【正文】 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藝原理到五十年代初的合金擴(kuò)散工藝原理，又由于硅平面工藝的出現(xiàn)而發(fā)展為硅平面工藝原理、繼而發(fā)展為硅外延平面工藝原理，硅外延平面工藝是集成電路制造的基礎(chǔ)工藝；在制造分離器件和集成電路時(shí)，為提高器件和集成電路的可靠性、穩(wěn)定性，引入了若干有實(shí)效的保護(hù)器件表面的工藝，則加入了表面鈍化工藝原理的內(nèi)容；在制造集成電路時(shí)，為實(shí)現(xiàn)集成電路中各元器件間的電性隔離，引入了隔離墻的制造，則又加入了隔離工藝原理的內(nèi)容。指明這些器件（發(fā)光器件和激光器件）和集成電路（光集成電路）多是由化合物半導(dǎo)體為基礎(chǔ)材料的，最常用和最典型的是砷化鎵材料，本課程簡單介紹了砷化鎵材料及其制造器件時(shí)相關(guān)的工藝技術(shù)與原理。由于集成電路的制造技術(shù)是由分離器件的制造技術(shù)發(fā)展起來的，則從制造工藝上看，兩種工藝流程中絕大多數(shù)制造工藝是相通的，但集成電路制造技術(shù)中包含了分離器件制造所沒有的特殊工藝。5． 教學(xué)課時(shí)安排：(按54學(xué)時(shí))課程介紹及緒論 2學(xué)時(shí)第一章 襯底材料及襯底制備 6學(xué)時(shí)第二章 外延工藝 8學(xué)時(shí)第三章 氧化工藝 7學(xué)時(shí)第四章 摻雜工藝 12學(xué)時(shí)第五章 光刻工藝 3學(xué)時(shí) 第六章 制版工藝 3學(xué)時(shí) 第七章 隔離工藝 3學(xué)時(shí) 第八章 表面鈍化工藝 5學(xué)時(shí) 第九章 表面內(nèi)電極與互連 3學(xué)時(shí) 第十章 器件組裝 2學(xué)時(shí)課程教案:課程介紹及序論 （ 2學(xué)時(shí)）內(nèi)容：課程介紹：1 教學(xué)內(nèi)容 、集成電路的制造工藝原理 與光電子技術(shù)相關(guān)的器件、集成電路的制造 參考教材2 教學(xué)課時(shí)安排3 學(xué)習(xí)要求序論：課程內(nèi)容：1 半導(dǎo)體技術(shù)概況 半導(dǎo)體器件制造技術(shù) 半導(dǎo)體器件制造的工藝設(shè)計(jì) 工藝制造 工藝分析 質(zhì)量控制 半導(dǎo)體器件制造的關(guān)鍵問題 工藝改革和新工藝的應(yīng)用 環(huán)境條件改革和工藝條件優(yōu)化 注重情報(bào)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的及時(shí)調(diào)整 工業(yè)化生產(chǎn)2 典型硅外延平面器件管芯制造工藝流程及討論 常規(guī)npn外延平面管管芯制造工藝流程 典型 pn隔離集成電路管芯制造工藝流程 兩工藝流程的討論 有關(guān)說明 兩工藝流程的區(qū)別及原因課程重點(diǎn)：介紹了與電子科學(xué)與技術(shù)中的兩個(gè)專業(yè)方向（微電子技術(shù)方向和光電子技術(shù)方向）相關(guān)的制造業(yè)，指明該制造業(yè)是社會(huì)的基礎(chǔ)工業(yè)、是現(xiàn)代化的基礎(chǔ)工業(yè)，是國家遠(yuǎn)景規(guī)劃中置于首位發(fā)展的工業(yè)。本課程開課時(shí)間暫定在第五學(xué)期。集成電路制造工藝原理課程總體介紹：1． 課程性質(zhì)及開課時(shí)間：本課程為電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（微電子技術(shù)方向和光電子技術(shù)方向）的專業(yè)選修課。本課程是半導(dǎo)體集成電路、晶體管原理與設(shè)計(jì)和光集成電路等課程的前修課程。2． 