【正文】 、結(jié)晶體擴(kuò)展理論，清楚為什么由于原子在晶核上加接、沿六個(gè)[110]向和六個(gè)[112]向擴(kuò)展的結(jié)果是形成六棱結(jié)晶體，而且該六棱結(jié)晶體還是非對(duì)稱的；知道外延層的平坦擴(kuò)展理論和厚度長成理論，即知道為什么不會(huì)在沒長平的外延層表面上形成新的晶核，知道外延生長結(jié)晶過程重復(fù)不斷進(jìn)行即可獲得所要求厚度的外延層。 基本要求：熟知外延生長過程的定義，知道外延生長過程是由外延化學(xué)反應(yīng)過程與外延結(jié)晶過程的連續(xù)、不斷、重復(fù)進(jìn)行構(gòu)成的。 11反應(yīng)劑的氣相質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)單位時(shí)間內(nèi)，由氣相到達(dá)單位面積表面的反應(yīng)劑粒子數(shù)。由于該區(qū)域中的流體流速滯慢于層外，也稱為滯流層。 8流體的層流態(tài)指流體中連續(xù)運(yùn)動(dòng)的微團(tuán)運(yùn)動(dòng)有序，形成彼此互不干擾的流線（流層）的狀態(tài)。 6流體的連續(xù)性指流體是由無數(shù)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的微團(tuán)構(gòu)成，在自然界無間斷點(diǎn)的性質(zhì)。 4表面吸附指固體表面對(duì)氣相物質(zhì)的吸引、固定。 2歧化特性指一種物質(zhì)在同一個(gè)反應(yīng)中既起氧化劑的作用又起還原劑作用的性質(zhì)。外延模型的建立、理解和分析；外延模型對(duì)推導(dǎo)外延生長速率的指導(dǎo)意義；應(yīng)用外延生長速率簡化表達(dá)式的極限條件分析；影響外延生長速率的各種因素討論及分析。實(shí)際臥式外延反應(yīng)系統(tǒng)的分析，為流體系統(tǒng)、具有流體的兩個(gè)特性、流體的兩種流動(dòng)形態(tài)、流體流形的判據(jù)和判定、實(shí)際外延系統(tǒng)的流體流形。在{111}面上進(jìn)行四氯化硅的氫氣還原外延生長的化學(xué)反應(yīng)原理，其反應(yīng)過程、反應(yīng)中的狀態(tài)、反應(yīng)中的步驟、化學(xué)反應(yīng)的正反應(yīng)和副反應(yīng)（包含逆反應(yīng)）。在外延生長速率的討論中，建立了外延生長模型、由模型討論得到了外延生長速率的表達(dá)式、對(duì)外延生長速率的表達(dá)式進(jìn)行了極限分析；討論了影響外延生長速率的溫度因素、反應(yīng)劑濃度因素、混合氣體流量因素、以及在外延生長系統(tǒng)中，襯底片位置量的變化外延生長速率的影響；為了改善外延生長前后不均勻的現(xiàn)象，本節(jié)給出了兩個(gè)工藝措施。關(guān)于外延生長系統(tǒng)，對(duì)典型的臥式外延生長反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行了形態(tài)討論，指出外延生長反應(yīng)系統(tǒng)是一個(gè)流體系統(tǒng)、介紹了流體的兩個(gè)性質(zhì)、給出了流體的兩種流動(dòng)形態(tài)、流體形態(tài)判據(jù)和判定、以及對(duì)實(shí)際外延系統(tǒng)中的流體形態(tài)進(jìn)行了討論，在本部分討論中涉及了部分流體力學(xué)的內(nèi)容。