15 Optical Scatterometry 16 Photoluminescence (PL) 17 Raman Spectroscopy 18 Reflection High-Energy Electron Diffraction (RHEED) 19 Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) 20 Scanning Electron Microscopy (SEM) 21 Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) 22 Scanning Tunneling Microscopy and Scanning Force Microscopy (STM and SFM) 23 Sheet Resistance and the Four Point Probe 24 Spreading Resistance Analysis (SRA) 25 Static Secondary Ion Mass Spectrometry (Static SIMS) 26 Surface Roughness: Measurement, Formation by Sputtering, Impact on Depth Profiling 27 Total Reflection X-Ray Fluorescence Analysis (TXRF) 28 Transmission Electron Microscopy (TEM) 29 Variable-Angle Spectroscopic Ellipsometry (VASE) 30 X-Ray Diffraction (XRD) 31 X-Ray Fluorescence (XRF) 32 X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) Index

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文摘

序言

《晶体硅片微观形貌与性能解析》 内容简介 本书深入探讨了晶体硅片在精密加工过程中，其微观形貌的演变规律及其对最终器件性能产生的深远影响。本书旨在为从事半导体材料、微电子制造、表面工程以及相关领域的科研人员、工程师和技术学生提供一本全面、深入且实用的参考书籍。本书不涉及9787560342801图书《硅加工中的表征》的任何具体内容，而是独立地聚焦于晶体硅片微观形貌的表征技术、影响因素及其性能关联性，以期为读者提供一个全新的视角和更广阔的知识框架。 第一章：引言——晶体硅片的重要性与微观形貌的意义 晶体硅作为现代电子工业的基石，其纯度和结晶质量直接决定了集成电路的性能和可靠性。从最初的单晶硅生长到最终的抛光片，晶体硅片的每一个加工环节都可能对其表面和内部的微观形貌产生不可逆转的影响。这些微观形貌，包括但不限于表面粗糙度、晶格缺陷、杂质分布、微裂纹、应力分布以及表面化学态等，虽然肉眼不可见，但却在纳米尺度上扮演着至关重要的角色。它们如同硅片上的“地图”，记录着加工过程的“足迹”，并直接影响着后续的器件制造工艺，如薄膜沉积、光刻、刻蚀等，最终决定了芯片的电学性能、光学性能、机械强度以及产品的良率。因此，对晶体硅片微观形貌进行精确、全面的表征，并深刻理解其与性能之间的内在联系，是实现高性能、高可靠性半导体器件制造的关键。本书将从宏观视角出发，逐步深入微观，揭示晶体硅片微观形貌的奥秘及其在现代科技中的核心地位。 第二章：晶体硅片微观形貌的表征技术 为了量化和理解晶体硅片表面的复杂性，一套精密的表征技术体系至关重要。本章将详细介绍当前主流的以及前沿的晶体硅片微观形貌表征技术，并阐述其原理、适用范围、优缺点以及在实际应用中的注意事项。 2.1 表面形貌表征技术： 2.1.1 原子力显微镜 (AFM)： AFM以其纳米级分辨率和无需导电涂层的能力，成为表征硅片表面纳米尺度形貌（如粗糙度、台阶、微观缺陷）的有力工具。我们将深入探讨AFM的不同成像模式（接触模式、非接触模式、敲击模式）及其对表征结果的影响，并分析如何通过AFM数据提取定量形貌参数，如RMS粗糙度、平均粗糙度等。 