半导体制程简介
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課本P.268
回目次
13-1
半導體製程簡介
一、概述
1.半導體、電路與積體電路
積體電路，如圖13－2所示。
課本P.269
回目次
13-1
半導體製程簡介
一、概述
2.無塵室
(1)半導體及IC的製作需要在無塵室中進行。
(2)製程中最大的汙染源是工作人員，因此必須穿著 全身包覆的無塵衣。 (3)無塵室的空氣必須以高效能空氣微粒濾網 ( HEPA ) 過濾，溫度控制在23℃、相對溼度在45％最為適 宜。 (4)奈米（nm）是長度單位，為10-9公尺（m），即 1nm＝ 0.000000001m。
課本P.270
回目次
13-1
半導體製程簡介
二、半導體製程
矽晶圓製作IC
矽在地球上的含量占25%，僅次於氧。
將矽砂經過一連串的精煉過程後，可以製作成 半導體材料及IC，流程如圖13－4所示。
課本 P.270~271
回目次
13-1
半導體製程簡介
二、半導體製程
矽晶圓製作IC 1.晶棒與晶圓
(1)現況概述： 由矽砂提煉成矽晶棒的最後一關，使用柴氏或稱 CZ製程（Czochralski process），操作方法如圖13－5所示。
(2)微影製程：
①光阻塗布 光阻是一種感光材料，由感光劑、樹脂及溶劑 混合而成。
依成分分為
正光阻：不溶於顯影液 負光阻：易溶於顯影液 解析度較佳！
課本P.275
回目次
13-1
半導體製程簡介
(2)微影製程：
13-1
半導體製程簡介
(1)薄膜製作：
②氧化薄膜 IC製程中二氧化矽是最常使用的氧化薄膜。
製作的方法
乾式氧化（高品質） 溼式氧化（高效率） 以乾→溼→乾的順序來提高生產率製作高 品質的二氧化矽薄膜。
課本P.274~275
回目次
13-1
半導體製程簡介
(2)微影製程： 光罩
一片印製有線路、元件圖案的透明石英玻璃。
b.耐高溫
c.表面易形成絕緣的二氧化矽
• 矽為現今主要的半導體材料！
課本P.268
回目次
13-1
半導體製程簡介
一、概述
(1)半導體： 半導體產品，如圖所示。
課本P.268
回目次
13-1
半導體製程簡介
一、概述
1.半導體、電路與積體電路
(1)半導體： 砷 化 鎵 適 用 於 製 作 雷 射 二 極 體 及 發 光 二 極 體 ( Light emitting diode，LED ) 的材料。 常用的摻雜劑有帶正電的硼及帶負電的磷或砷。 加入硼則稱為p型半導體，加入磷或砷則稱為n型 半導體。
第十三章 新興製造技術
13-1 半導體製程簡介 13-2 微細製造簡介
13-3 其他製造技術
總目次
13-1
半導體製程簡介
一、概述
1.半導體、電路與積體電路 材料以導電能力，可以分為
(1)導體
(2)半導體
(3)絕緣體
課本P.268
回目次
13-1
半導體製程簡介
一、概述
(1)半導體： 導電能力介於導體和絕緣體之間的材料，就稱之 為半導體。 半導體材料主要有鍺、矽及砷化鎵。 矽的優點： a.原料便宜
B.化學氣相沉積：CVD（Chemical vapor deposition ）
課本P.274
回目次
13-1
半導體製程簡介
(1)薄膜製作：
①氣相沉積薄膜 C.磊晶 使沉積薄膜的結晶方向與基材（晶圓）相 同或直接相關的一種薄膜製作方法。 磊晶薄膜的雜質少，製成的元件效能較高。
課本P.274
回目次
二、半導體製程
矽晶圓製作IC 2. IC中的線路及元件製作
(1)薄膜製作： 薄膜的製作通常採用氣相沉積和氧化等方法。 ①氣相沉積薄膜 A.物理（PVD） B.化學氣相沉積（CVD） C.磊晶
課本P.273~274
回目次
13-1
半導體製程簡介
(1)薄膜製作：
①氣相沉積薄膜 A.物理氣相沉積：PVD（Physical vapor deposition）
晶圓片直徑朝大尺度展（3～12吋）
課本P.273
回目次
13-1
