物理氣相沈積工藝及設備

趙晉榮，北方華創科技集團股份有限公司董事長、執委會主席，北京北方華創微電子裝備有限公司執委會主席，教授級高級工程師，北京學者，北京市勞動模範，全國勞動模範，享受國務院政府特殊津貼。 趙晉榮同誌從事集成電路裝備行業40余年，帶領團隊主導實施了多項國家重點科技攻關項目，成功研制了刻蝕機、物理氣相沈積設備、化學氣相沈積設備、清洗機等多項集成電路專用設備。項目成果填補了多項國內空白，打破了發達國家的技術壟斷，大大縮小了與世界先進水平的差距，推動了我國集成電路裝備的跨越式發展和產業化進步，獲國家科學技術進步獎和北京市科學技術進步獎10余次。 個人獲得過國家科技進步二等獎，北京市科技進步獎一等獎，“十一五”國家科技計劃執行突出貢獻獎，北京市有突出貢獻的科學技術、管理人才，北京市科學技術獎突出貢獻中關村獎等多項榮譽。

第1章 集成電路產業簡介 1
1.1 集成電路簡史 1
1.1.1 集成電路的起源 1
1.1.2 集成電路的發展 3
1.2 集成電路芯片分類與封裝 6
1.2.1 集成電路芯片分類 6
1.2.2 集成電路芯片封裝 6
1.3 集成電路的發展趨勢和挑戰 7
1.3.1 節點微縮 7
1.3.2 RC延遲和金屬薄膜的作用及材料變化 10
1.3.3 摩爾定律與超越摩爾定律 12
參考文獻 14
第2章 等離子體的基本概念 16
2.1 等離子體的定義 16
2.2 等離子體的密度和溫度 17
2.3 等離子體的準電中性 20
2.3.1 德拜屏蔽與德拜長度 20
2.3.2 朗繆爾振蕩與振蕩頻率 23
2.3.3 等離子體參量與判據 25
2.4 等離子體鞘層 25
2.4.1 鞘層的概念 26
2.4.2 玻姆鞘層判據 27
參考文獻 29
第3章 物理氣相沈積技術的發展與概述 30
3.1 物理氣相沈積技術的基本方法 30
3.1.1 蒸發鍍膜 30
3.1.2 離子鍍膜 33
3.1.3 濺射鍍膜 34
3.1.4 物理氣相沈積三種基本方法的特點 35
3.2 磁控濺射技術 36
3.2.1 濺射技術的起源 36
3.2.2 磁控濺射技術的特點 37
3.2.3 濺射率及其影響因素 42
3.2.4 濺射原子 45
3.2.5 集成電路中磁控濺射技術 47
參考文獻 55
第4章 邏輯芯片制造中的物理氣相沈積工藝 57
4.1 金屬柵工藝 58
4.1.1 金屬柵工藝的發展歷程 58
4.1.2 先金屬柵工藝 61
4.1.3 後金屬柵工藝 64
4.2 金屬矽化物技術 67
4.2.1 金屬矽化物技術簡介 67
4.2.2 表面預處理 69
4.2.3 鈦矽化物和鈷矽化物的工藝 72
4.2.4 鎳矽化物的工藝 76
4.2.5 矽化物的阻值 80
4.3 鋁互連技術 81
4.3.1 鋁互連技術的發展歷程 81
4.3.2 鋁金屬化工藝 82
4.3.3 電遷移的基本理論 92
4.3.4 鋁互連的可靠性 94
4.4 銅互連技術 97
4.4.1 銅互連技術簡介 97
4.4.2 大馬士革工藝 98
4.4.3 銅互連中的物理氣相沈積 107
4.4.4 銅互連的可靠性 110
4.4.5 銅互連的新技術 112
4.4.6 銅互連的新型材料 117
參考文獻 123
第5章 封裝技術中的物理氣相沈積工藝 131
5.1 封裝技術的發展歷程 131
5.2 先進封裝關鍵工藝及設備 133
5.2.1 RDL＆UBM工藝 133
5.2.2 TSV工藝 137
5.3 先進封裝行業未來展望 141
參考文獻 142
第6章 物理氣相沈積設備 143
6.1 物理氣相沈積設備子模塊的構成 143
6.1.1 傳輸系統 143
6.1.2 去氣腔室 147
6.1.3 預清洗腔室 147
6.1.4 濺射沈積腔室 147
6.1.5 附屬設備 148
6.2 物理氣相沈積設備子系統的構成 149
6.2.1 整機控制系統 149
6.2.2 射頻系統 150
6.2.3 真空系統 152
6.2.4 冷卻系統 153
6.3 物理氣相沈積設備核心部件的設計 153
6.4 工藝評價指標與測量技術 159
6.4.1 工藝評價指標 159
6.4.2 測量技術 160
參考文獻 166
第7章 磁控技術 167
7.1 磁控管概述 167
7.1.1 固定式磁控管和旋轉式磁控管 168
7.1.2 磁控管設計技術 169
7.2 磁控管的仿真 173
7.2.1 磁場仿真技術簡介 173
7.2.2 仿真分析的基本流程 178
7.2.3 相關仿真案例 182
參考文獻 190