2.1.2 扫描电子显微镜 (SEM)： SEM以其高放大倍率和良好的景深，能够提供硅片表面的三维视觉信息，观察到微米到纳米尺度的表面结构和缺陷。我们将介绍不同加速电压、探测器（二次电子、背散射电子）对成像结果的影响，以及SEM在观察硅片表面微观颗粒、划痕、刻蚀形貌等方面的应用。 2.1.3 聚焦离子束 (FIB)： FIB不仅可以用于高精度的微观加工，其二次离子成像模式也提供了优秀的表面形貌衬度，特别是在观察材料的横截面和内部结构方面。本书将探讨FIB在制备高分辨率横截面样品以及观察材料内部微观缺陷方面的能力。 2.1.4 表面轮廓仪： 包括接触式和非接触式轮廓仪，用于测量硅片表面的宏观和微观形貌参数，如表面高度变化、沟槽深度等。我们将讨论不同轮廓仪技术的原理和适用性。 2.2 表面化学态与成分表征技术： 2.2.1 X射线光电子能谱 (XPS)： XPS是一种表面敏感的化学分析技术，能够提供硅片表面元素的组成信息以及化学状态（如氧化态、化合物类型）。我们将重点介绍XPS在检测硅表面氧化物、污染物、掺杂剂分布以及表面化学改性效果方面的应用。 2.2.2 俄歇电子能谱 (AES)： AES与XPS类似，也具有高表面敏感性，能够提供元素的空间分布信息（能谱成像），对于分析表面成分不均匀性具有优势。 2.2.3 傅里叶变换红外光谱 (FTIR)： FTIR可以用于表征硅片表面吸附的有机物、水分以及表面官能团，尤其适用于研究表面清洁度和化学处理的效果。 2.3 内部结构与缺陷表征技术： 2.3.1 透射电子显微镜 (TEM)： TEM能够提供原子级分辨率的图像，直接观察硅片内部的晶体结构、晶界、位错、析出物等微观缺陷。我们将讨论TEM的样品制备技术、不同成像模式（明场、暗场）及其在晶体结构分析中的应用。 2.3.2 X射线衍射 (XRD)： XRD主要用于分析晶体硅的晶体结构、晶面取向、晶粒尺寸以及内部应力。我们将介绍XRD在判断硅片晶体质量、是否存在多晶相以及分析晶格畸变方面的作用。 2.3.3 电子背散射衍射 (EBSD)： EBSD是一种在SEM基础上进行的晶体取向和晶粒结构分析技术，能够快速地绘制出硅片表面的晶粒取向图，对于分析晶粒大小、取向分布和晶界特性至关重要。 第三章：影响晶体硅片微观形貌的关键加工过程 晶体硅片的微观形貌并非一成不变，而是受到其整个加工链条中各种物理和化学过程的深刻影响。本章将聚焦于影响硅片微观形貌的主要加工环节，并分析这些环节如何塑造最终的表面和内部结构。 3.1 晶体生长与籽晶界面： 单晶硅的生长过程（如直拉法、区熔法）直接决定了晶体的初始质量、晶向的均匀性以及是否存在位错等宏观和微观缺陷。籽晶与熔融硅的界面行为对于晶体结构的起始形成至关重要。 3.2 晶棒的切割与晶片制备： 从单晶棒上切割下晶圆的过程，尤其是线切割和内圆切割，会引入表面划痕、微裂纹、应力以及表面粗糙度。不同的切割方式和工艺参数对这些缺陷的形成程度有着显著影响。 3.3 研磨与抛光过程： 3.3.1 研磨： 粗磨和精磨是去除硅片表面损伤层、实现初步平坦化的关键步骤。研磨液的成分、磨粒的粒径和分布、研磨压力和转速等都会直接影响研磨后硅片的表面粗糙度、亚表面损伤和表面应力。 3.3.2 抛光： 化学机械抛光 (CMP) 是获得超光滑、无缺陷硅片表面的核心技术。CMP过程中，抛光液的化学组分（如氧化剂、络合剂、pH值）、抛光垫的材质和结构、抛光压力、转速以及加工时间等因素共同作用，决定了抛光后硅片的表面粗糙度、金属离子残留、表面损伤以及化学态。我们将详细分析CMP过程中化学反应和机械磨削的协同作用，以及如何通过优化工艺参数来控制形貌。 3.4 表面清洗与化学处理： 各种清洗工艺（如RCA清洗、SC1/SC2清洗、HF浸泡、臭氧水处理等）旨在去除硅片表面的颗粒、有机物、金属离子和自然氧化层。清洗过程的有效性直接影响硅片的表面清洁度，而清洗液的成分和工艺条件也可能引入新的表面缺陷或改变表面化学状态。 3.5 刻蚀与薄膜沉积过程中的形貌变化： 虽然本书不涉及具体的器件制造工艺，但理解刻蚀（如干法刻蚀、湿法刻蚀）和薄膜沉积（如CVD, PVD）过程中可能引起的表面形貌变化，对于理解硅片在后续加工中的行为至关重要。