參考教材：《半導(dǎo)體器件工藝原理》 國防工業(yè)出版社 華中工學(xué)院、西北電訊工程學(xué)院合編《半導(dǎo)體器件工藝原理》（上、下冊）國防工業(yè)出版社 成都電訊工程學(xué)院編著《半導(dǎo)體器件工藝原理》上?？萍汲霭嫔纭栋雽?dǎo)體器件制造工藝》上?？萍汲霭嫔纭都呻娐分圃旒夹g(shù)原理與實(shí)踐》電子工業(yè)出版社《超大規(guī)模集成電路技術(shù)基礎(chǔ)》 電子工業(yè)出版社《超大規(guī)模集成電路工藝原理硅和砷化鎵》 電子工業(yè)出版社 3． 目前實(shí)際教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)：課內(nèi)課時(shí)54學(xué)時(shí)4． 教學(xué)內(nèi)容簡介：本課程主要介紹了以硅外延平面工藝為基礎(chǔ)的，與微電子技術(shù)相關(guān)的器件（硅器件）、集成電路（硅集成電路）的制造工藝原理和技術(shù)；介紹了與光電子技術(shù)相關(guān)的器件（發(fā)光器件和激光器件）、集成電路（光集成電路）的制造工藝原理，主要介紹了最典型的化合物半導(dǎo)體砷化鎵材料以及與光器件和光集成電路制造相關(guān)的工藝原理和技術(shù)。介紹了與微電子技術(shù)方向相關(guān)的分離器件（硅器件 ）、集成電路（硅集成電路）的制造工藝原理的內(nèi)容，指明微電子技術(shù)從某種意義上是指大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的制造技術(shù)。介紹了與光電子技術(shù)方向相關(guān)的分離器件、集成電路的制造工藝原理的內(nèi)容。在課程介紹中，指出了集成電路制造工藝原理的內(nèi)容是隨著半導(dǎo)體器件制造工藝技術(shù)發(fā)展而發(fā)展的、是隨著電子行業(yè)對(duì)半導(dǎo)體器件性能不斷提高的要求（小型化、微型化、集成化、以及高頻特性、功率特性、放大特性的提高）而不斷充實(shí)的。因此，集成電路工藝原理=硅外延平面工藝原理+表面鈍化工藝原理+隔離工藝原理，而大規(guī)模至甚大規(guī)模集成電路的制造工藝，只不過是在摻雜技術(shù)、光刻技術(shù)（制版技術(shù)）、電極制造技術(shù)方面進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)而已。工藝設(shè)計(jì)包含工藝參數(shù)設(shè)計(jì)、工藝流程設(shè)計(jì)和工藝條件設(shè)計(jì)三部分內(nèi)容，其設(shè)計(jì)過程是：由器件的電學(xué)參數(shù)（分離器件電學(xué)參數(shù)和集成電路功能參數(shù)）參照工藝水平進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)；然后進(jìn)行理論驗(yàn)算（結(jié)構(gòu)參數(shù)能否達(dá)到器件的電學(xué)參數(shù)的要求）；驗(yàn)算合格，依據(jù)工藝原理和原有工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。工藝分析包含原始材料分析、外延片質(zhì)量分析、各工序片子參數(shù)分析和工藝條件分析等四部分內(nèi)容，工藝分析的目的是為了工藝改進(jìn)。在介紹、討論、分析的基礎(chǔ)上，指明了半導(dǎo)體器件制造中要注意的幾個(gè)關(guān)鍵問題。 課程難點(diǎn)：半導(dǎo)體器件制造的工藝設(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。半導(dǎo)體器件制造的工藝分析所涉及的四部分內(nèi)容，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、工藝條件分析的意義何在；如何對(duì)應(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)。