本節(jié)介紹了外延生長的結(jié)晶學(xué)過程和結(jié)晶學(xué)原理，其結(jié)晶學(xué)過程是由化學(xué)反應(yīng)獲得的高能、游離態(tài)硅原子→淀積于襯底表面上→在表面上移動(dòng)希望按襯底晶格加接→首先形成若干分立的（具有原子〈雙層原子面不可分割〉厚度的）晶核→隨其它硅原子在晶核上加接、晶核擴(kuò)大→形成若干分立（非對(duì)稱六棱形的）結(jié)晶體→隨其它硅原子在結(jié)晶體上加接、結(jié)晶體擴(kuò)大→若干分立的結(jié)晶體連成一片→形成一層（具有原子厚度的）新單晶層→再在新單晶層形成若干分立的（具有原子厚度的）晶核→再晶核擴(kuò)大→…→形成一定厚度的外延新單晶層；基于上述外延生長的結(jié)晶學(xué)過程本節(jié)就為什么首先形成晶核、形成的晶核為什么是分立的、形成晶核的理論、如何由晶核形成結(jié)晶體、結(jié)晶體形成受到的結(jié)晶學(xué)上的限制、為什么在{111}面上的結(jié)晶體是非對(duì)稱六棱形的等等結(jié)晶學(xué)問題和原理進(jìn)行了討論。由化學(xué)反應(yīng)方程式分析可知：四氯化硅的氫氣還原反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，只有當(dāng)外延生長溫度大于一千度時(shí)，才有明顯的化學(xué)反應(yīng)速率，才不影響外延生長的進(jìn)行；四氯化硅的氫氣還原反應(yīng)伴有若干副反應(yīng)，這些副反應(yīng)是指反應(yīng)劑四氯化硅和反應(yīng)副產(chǎn)物氯化氫對(duì)生長層（襯底）的腐蝕反應(yīng)，副反應(yīng)的存在和加強(qiáng)顯然會(huì)影響和嚴(yán)重影響外延生長速率，本節(jié)介紹了這些影響、并對(duì)保正外延向正方向進(jìn)行提出了調(diào)控措施；由對(duì)化學(xué)反應(yīng)模式分析可知：外延生長的化學(xué)反應(yīng)過程是由兩步完成的，其基于化學(xué)反應(yīng)的分子碰撞理論。根據(jù)分析可知：整個(gè)外延過程實(shí)際上是外延生長的化學(xué)反應(yīng)過程與外延生長的結(jié)晶過程的連續(xù)地、不斷地、重復(fù)進(jìn)行的綜合過程。 四氯化硅的氫氣還原法外延生長過程1 化學(xué)原理 四氯化硅的氫氣還原機(jī)理 為吸熱反應(yīng) 伴有有害副反應(yīng) 整個(gè)反應(yīng)過程分兩步進(jìn)行 反應(yīng)步驟分析 四氯化硅質(zhì)量轉(zhuǎn)移到生長層表面 四氯化硅在生長層表面被吸附 在生長層表面上四氯化硅與氫氣反應(yīng) 副產(chǎn)物的排除 硅原子在生長層表面的加接2 {111}面硅外延生長的結(jié)晶學(xué)原理 晶核的形成 結(jié)晶學(xué)核化理論 共價(jià)鍵理論 結(jié)晶體的形成 晶核沿六個(gè)[110]向和六個(gè)[112]向擴(kuò)展 （111）面上的結(jié)晶體是六棱形的 （111）面上的六棱形結(jié)晶體是非對(duì)稱的 生長面的平坦擴(kuò)展167。 167?；疽螅毫私馔庋蛹夹g(shù)解決了半導(dǎo)體分離器件和集成電路制造中存在的哪些難題？為什么說外延技術(shù)解決了器件參數(shù)對(duì)材料要求的矛盾、是什么矛盾、如何解決的？為什么說外延技術(shù)提供了集成電路隔離的一種方法、什么方法？為什么說外延技術(shù)為發(fā)光器件、光學(xué)器件的異質(zhì)結(jié)形成提供了途徑？要求知道外延技術(shù)是如何分類的、各種分類中的外延是如何定義的？要求能大致了解較新的外延技術(shù)。13 外延層由原始襯底表面起始，沿其結(jié)晶軸向（垂直于襯底表面的方向）平行向外延伸所生成的新單晶層。11 直接外延整個(gè)外延層生長中無中間化學(xué)反應(yīng)過程的外延生長過程。9氣相外延在含有外延生長所需原子的化合物的氣相環(huán)境中，通過一定方法獲取外延生長所需原子，使其按規(guī)定要求排列而生成外延層的外延生長過程。7負(fù)外延（反外延）在（外延/襯底）結(jié)構(gòu)上制造器件時(shí)器件制造在襯底上的前期外延生長過程。