例如，不均匀的刻蚀可能导致表面形貌起伏，薄膜的应力也可能影响硅片基底的形貌。 第四章：晶体硅片微观形貌与器件性能的关联性 晶体硅片表面的微观形貌并非仅仅是工艺的“痕迹”，它们直接决定了硅片在后续器件制造过程中的行为，并最终影响到芯片的性能、可靠性和工作寿命。本章将深入探讨微观形貌与器件性能之间的错综复杂的关系。 4.1 表面粗糙度与电学性能： 4.1.1 漏电流与击穿电压： 表面粗糙度引起的沟槽和尖峰，会形成电场集中区域，增加漏电流，降低器件的击穿电压，影响器件的可靠性。 4.1.2 载流子迁移率： 纳米尺度的表面形貌会影响栅介质层的界面质量，产生界面散射，降低载流子的迁移率，从而影响晶体管的开关速度和电流驱动能力。 4.1.3 表面复合： 表面缺陷、金属污染物等会形成表面态，增加载流子的复合几率，降低少数载流子的寿命，从而影响光电器件（如太阳能电池）的效率和半导体器件的性能。 4.2 表面缺陷与器件可靠性： 4.2.1 微裂纹与机械损伤： 表面和亚表面微裂纹是导致器件失效的重要原因，尤其是在封装和应力作用下，容易扩展并导致脆性断裂。 4.2.2 表面颗粒与短路： 表面残留的微小颗粒可能导致后续工艺中的短路或开路，严重影响器件的良率。 4.2.3 表面氧化层与界面质量： 不均匀或不稳定的表面氧化层会影响栅介质层的均匀性和可靠性，导致阈值电压漂移和器件性能不稳定。 4.3 表面化学态与工艺窗口： 4.3.1 表面清洁度与薄膜附着力： 表面污染物的存在会严重影响后续薄膜沉积的均匀性和附着力，导致薄膜剥离或性能下降。 4.3.2 表面官能团与反应活性： 表面存在的特定官能团会影响后续化学反应的速率和选择性，例如影响光刻胶的显影或刻蚀速率。 4.3.3 金属离子污染与器件性能衰减： 某些金属离子（如Na+, K+, Fe+）对半导体器件具有“毒性”，能够扩散到器件内部，影响器件的电学性能，甚至导致器件过早失效。 4.4 表面应力与晶格畸变： 加工过程中引入的表面应力可能导致硅片基底的微小形变，影响后续薄膜的生长质量和器件的应力分布，从而间接影响器件性能。 第五章：未来展望与挑战 随着半导体技术的不断进步，对晶体硅片微观形貌的控制和理解将面临更高的要求。本章将展望未来的发展方向，并讨论当前面临的挑战。 5.1 更高精度的表征需求： 随着器件尺寸的不断缩小，对表征技术的空间分辨率和灵敏度提出了更高的要求，需要发展能够探测原子级形貌和单个原子缺陷的先进表征技术。 5.2 “原位”与“在线”表征： 将表征技术集成到加工设备中，实现对加工过程的“原位”和“在线”实时监控，能够及时发现问题并进行调整，提高工艺的稳定性和良率。 5.3 形貌与性能的预测模型： 利用大数据和人工智能技术，建立微观形貌与器件性能之间的预测模型，能够指导工艺优化，缩短研发周期。 5.4 新型材料与表面处理技术： 随着新材料在半导体领域的应用，需要开发相应的表征技术和加工工艺，以应对新材料带来的形貌控制挑战。 5.5 环境友好型加工： 开发更环保、更安全的清洗和抛光工艺，减少化学品的使用量和废弃物排放，是未来晶体硅片加工的重要发展方向。 结论 晶体硅片微观形貌的精细控制是实现高性能、高可靠性半导体器件制造的基石。本书系统地梳理了晶体硅片微观形貌的表征技术、关键加工过程的影响以及其与器件性能之间的内在联系。通过深入理解这些内容，读者能够更好地把握晶体硅片加工的关键环节，优化工艺参数，规避潜在的风险，从而为推动半导体产业的持续发展贡献力量。本书希望能够为相关领域的专业人士提供一个全面、深入的知识平台，激发新的研究思路和技术创新。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书的书名本身就具有一种强大的吸引力，它直接点明了聚焦的核心——“表征”。在任何高精尖的制造领域，最终的质量控制和性能评估，都离不开精准的表征手段。光是看到这个词，我就能联想到无数先进的分析仪器和复杂的测量方法。这本书无疑为我们提供了一把钥匙，去解锁如何“看清”和“理解”材料在微观层面上发生的一切。它可能涵盖了从表面形貌分析到内部晶体结构解析的方方面面，其内容的深度和广度，足以让任何一个与硅基材料打交道的人受益匪浅，是解决实际工程难题时的强大后盾。

