本书介绍当代集成电路设计的系统级前端、布局布线后端及工艺实现三大环节所构成的整体技术的发展，重点着眼于集成电路工艺过程的计算机仿真和计算机辅助设计，以及具体的工具软件和系统的使用。全书共12章，主要内容包括：常规集成平面工艺、集成工艺原理概要、超大规模集成工艺、一维工艺仿真综述、工艺仿真交互设置、工艺仿真模型设置、工艺仿真模拟精度、一维工艺仿真实例、集成工艺二维仿真、二维工艺仿真实现、现代可制造性设计、可制造性设计理念，并提供电子课件和习题解答。     读者对象：本书可作为高等学校电子科学与技术、微电子、集成电路设计等专业的教材，也可供集成电路芯片制造领域的工程技术人员学习参考。

前 言 当代集成电路设计大体分为顶层设计和底层设计两部分。顶层设计泛指系统级描述、仿真、综合与验证环节。底层设计又被称为TCAD设计层次，大体包括布局布线、版图设计与优化、互连设计及寄生参数提取、工艺级仿真及器件物理特性级模拟与验证。可见，底层设计知识与集成电路工艺制程关系密切，是微电子和集成电路设计相关专业学生必备的知识。 面对高速发展的微电子和集成电路设计技术，能使学生在在校期间就具备较全面的知识基础，并强化新技术、新手段、新工具及新理念的学习和实训锻炼，为科研和生产第一线提供人才储备，是当前高等学校的首要任务和重要课题。 本书由典型集成电路工艺原理和技术入手，引出集成电路制造工艺的计算机仿真技术，由浅入深地介绍一维、二维乃至三维工艺仿真技术的发展现状，基于当前国内高校普遍使用的集成电路工艺设计教学与仿真平台（SUPREM-2，山东大学孟堯微电子研发中心推出http://www.sdmy.sdu.edu.cn），重点介绍一维工艺仿真，并涵盖二维工艺仿真和Synopsys所推出的新一代TCAD设计工具等内容。本书重点介绍集成电路工艺的计算机仿真技术，但为使内容保持相对完整和与其他课程的衔接，也简单介绍了原理知识，如集成电路工艺原理和工艺模型等内容，读者可根据具体教学情况酌情取舍。 本书可作为普通高等学校电子科学与技术、微电子技术、集成电路设计与制造等专业的相关课程教材。又因本书定位口径宽、与芯片级设计及芯片产业现状结合紧密，故也供集成电路芯片设计与制造的科研单位和企业的工程技术人员学习、参考。 本课程的学习应在修完半导体物理、半导体器件物理、集成电路工艺原理等课程之后。本书配套电子课件、习题解答，请登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）注册下载。 本书第1～8章由刘睿强主笔，第9、10章由袁勇主笔，第11、12章由林涛主笔。山东大学信息学院教授、孟堯微电子研发中心主任李惠军教授在百忙之中对本书进行了审阅，提出了诸多修改意见，我们在此表示衷心感谢！ 我们特别感谢重庆电子工程职业学院各级领导多年来对我们工作的关心、支持和帮助。在本书的写作和出版过程中，我们还得到了很多专家、学者和同仁的关心和帮助，在此一并向他们表示诚挚的谢意！ 限于作者的水平及成书的时间关系，疏漏之处在所难免，望读者批评指正！ 作 者

