前言



第1章　概觀半導體製程

1-1　前段製程與後段製程

前段製程安裝元件、配線；後段製程進行組裝、選別、檢驗等8

1-2　元件形成製程(前段製程 FEOL) 1

從晶圓洗淨、氧化到閘極氧化層之形成12

1-3　元件形成製程(前段製程 FEOL) 2

閘極多結晶矽之形成到埋設接觸孔16

1-4　配線形成製程(前段製程 BEOL)

將電晶體等以金屬配線、接續後形成迴路20

1-5　晶圓電路檢查製程

確認埋入晶圓內晶片迴路特性，判定其優、劣24

1-6　組裝製程(後段製程)

將優質的晶片與外埠端子連接，用薄膜來保護晶片26

1-7　選別、檢驗製程(後段製程)

逐個檢查已完成之LSI電力特性、尺寸、外觀28

Column新材料、新技術持續登場29

1-8　製造流程與所使用之裝置

各元件構成零組件之流程概觀30



第2章　前段製程(洗淨 ~ 曝後烤)之主要製程與裝置

2-1　洗淨 1

一般使用藥劑之化學性清除方法40

2-2　洗淨 2

晶圓洗淨技術與新興洗淨技術43

2-3　乾燥

晶圓處理後務必要水洗、乾燥45

2-4　氧化

將晶圓矽表面轉換為矽氧化層47

2-5　化學氣相沈積(CVD) 1

讓反應瓦斯進行化學反應，沉積出膜49

2-6　化學氣相沈積(CVD) 2

ALD與Cat-CVD52

2-7　光阻蝕劑塗佈

圖形(pattern)加工前之光阻蝕劑塗佈54

2-8　預烤

將光阻蝕劑稍微加熱56

2-9　曝光 1

步進機(stepper) 、掃描機(scanner)、液浸曝光裝置57

2-10　曝光 2

EUV與圖形解析度提升技術59

2-11　曝光 3

電子束曝光裝置62

Column曝光裝置方式63

2-12　顯像．曝後烤

在光阻蝕劑上製作圖形，燒刻64



第3章　前段製程(乾式蝕刻~金屬鍍膜) 之主要製程與裝置

3-1　乾式蝕刻 1

反應性離子蝕刻裝置 72

3-2　乾式蝕刻 2

非等向性蝕刻與等向性蝕刻74

3-3　抗蝕劑剝離．灰化

去除不要之光阻蝕劑76

3-4　CMP

表面研磨、平坦化78

3-5　濕式蝕刻

整體蝕刻之主要用途80

Column矽化物技術82

3-6　不純物質(雜參)導入裝置 1

離子佈植83

Column離子佈植光罩84

3-7　不純物質(雜參)導入裝置 2

新的不純物質導入技術85

3-8　氧化層蝕刻(反蝕刻)

閘極側璧以自我對準方式形成絕緣膜87

3-9　PVD(物理氣相沉積)裝置 1

濺鍍88

3-10　PVD(物理氣相沉積)裝置 2

各種PVD技術91

3-11　熱處理(退火)

非活性氣體中之晶圓熱處理93

3-12　鍍膜

將配線用的銅金屬做全面性的鍍膜95

3-13　其他技術．裝置 1

磊晶沉積、熱擴散97

3-14　其他技術．裝置 2

絕緣膜塗佈、奈米壓印99



第4章　後段製程(切割~接合) 之主要製程與裝置

4-1　封裝 1

封裝的種類與特徵108

4-2　封裝 2

從實裝技術來看半導體封裝的趨勢112

Column為何需要高密度實裝技術115

4-3　LSI後段製程方法

將LSI裝置以封裝方法收?116

4-4　研磨

薄化矽晶圓118

4-5　切割

將矽晶圓分割為單個積體電路120

Column藉由超純水洗淨破壞半導體晶片的靜電123

4-6　黏晶

將分割後的半導體晶片搭載於封裝基板124

4-7 　打線接合

將分割後的半導體晶片與外部電力連接126

Column未來的新型態打線接合技術129

4-8　無接線接合

將半導體晶片與外部電力以無接線方式接合130



第5章　後段製程(樹脂封裝、端子加工、檢查)之主要製程與裝置

5-1　樹脂封裝 1

導線架型封裝之傳送模塑樹脂封裝裝置140

Column為何無鉛對環境保護來說是必要的？142

5-2　樹脂封裝 2

僅有基板單邊設有縫細，可以樹脂封裝金屬方式注入樹脂144

5-3　導線架式封裝端子加工

鍍、導線成形裝置146

5-4　BGA式封裝端子加工

附有球型、封裝切斷．分離152

5-5　標記(Marking)

於封裝產品上標記姓名與地址154

5-6　無接線接合中具有代表性之後段製程製造方法案例

TBGA與FCBGA 156

5-7　3D晶片堆疊構裝

晶片堆疊之高密度、高性能化160

Column何謂半導體~機器組合系統之統合設計163

5-8　晶圓階段之封裝

後段製程中，直接以擴散製程製造晶圓的方式

Column裸晶封裝所需要的KGD167

5-9　半導體檢查製程

LSI檢查168



索引 176



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序



21世紀的今日，資訊化的浪潮正衝擊整個世界。



　　使用個人電腦的網際網路、以行動電話為代表的行動儀器等，皆以相當快的速度普及，從資訊與家電業的茁壯，資訊化的波浪已拍打著業界與一般的社會活動，甚至於個人的生活，而使人感受深切。



　　另外，作為網路中每一個要角的電子儀器，也隨著日益多功能化、高性能化而逐漸的塑造出另一個新貌，成為更具智慧且更為複雜的系統。



　　之所以能夠出現這種電子儀器，或者使電子儀器帶來進步，其基石則為作為核心主角的關鍵元件─半導體以及藉由半導體而開花結果的「積體電路（IC）」。



　　半導體就如同「米」或「原油」一般，已廣泛地滲透於整個社會，而成為現代社會的主要支柱之一。但除了一部份人士之外，相信絕大部分的人都尚未清楚了解半導體的實體。



　　因此，依據本人長期在半導體產業中接觸的經驗與體驗，嘗試編寫這本書，希望能使更多的人能夠對半導體（IC）有更深一層的認識。



　　當所有的相關技術皆已深具基礎之後，才有可能在專門技術上深耕，「彙集各種技術」之後，才能夠誕生半導體。本書中的內容至少已掌握這一原則，也希望能夠作為對半導體已具有一定基礎者的參考資料。



　　最後，對於執筆本書編寫之際給予熱誠鼓勵的朋友們一併上謝忱。

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