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)？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？為什么說半導(dǎo)體器件制造有冗長的工藝流程？十幾步的分離器件制造工藝流程與二十幾步的集成電路制造工藝流程有什么區(qū)別？集成電路制造比分離器件制造多出了隔離制作和埋層制作，各自有哪幾步工藝構(gòu)成？各起到什么作用？ 基本概念：1 半導(dǎo)體器件由半導(dǎo)體材料制成的分離器件和半導(dǎo)體集成電路。3 半導(dǎo)體集成電路以半導(dǎo)體（硅）單晶為基片，以外延平面工藝為基礎(chǔ)工藝，將構(gòu)成電路的各元器件制作于同一基片上，布線連接構(gòu)成的功能電路。5晶體三極管的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括所用材料、電性區(qū)各層結(jié)構(gòu)參數(shù)、器件芯片尺寸、外延層結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝片厚度等。7硅外延平面工藝外延工藝+硅平面工藝構(gòu)成的器件制造工藝。掌握半導(dǎo)體器件制造技術(shù)中所涉及的四部分內(nèi)容。了解工藝制造涉及的具體內(nèi)容，知道工藝線流程與各工序操作流程的區(qū)別是什么。知道半導(dǎo)體器件制造的質(zhì)量控制須做哪些工作，能清楚知道通過質(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)品的競爭能力、可提高產(chǎn)品的信譽(yù)度的原因。知道集成電路制造比分離器件制造多出了隔離制作和埋層制作兩大部分，知道制作隔離區(qū)的目的何在？制作埋層區(qū)的目的何在？清楚隔離制作有哪幾步工藝構(gòu)成？知道隔離氧化、隔離光刻和隔離擴(kuò)散工藝各自達(dá)到什目的；清楚埋層制作有哪幾步工藝構(gòu)成？知道埋層氧化、埋層光刻和埋層擴(kuò)散工藝各自達(dá)到什目的。 襯底半導(dǎo)體材料 3學(xué)時(shí)課程內(nèi)容： 1 常用半導(dǎo)體材料及其特點(diǎn) 常用半導(dǎo)體材料 硅材料的特點(diǎn)、純度高 制成的器件能工作在較高溫度下 電阻率選擇范圍寬 其特有的硅外延平面工藝 砷化鎵材料的特點(diǎn) 載流子的低場遷移率高 禁帶寬度更大 能帶結(jié)構(gòu)更接近躍遷型2 硅、砷化鎵的晶體結(jié)構(gòu)及單晶硅體 硅的晶體結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 硅的金剛石型晶胞結(jié)構(gòu) 硅原子沿〈111〉向的排列規(guī)律 砷化鎵的晶體結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 砷化鎵的閃鋅礦型晶胞結(jié)構(gòu) 砷化鎵的〈111〉向六棱柱晶胞 砷化鎵的〈111〉向特點(diǎn) 硅、砷化鎵晶體的制備方法 硅單晶體的制備方法 砷化鎵晶體的制備方法 單晶硅體 單晶硅體呈圓柱狀 單晶硅體上具有生長晶棱3 硅襯底材料的選擇 硅襯底材料的結(jié)構(gòu)參數(shù) 結(jié)晶質(zhì)量 生長晶向 缺陷密度 硅襯底材料的物理參數(shù) 電阻率 少數(shù)載流子壽命 雜質(zhì)（載流子）補(bǔ)償度 硅襯底材料的電性參數(shù) 其它要注意的問題 電阻率不均勻性問題 重金屬雜質(zhì)和氧、碳含量問題 課程重點(diǎn): 本節(jié)主要介紹了半導(dǎo)體器件（半導(dǎo)體分離器件和半導(dǎo)體集成電路）制造中常用的半導(dǎo)體材料。分別介紹了硅半導(dǎo)體材料和砷化鎵半導(dǎo)體材料各自的特點(diǎn)，相應(yīng)的應(yīng)用場合。