绪论 （1） 0-1 半导体及半导体工业的起源 （2） 0-2 半导体工业的发展规律 （3） 0-3 半导体技术向微电子技术的发展 （5） 0-4 当代微电子技术的发展特征 （7） 本章小结 （8） 习题 （8） 第1章 半导体材料及制备 （9） 1.1 半导体材料及半导体材料的特性 （9） 1.1.1 半导体材料的特征与属性 （10） 1.1.2 半导体材料硅的结构特征 （10） 1.2 半导体材料的冶炼及单晶制备 （11） 1.3 半导体硅材料的提纯技术 （13） 1.3.1 精馏提纯SiCl4技术及其提纯装置 （13） 1.3.2 精馏提纯SiCl4的基本原理 （14） 1.4 半导体单晶材料的制备 （15） 1.5 半导体单晶制备过程中的晶体缺陷 （17） 本章小结 （19） 习题 （20） 第2章 集成工艺及原理 （21） 2.1 常规集成电路制造技术基础 （21） 2.1.1 常规双极性晶体管的工艺结构 （21） 2.1.2 常规双极性晶体管平面工艺流程 （23） 2.1.3 常规PN结隔离集成电路平面工艺流程 （24） 2.2 外延生长技术 （25） 2.3 常规硅气相外延生长过程的动力学原理 （27） 2.4 氧化介质制备技术 （31） 2.5 半导体高温掺杂技术 （35） 2.6 常规高温热扩散的数学描述 （39） 2.6.1 恒定表面源扩散问题的数学分析 （40） 2.6.2 有限表面源扩散问题的数学分析 （41） 2.7 杂质热扩散及热迁移工艺模型 （42） 2.8 离子注入低温掺杂技术 （44） 本章小结 （47） 习题 （48） 第3章 超大规模集成工艺 （50） 3.1 当代微电子技术的技术进步 （50） 3.2 当代超深亚微米级层次的技术特征 （51） 3.3 超深亚微米层次下的小尺寸效应 （51） 3.4 典型超深亚微米CMOS制造工艺 （53） 3.5 超深亚微米CMOS工艺技术模块简介 （57） 本章小结 （65） 习题 （66） 第4章 一维工艺仿真综述 （67） 4.1 集成电路工艺仿真技术 （69） 4.2 一维工艺仿真系统 SUPREM-2 （70） 4.3 SUPREM-2的建模 （72） 本章小结 （74） 习题 （75） 第5章 工艺仿真交互设置 （77） 5.1 SUPREM-2工艺仿真输入卡的设置规范 （77） 5.2 SUPREM-2工艺模拟卡的卡序设置 （78） 5.3 SUPREM-2仿真系统的卡语句设置 （79） 5.4 输出/输入类卡语句的设置 （81） 5.5 工艺步骤类卡语句的设置 （83） 5.6 工艺模型类卡语句的设置 （86） 本章小结 （87） 习题 （88） 第6章 工艺模拟系统模型设置 （89） 6.1 系统模型的类型及参数分类 （89） 6.1.1 元素模型 （89） 6.1.2 氧化模型 （90） 6.1.3 外延模型 （91） 6.1.4 特殊用途模型 （91） 6.2 SUPREM-2工艺模拟系统所设置的默认参数值 （92） 本章小结 （94） 习题 （94） 第7章 工艺模拟精度的调试 （95） 7.1 工艺模拟输入卡模型修改语句 （95） 7.2 工艺模拟精度的调试实验 （95） 7.2.1 工艺模拟精度调试实验的设置 （95） 7.2.2 工艺模拟精度调试实验举例 （96） 本章小结 （100） 习题 （100） 第8章 一维工艺仿真实例 （102） 8.1 纵向NPN管芯工序全工艺模拟 （102） 8.1.1 工艺制程与模拟卡段的对应描述 （102） 8.1.2 纵向NPN工艺制程的标准模拟卡文件 （107） 8.1.3 纵向NPN工艺制程模拟的标准输出 （110） 8.2 PMOS结构栅氧工艺模拟实例 （110） 8.3 典型的NPN分立三极管工艺模拟 （114） 8.4 PMOS场效应器件源漏扩散模拟 （114） 8.5 可制造性设计实例一 （115） 8.6 可制造性设计实例二 （116） 8.7 可制造性设计实例三 （117） 8.8 可制造性设计实例四 （119） 本章小结 （120） 习题 （120） 第9章 集成电路工艺二维仿真 （122） 9.1 集成电路工艺二维仿真系统 （122） 9.1.1 TSUPREM-4系统概述 （122） 9.1.2 TSUPREM-4仿真系统剖析 （123） 9.1.3 TSUPREM-4采用的数值算法 （125） 9.2 TSUPREM-4仿真系统的运行 （126） 9.3 TSUPREM-4仿真系统的 人机交互语言 （126） 本章小结 （132） 习题 （133） 第10章 二维工艺仿真实例 （134） 10.1 二维选择性定域刻蚀的实现 （134） 本章小结 （149） 习题 （149） 第11章 可制造性设计工具 （151） 11.1 新一代集成工艺仿真 系统Sentaurus Process （152） 11.1.1 Sentaurus Process简介 （152） 11.1.2 Sentaurus Process的安装及启动 （153） 11.1.3 创建Sentaurus Process批处理卡命令文件 （153） 11.1.4 Sentaurus Process批处理文件执行的主要命令语句 （154） 11.1.5 Sentaurus Process所设置的文件类型 （157） 11.2 Sentaurus Process的仿真功能及交互工具 （158） 11.2.1 Sentaurus Process的仿真领域 （158） 11.2.2 Sentaurus Process提供的数据库浏览器 （159） 11.2.3 Sentaurus Process图形输出结果调阅工具 （160） 11.3 Sentaurus Process所收入的近代模型 （161） 11.3.1 Sentaurus Process中的离子注入模型 （162） 11.3.2 Sentaurus Process中的小尺寸扩散模型 （163） 11.3.3 Sentaurus Process对局部微机械应力变化描述的建模 （163） 11.3.4 Sentaurus Process中基于原子动力学的蒙特卡罗扩散模型 （164） 11.3.5 Sentaurus Process中的氧化模型 （164） 11.4 Sentaurus Process工艺仿真实例 （165） 11.4.1 工艺制程设计方案 （165） 11.4.2 工艺仿真卡命令文件的编写 （168） 11.4.3 仿真实例卡命令文件范本 （177） 11.4.4 工艺制程仿真结果 （181） 11.4.5 工艺仿真结果的分析 （183） 11.5 关于Sentaurus StructureEditor器件结构生成器 （184） 11.5.1 Sentaurus Structure Editor概述 （184） 11.5.2 使用SDE完成由Process到Device的接口过渡 （186） 11.5.3 使用Sentaurus StructureEditor创建新的器件结构 （190） 本章小结 （194） 习题 （194） 第12章 可制造性设计理念 （196） 12.1 纳米级IC可制造性设计理念 （197） 12.1.1 DFM 技术的实现流程 （197） 12.1.2 DFM与工艺可变性、光刻之间的关系 （198） 12.1.3 DFM工具的发展 （200） 12.2 提高可制造性良品率的OPC技术 （201） 12.2.1 光刻技术的现状与发展概况 （201） 12.2.2 关于光学邻近效应 （202） 12.2.3 光学邻近效应校正技术 （203） 12.2.4 用于实现光刻校正的工具软件 （207） 12.3 Synopsys可制造性设计解决方案 （210） 12.3.1 良品率设计分析工具套装 （211） 12.3.2 掩膜综合工具 （212） 12.3.3 掩膜数据准备工具CATSTM （213） 12.3.4 光刻验证及光刻规则检查系统 （213） 12.3.5 虚拟光掩膜步进曝光模拟系统 （214） 12.3.6 TCAD可制造性设计工具 （214） 12.3.7 制造良品率的管理工具 （217） 本章小结 （217） 习题 （218） 参考文献 （219）

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