5 異質(zhì)外延生長的外延層材料與襯底材料結(jié)構(gòu)不同的外延生長過程。3砷化鎵外延生長砷化鎵外延層的外延生長過程。晶格完美的新單晶層的過程。對(duì)于半導(dǎo)體集成電路制造中常見的外延技術(shù)，關(guān)于硅外延技術(shù)的典型生長裝置、裝置中的主要組成部分、外延中區(qū)別兩類方式（氫氣還原方式、熱分解方式）可進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)；關(guān)于砷化鎵外延技術(shù)的兩種外延類型、氣相外延工藝中的兩種外延方法（鹵化物外延工藝、氫化物外延工藝）各自的工藝過程和化學(xué)反應(yīng)狀況、液相外延工藝中應(yīng)注意的問題和幾種實(shí)際外延系統(tǒng)的外延原理。在外延分類中，按外延材料不同分類時(shí)所包含的種類及其定義；按器件制作的層次不同分類時(shí)所包含的種類及其定義；按外延外延層與襯底材料相同或不同分類時(shí)所包含的種類及其定義；按外延生長環(huán)境狀態(tài)不同分類時(shí)所包含的種類及其定義；按外延生長機(jī)構(gòu)不同分類時(shí)所包含的種類及其定義。對(duì)砷化鎵外延工藝，主要介紹了三類外延方法中常見的氣相外延工藝和液相外延工藝，在氣相外延工藝中，討論了鹵化物外延工藝和氫化物外延工藝；在液相外延工藝中，介紹了液相外延應(yīng)注意的幾個(gè)問題、介紹了液相外延生長系統(tǒng)（水平生長系統(tǒng)和垂直生長系統(tǒng)），由于水平生長系統(tǒng)較為常用，所以重點(diǎn)介紹了各種水平液相生長系統(tǒng)。對(duì)在集成電路制造中常見的外延工藝做了概述。介紹了外延技術(shù)的分類，由外延材料的不同可分為硅外延、砷化鎵外延等等；由外延層與襯底材料相同否可分為同質(zhì)外延和異質(zhì)外延；由在外延層上還是在襯底上制造器件可分為正外延和負(fù)外延（反外延）；由外延的生長環(huán)境狀態(tài)可分為 液相外延、氣相外延和分子束外延；由外延過程中的生長機(jī)構(gòu)可分為直接外延和間接外延。 第一章襯底材料及襯底制備作業(yè) 思考題3題+習(xí)題3題 第二章： 外延工藝原理 （8學(xué)時(shí)） 167。清楚知道晶片研磨的工藝方法和工藝原理，熟悉兩種研磨方法，知道研磨工藝達(dá)到的目的和要求，能分析影響研磨質(zhì)量的各種因素。 基本要求：熟知半導(dǎo)體集成電路制造對(duì)襯底片的要求，了解襯底制備工藝是如何一步步達(dá)到以上要求的。6化學(xué)拋光利用化學(xué)腐蝕的方法對(duì)襯底表面進(jìn)行去損傷層處理的過程。4 晶片的雙面研磨 –指將晶片置于行星托片中，在上、下磨盤中加壓進(jìn)行雙面研磨的方法。2晶片的厚度公差晶片與晶片之間厚度的差別。硅單晶片的三種拋光方法各自的拋光原理與拋光工藝；三種拋光方法各自的應(yīng)用特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。 課程難點(diǎn)：硅單晶切割的方法與原理；硅單晶切割的要求和注意事項(xiàng)。關(guān)于硅單晶片的拋光，討論了該工藝的作用，主要是去除磨片造成的與磨料粒度相當(dāng)?shù)膿p傷層，以獲得高潔凈的、無損傷的、平整光滑的硅單晶片的鏡面表面；討論了拋光工藝的三種拋光方法，即機(jī)械拋光、化學(xué)拋光和化學(xué)機(jī)械拋光方法。關(guān)于硅單晶體的切割，討論了該工藝的四個(gè)作用：即決定了所切出的硅單晶片的晶向、晶片厚度、晶片平行度和晶片翹度；討論了切割原理：實(shí)際上是利用了刀片上的金剛砂刀刃對(duì)硅單晶棒進(jìn)行脆性磨削，由于切割刀片的高速旋轉(zhuǎn)和緩慢進(jìn)刀，而使硅單晶棒變成了一片一片的硅單晶片；介紹了兩種切割設(shè)備，一種是多用于硅單晶片的切割的內(nèi)圓切割機(jī)，另一種是用于定位面切割的外圓切割機(jī)；最后還給出了硅單晶體的切割的要求和注意事項(xiàng)。 