由硅原子沿〈111〉向的排列規(guī)律可知，在一個(gè)硅晶體的六棱柱晶胞中有七個(gè)相互平行的{111}面；而七個(gè)面構(gòu)成的六個(gè)面間有兩種面間距，其中一個(gè)體現(xiàn)面間距大的特點(diǎn)，另一個(gè)體現(xiàn)面間距小的特點(diǎn)；每一個(gè){111}晶面具有相同的原子面密度；原子平面間是靠共價(jià)鍵連接的，而六個(gè)面間有兩種面間共價(jià)鍵密度，在三個(gè)面間每個(gè)原子均為三鍵連接體現(xiàn)面間價(jià)鍵密度大的特點(diǎn)，在另三個(gè)面間每個(gè)原子均為單鍵連接體現(xiàn)面間價(jià)鍵密度小的特點(diǎn)。砷化鎵晶體中原子沿〈111〉向的排列規(guī)律與硅晶體的相似，只不過砷面和鎵面交替排列（四個(gè)砷面夾著三個(gè)鎵面或四個(gè)鎵面夾著三個(gè)砷面）而已。本節(jié)還對(duì)半導(dǎo)體器件制造最常用的單晶硅體進(jìn)行了討論，可知單晶硅體呈圓柱狀，但在單晶硅體上存在與單晶生長晶向相關(guān)的生長晶棱；因?yàn)榕c硅原子沿生長晶向排列有關(guān)，沿不同晶向生長的單晶硅體上晶棱數(shù)目不同，晶棱對(duì)稱程度也不同。 課程難點(diǎn)：硅單晶的晶體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)分析；砷化鎵晶體的晶體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)分析。硅單晶體的外部特征，導(dǎo)致硅單晶體外部特征與硅單晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)（原子排列規(guī)律）的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析討論。 基本概念： 1 元素半導(dǎo)體材料完全由一種元素構(gòu)成的，具有半導(dǎo)體性質(zhì)的材料 。 3面間共價(jià)鍵密度在相鄰原子面間任取一平行平面，單位面積的共價(jià)鍵露頭數(shù)。它與單晶體中的缺陷和重金屬雜質(zhì)的多少有關(guān)。由于半導(dǎo)體中的雜質(zhì)全部電離，則其反映了半導(dǎo)體材料中反型雜質(zhì)的多少。知道半導(dǎo)體器件制造中最常用的硅半導(dǎo)體材料的特點(diǎn)，知道半導(dǎo)體光學(xué)器件制造中最常用的砷化鎵半導(dǎo)體材料的特點(diǎn)。了解硅半導(dǎo)體單晶體是如何制備的，清楚其不同的制備工藝；知道砷化鎵半導(dǎo)體晶體是如何制備的，及其了解各種制備工藝。知道如何進(jìn)行硅襯底材料的選擇，知道在硅單晶的質(zhì)量參數(shù)中結(jié)構(gòu)參數(shù)包括哪一些、物理參數(shù)包括哪一些、電性參數(shù)是指什么；對(duì)高要求和高性能的集成電路制造，還應(yīng)注意哪些材料的質(zhì)量參數(shù)。 硅單晶的定向 2學(xué)時(shí) 課程內(nèi)容：1 定向的方法 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 光圖定向 x光衍射定向 2 光圖定向的方法與原理 顯示晶面解理坑 晶面解理坑的結(jié)構(gòu)與分布 光向與晶向 光圖定向儀 光圖定向3. 光圖定向器件生產(chǎn)中的應(yīng)用 定向切割 定向劃片及定位面的制造 課程重點(diǎn)：本節(jié)介紹了常規(guī)集成電路制造中硅單晶體定向。本節(jié)主要介紹了常規(guī)集成電路制造中最常用的光圖定向，根據(jù)光圖定向的三個(gè)必備條件，進(jìn)行了顯示晶面解理坑的討論；晶面解理坑的結(jié)構(gòu)與分布的討論；平行光照射晶面解理坑后，得到的反射光象與晶體晶向關(guān)系的討論；討論了常見的光圖定向儀；并對(duì)光圖定向的設(shè)備要求和光圖定向步驟進(jìn)行了討論。 課