半導體製程簡介
二、半導體製程
矽晶圓製作IC 1.晶棒與晶圓 (4)發展狀況：
單顆IC的面積通常只有數mm2很少有大於1cm2 的尺度。
一片直徑12吋的晶圓面積，可以同時製作出數百 個或數千顆IC。 最後再以鑽石砂輪或雷射分割成單顆IC進行封裝。
B.化學氣相沉積：CVD（Chemical vapor deposition ） 圖13－7所示的常壓式與低壓式二種化學氣相沉 積爐。
圖13－7 常壓式與低壓式化學氣相沉積爐
課本P.274
回目次
13-1
半導體製程簡介
(1)薄膜製作：
①氣相沉積薄膜 低壓式的爐體為密閉設計，可節省大量反應 用的化學氣體。 生產率高且膜厚均勻。 常用於多晶矽、氮化矽及二氧化矽等薄膜的 沉積。
課本P.269
回目次
13-1
半導體製程簡介
一、概述
2.無塵室
以IC的製程技術而言，其單一線路寬度可細小至 20nm以下，如圖13－3為IC製程尺度。
課本P.269
回目次
13-1
半導體製程簡介
一、概述
3.摩爾定律（Moore's law）
(1)「IC 中可容納的電晶體數每隔18 個月就能增加1 倍，從而使性能也提升1 倍」 (2)預測未來製程微小至7nm後，此定律將不再適用。
課本P.272
回目次
13-1
半導體製程簡介
二、半導體製程
矽晶圓製作IC 1.晶棒與晶圓
(2)矽晶棒的製作： 如圖13－5（續）為晶圓切片與化學機械研磨。
課本P.272
回目次
13-1
半導體製程簡介
二、半導體製程
矽晶圓製作IC 1.晶棒與晶圓
(3)晶圓的製作：圖13－6為不同直徑的晶圓片。
圖13－6
課本P.273
回目次
13-1
半導體製程簡介
二、半導體製程
矽晶圓製作IC 2. IC中的線路及元件製作
IC依功能及使用目的，進行線路及半導體元件的 設計並製作於晶圓表層。
過程：薄膜製作→微影製程→蝕刻→離子植入。
重複上述過程，進行不同位置的線路及元件製作。
課本P.273
回目次
13-1
半導體製程簡介
影像呈現的形式
正片光罩：線路部分透光（其餘部分不透光） 負片光罩：線路部分不透光（其餘皆透光）
課本P.275
回目次
ห้องสมุดไป่ตู้3-1
半導體製程簡介
(2)微影製程：
將光罩上的線路、元件圖案，投影至晶圓表面，以 便後續蝕刻出圖案。
微影製程步驟
光阻塗布 曝光 顯影
課本P.275
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13-1
半導體製程簡介
回目次
13-1
半導體製程簡介
一、概述
1.半導體、電路與積體電路
積體電路，如圖13－2所示。
課本P.269
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13-1
半導體製程簡介
一、概述
2.無塵室
(1)半導體及IC的製作需要在無塵室中進行。
(2)製程中最大的汙染源是工作人員，因此必須穿著 全身包覆的無塵衣。 (3)無塵室的空氣必須以高效能空氣微粒濾網 ( HEPA ) 過濾，溫度控制在23℃、相對溼度在45％最為適 宜。 (4)奈米（nm）是長度單位，為10-9公尺（m），即 1nm＝ 0.000000001m。
課本P.270
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13-1
半導體製程簡介
二、半導體製程
矽晶圓製作IC
矽在地球上的含量占25%，僅次於氧。
將矽砂經過一連串的精煉過程後，可以製作成 半導體材料及IC，流程如圖13－4所示。
課本 P.270~271
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13-1
半導體製程簡介
二、半導體製程
矽晶圓製作IC 1.晶棒與晶圓
(1)現況概述： 由矽砂提煉成矽晶棒的最後一關，使用柴氏或稱 CZ製程（Czochralski process），操作方法如圖13－5所示。
