物理气相沉积工艺及设备

基于已公开发表的文献以及北方华创物理气相沉积工艺团队二十多年来对物理气相沉积工艺研究的经验和结论，本书系统地介绍了物理气相沉积工艺及设备的问题和解决方案，内容包括集成电路产业简介、等离子体的基本概念、物理气相沉积技术的发展与概述、逻辑芯片制造中的物理气相沉积工艺、封装技术中的物理气相沉积工艺、物理气相沉积设备、磁控技术。

赵晋荣，北京北方华创微电子装备有限公司董事长，教授级高工，北京学者。赵晋荣同志从事集成电路装备行业近40年，主导实施了多项国家科技攻关项目，项目成果填补多项国内空白。曾获得国家科技进步二等奖、国家科技重大专项"突出贡献奖”、"北京市劳动模范”等多项荣誉，入选国家百千万人才工程、科技北京百名领军人才等多项人才计划。

第1章 集成电路产业简介 1
1.1 集成电路简史 1
1.1.1 集成电路的起源 1
1.1.2 集成电路的发展 3
1.2 集成电路芯片分类与封装 6
1.2.1 集成电路芯片分类 6
1.2.2 集成电路芯片封装 6
1.3 集成电路的发展趋势和挑战 7
1.3.1 节点微缩 7
1.3.2 RC延迟和金属薄膜的作用及材料变化 10
1.3.3 摩尔定律与超越摩尔定律 12
参考文献 14
第2章 等离子体的基本概念 16
2.1 等离子体的定义 16
2.2 等离子体的密度和温度 17
2.3 等离子体的准电中性 20
2.3.1 德拜屏蔽与德拜长度 20
2.3.2 朗缪尔振荡与振荡频率 23
2.3.3 等离子体参量与判据 25
2.4 等离子体鞘层 25
2.4.1 鞘层的概念 26
2.4.2 玻姆鞘层判据 27
参考文献 29
第3章 物理气相沉积技术的发展与概述 30
3.1 物理气相沉积技术的基本方法 30
3.1.1 蒸发镀膜 30
3.1.2 离子镀膜 33
3.1.3 溅射镀膜 34
3.1.4 物理气相沉积三种基本方法的特点 35
3.2 磁控溅射技术 36
3.2.1 溅射技术的起源 36
3.2.2 磁控溅射技术的特点 37
3.2.3 溅射率及其影响因素 42
3.2.4 溅射原子 45
3.2.5 集成电路中磁控溅射技术 47
参考文献 55
第4章 逻辑芯片制造中的物理气相沉积工艺 57
4.1 金属栅工艺 58
4.1.1 金属栅工艺的发展历程 58
4.1.2 先金属栅工艺 61
4.1.3 后金属栅工艺 64
4.2 金属硅化物技术 67
4.2.1 金属硅化物技术简介 67
4.2.2 表面预处理 69
4.2.3 钛硅化物和钴硅化物的工艺 72
4.2.4 镍硅化物的工艺 76
4.2.5 硅化物的阻值 80
4.3 铝互连技术 81
4.3.1 铝互连技术的发展历程 81
4.3.2 铝金属化工艺 82
4.3.3 电迁移的基本理论 92
4.3.4 铝互连的可靠性 94
4.4 铜互连技术 97
4.4.1 铜互连技术简介 97
4.4.2 大马士革工艺 98
4.4.3 铜互连中的物理气相沉积 107
4.4.4 铜互连的可靠性 110
4.4.5 铜互连的新技术 112
4.4.6 铜互连的新型材料 117
参考文献 123
第5章 封装技术中的物理气相沉积工艺 131
5.1 封装技术的发展历程 131
5.2 先进封装关键工艺及设备 133
5.2.1 RDL＆UBM工艺 133
5.2.2 TSV工艺 137
5.3 先进封装行业未来展望 141
参考文献 142
第6章 物理气相沉积设备 143
6.1 物理气相沉积设备子模块的构成 143
6.1.1 传输系统 143
6.1.2 去气腔室 147
6.1.3 预清洗腔室 147
6.1.4 溅射沉积腔室 147
6.1.5 附属设备 148
6.2 物理气相沉积设备子系统的构成 149
6.2.1 整机控制系统 149
6.2.2 射频系统 150
6.2.3 真空系统 152
6.2.4 冷却系统 153
6.3 物理气相沉积设备核心部件的设计 153
6.4 工艺评价指标与测量技术 159
6.4.1 工艺评价指标 159
6.4.2 测量技术 160
参考文献 166
第7章 磁控技术 167
7.1 磁控管概述 167
7.1.1 固定式磁控管和旋转式磁控管 168
7.1.2 磁控管设计技术 169
7.2 磁控管的仿真 173
7.2.1 磁场仿真技术简介 173
7.2.2 仿真分析的基本流程 178
7.2.3 相关仿真案例 182
参考文献 190