167。清楚光圖定向的方法和原理，能通過合適方法得到晶面解理坑、能通過一定手段得到反射光象、能由反射光象與晶體晶向的關(guān)系分析判定晶向、當(dāng)晶向有偏離時(shí)能通過調(diào)整光圖調(diào)正晶向。 基本要求：了解硅單晶體定向的目的、可采用的方法、定向原理。 6定向切割光圖定向+垂直切割。 4晶格完整區(qū)指晶格結(jié)構(gòu)完整或完美的區(qū)域，該區(qū)域晶格內(nèi)應(yīng)力低，內(nèi)能小。其側(cè)面為解理面。 基本概念： 1 光圖定向用平行光照射單晶體上的晶面解理坑，根據(jù)反射光象判定、調(diào)正晶向的方法。光圖定向中光象與晶向之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。在光圖定向中，顯示晶面解理坑采用了電化學(xué)腐蝕，腐蝕前為什么要進(jìn)行金剛砂研磨？在電化學(xué)腐蝕液中，晶格畸變區(qū)和晶格完整區(qū)各具有不同的性質(zhì)，進(jìn)行了什么不同的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)機(jī)理是什么。最后，討論了光圖定向在常規(guī)集成電路制造中兩種常見的應(yīng)用，定向切割是在一定生長晶向的硅單晶棒上切出所需晶面的硅單晶片；而定位面的制造是為了適應(yīng)器件生產(chǎn)中的定向劃片，指出定向劃片可以獲得大量完整的管芯，定位面為定向劃片提供了劃片的參考平面。粗略的可根據(jù)晶體生長的各向異性定向、根據(jù)晶體解理的各向異性定向、根據(jù)晶體腐蝕的各向異性定向；較精確的可進(jìn)行光圖定向；更精確的可進(jìn)行x光衍射定向。167。清楚知道硅半導(dǎo)體單晶體的外部特征，知道這些外部特征與晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的密切聯(lián)系。清楚硅半導(dǎo)體晶體和砷化鎵半導(dǎo)體晶體的晶體結(jié)構(gòu)，以及它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；知道它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上的相似處和不同處；知道由硅半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)分析引入的兩個(gè)結(jié)論，并清楚它們對(duì)半導(dǎo)體器件制造的指導(dǎo)意義。 基本要求：了解用于半導(dǎo)體器件制造的半導(dǎo)體材料的類型，了解元素半導(dǎo)體材料的類型及構(gòu)成，了解化合物半導(dǎo)體材料的類型及構(gòu)成。 5補(bǔ)償度載流子補(bǔ)償度（雜質(zhì)補(bǔ)償度），記為M。 4少子壽命少數(shù)載流子壽命，它反映了少數(shù)載流子保持其電性的時(shí)間長短，記為τ。 2化合物半導(dǎo)體材料由兩種或兩種以上的元素構(gòu)成的，具有半導(dǎo)體性質(zhì)的材料 。硅單晶體的結(jié)構(gòu)參數(shù)要求；物理參數(shù)要求和電性參數(shù)要求。硅單晶的兩種制備工藝及其工藝分析、工藝過程討論；砷化鎵晶體的兩種制備工藝及其工藝分析、工藝過程討論。最后討論了硅單晶的質(zhì)量參數(shù)（硅襯底材料的選擇），這對(duì)了解硅單晶材料的性能并進(jìn)而在器件的生產(chǎn)中正確的選擇硅襯底材料是至關(guān)重要的。還討論了硅晶體和砷化鎵晶體的制備，硅單晶體通常采用直拉法或懸浮區(qū)熔法進(jìn)行生長；砷化鎵晶體通常采用梯度凝固生長法或液封式直拉法制備。