评分☆☆☆☆☆

光是掂量一下这本书的厚度，我就能感受到其中蕴含的知识密度有多惊人。这绝不是那种浮于表面的科普读物，从字里行间透露出的那种经过无数次实验和实践打磨后的沉淀感，是任何快速成型的新书都无法比拟的。我能想象，为了涵盖“硅加工”这个广阔领域内的“表征”技术，作者们一定投入了巨大的心血去搜集、整理和验证海量的文献和数据。这种厚重感，给予读者一种强烈的心理暗示：你手中掌握的，是经过时间考验的、扎实的专业财富。对于那些需要用这本书作为案头工具书的工程师或研究人员来说，这种“料实在”的感觉，才是衡量一本书价值的硬指标。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计简直是业界良心，字体大小、行间距的把握恰到好处，读起来丝毫没有压迫感，即便是长时间阅读也不会让人感到眼睛疲劳。而且，我猜测书中一定包含了大量的图表和示意图，这些辅助材料的质量想必也是一流的，线条清晰、标注准确，这对于理解那些抽象的物理或化学过程至关重要。毕竟，有些概念是纯文字难以描述清楚的，一张高质量的流程图或微观结构图，胜过千言万语。出版商在细节上如此精益求精，体现了他们对专业内容传播的严肃态度，让读者在享受知识的同时，也能享受到愉悦的阅读体验，这在很多技术书籍中是比较少见的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调配上简洁的几何图形，透露出一种专业而又充满科技感的氛围。我第一眼看到它的时候，就被那种低调的奢华感吸引住了。虽然我不是这个领域的专家，但光是看着书名和封面，我就能想象到里面承载了多少严谨的科学知识和精密的工艺流程。我猜想，这本书的装帧质量也一定非常出色，拿在手里沉甸甸的，纸张的质感想必也是上乘的，这对于需要经常翻阅参考的专业书籍来说，简直是太重要了。一个好的阅读体验，往往从拿起书的那一刻就已经开始了，而这本书显然在这方面做得非常到位，让人有种迫不及待想要深入探索的冲动。它不仅仅是一本书，更像是一件精美的工艺品，摆在书架上都觉得倍儿有面子，体现了出版方对知识的尊重和对读者的用心。

评分☆☆☆☆☆

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