從結(jié)構(gòu)中可知，面間價(jià)鍵密度小的面間同時(shí)面間距大，而面間價(jià)鍵密度大的面間同時(shí)面間距小，由此引入兩個(gè)結(jié)論：面間價(jià)鍵密度小而同時(shí)面間距大的面間，極易被分割，稱為硅晶體的解理面；面間價(jià)鍵密度大同時(shí)面間距小的面間，面間作用力極強(qiáng)，則被看作是不可分割的雙層原子面，即當(dāng)一個(gè)面看待。討論了硅半導(dǎo)體材料和砷化鎵半導(dǎo)體材料的晶體結(jié)構(gòu)，從中可知，雖然硅晶體具有金剛石型晶胞結(jié)構(gòu)，而砷化鎵晶體具有閃鋅礦型晶胞結(jié)構(gòu)，但從晶胞的構(gòu)成和某些性質(zhì)有相似的地方，但 應(yīng)注意其性質(zhì)上的根本區(qū)別。在硅、鍺元素半導(dǎo)體材料中，普遍應(yīng)用的是硅半導(dǎo)體材料；在銻化銦、磷化鎵、磷化銦、砷化鎵等化合物半導(dǎo)體材料中，最常應(yīng)用的是砷化鎵半導(dǎo)體材料。緒論作業(yè)：思考題：2個(gè) 第一章 襯底材料及襯底制備 (6學(xué)時(shí)) 167。知道什么是工藝改革和新工藝的應(yīng)用？什么是環(huán)境條件改革和工藝條件優(yōu)化？為什么要注重情報(bào)和及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)？什么是工業(yè)化大生產(chǎn)？清楚這些問題為什么會(huì)成為半導(dǎo)體器件制造中的關(guān)鍵問題？了解半導(dǎo)體器件制造有冗長的工藝流程，分離器件制造工藝至少有十幾步的工藝流程，集成電路制造工藝至少有二十幾步的制造工藝流程。了解半導(dǎo)體器件制造的工藝分析所涉及的四個(gè)分析內(nèi)容，知道進(jìn)行原始材料分析、外延片質(zhì)量分析、各工序片子參數(shù)分析、工藝條件分析的指導(dǎo)意義；能夠?qū)?yīng)器件的不合格性能參數(shù)，通過上述四項(xiàng)分析進(jìn)行工藝改進(jìn)，從而得到合格性能參數(shù)。了解工藝設(shè)計(jì)所涉及的三部分內(nèi)容中工藝參數(shù)設(shè)計(jì)所包含的具體內(nèi)容；工藝流程設(shè)計(jì)包含的具體內(nèi)容；工藝條件設(shè)計(jì)包含的具體內(nèi)內(nèi)容?；疽螅阂髮W(xué)生了解本課程的性質(zhì)，知道學(xué)好集成電路制造工藝原理對(duì)學(xué)習(xí)專業(yè)課的重要性。6硅平面工藝指由熱氧化工藝、光刻工藝和擴(kuò)散工藝為基礎(chǔ)工藝構(gòu)成的近平面加工工藝。4 晶體三極管的電學(xué)參數(shù)指放大倍數(shù)、結(jié)的擊穿電壓、管子的工作電壓、工作頻率、工作功率、噪聲系數(shù)等。2半導(dǎo)體分離器件各種晶體三極管；各種晶體二極管；各種晶體可控硅。半導(dǎo)體器件制造的質(zhì)量控制須做哪些工作，為什么說通過質(zhì)量控制，器件生產(chǎn)廠家可提高經(jīng)濟(jì)效益、可提高自身產(chǎn)品的競(jìng)爭能力、可提高產(chǎn)品的信譽(yù)度。工藝制造涉及的具體內(nèi)容，工藝線流程與各工序操作流程的區(qū)別。介紹了以典型硅外延平面工藝為基礎(chǔ)的常規(guī)npn外延平面管管芯制造工藝流程和典型 pn隔離集成電路管芯制造工藝流程，并分析了兩種工藝的共同處和不同處。質(zhì)量控制包含分離器件和集成電路的失效機(jī)理研究、可靠性分析和工藝參數(shù)控制自動(dòng)化三部分內(nèi)容。工藝制造包含工藝程序?qū)嵤?、工藝設(shè)備、工藝改革三部分內(nèi)容。介紹了半導(dǎo)體技術(shù)概況，指出半導(dǎo)體技術(shù)是由工藝設(shè)計(jì)、工藝制造、工藝分析和質(zhì)量控制四部分構(gòu)成。綜觀其發(fā)展歷程，由四十年代末的合金工