(2)微影製程：
①光阻塗布 光阻是一種感光材料，由感光劑、樹脂及溶劑 混合而成。
依成分分為
正光阻：不溶於顯影液 負光阻：易溶於顯影液 解析度較佳！
課本P.275
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13-1
半導體製程簡介
(2)微影製程：
13-1
半導體製程簡介
(1)薄膜製作：
②氧化薄膜 IC製程中二氧化矽是最常使用的氧化薄膜。
製作的方法
乾式氧化（高品質） 溼式氧化（高效率） 以乾→溼→乾的順序來提高生產率製作高 品質的二氧化矽薄膜。
課本P.274~275
回目次
13-1
半導體製程簡介
(2)微影製程： 光罩
一片印製有線路、元件圖案的透明石英玻璃。
b.耐高溫
c.表面易形成絕緣的二氧化矽
• 矽為現今主要的半導體材料！
課本P.268
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13-1
半導體製程簡介
一、概述
(1)半導體： 半導體產品，如圖所示。
課本P.268
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13-1
半導體製程簡介
一、概述
1.半導體、電路與積體電路
(1)半導體： 砷 化 鎵 適 用 於 製 作 雷 射 二 極 體 及 發 光 二 極 體 ( Light emitting diode，LED ) 的材料。 常用的摻雜劑有帶正電的硼及帶負電的磷或砷。 加入硼則稱為p型半導體，加入磷或砷則稱為n型 半導體。
第十三章 新興製造技術
13-1 半導體製程簡介 13-2 微細製造簡介
13-3 其他製造技術
總目次
13-1
半導體製程簡介
一、概述
1.半導體、電路與積體電路 材料以導電能力，可以分為
(1)導體
(2)半導體
(3)絕緣體
課本P.268
回目次
13-1
半導體製程簡介
一、概述
(1)半導體： 導電能力介於導體和絕緣體之間的材料，就稱之 為半導體。 半導體材料主要有鍺、矽及砷化鎵。 矽的優點： a.原料便宜
B.化學氣相沉積：CVD（Chemical vapor deposition ）
課本P.274
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13-1
半導體製程簡介
(1)薄膜製作：
①氣相沉積薄膜 C.磊晶 使沉積薄膜的結晶方向與基材（晶圓）相 同或直接相關的一種薄膜製作方法。 磊晶薄膜的雜質少，製成的元件效能較高。
課本P.274
回目次
二、半導體製程
矽晶圓製作IC 2. IC中的線路及元件製作
(1)薄膜製作： 薄膜的製作通常採用氣相沉積和氧化等方法。 ①氣相沉積薄膜 A.物理（PVD） B.化學氣相沉積（CVD） C.磊晶
課本P.273~274
回目次
13-1
半導體製程簡介
(1)薄膜製作：
①氣相沉積薄膜 A.物理氣相沉積：PVD（Physical vapor deposition）
晶圓片直徑朝大尺度展（3～12吋）
課本P.273
回目次
13-1
半導體製程簡介
二、半導體製程
矽晶圓製作IC 1.晶棒與晶圓 (4)發展狀況：
單顆IC的面積通常只有數mm2很少有大於1cm2 的尺度。
一片直徑12吋的晶圓面積，可以同時製作出數百 個或數千顆IC。 最後再以鑽石砂輪或雷射分割成單顆IC進行封裝。
B.化學氣相沉積：CVD（Chemical vapor deposition ） 圖13－7所示的常壓式與低壓式二種化學氣相沉 積爐。
圖13－7 常壓式與低壓式化學氣相沉積爐
課本P.274
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13-1
半導體製程簡介
(1)薄膜製作：
①氣相沉積薄膜 低壓式的爐體為密閉設計，可節省大量反應 用的化學氣體。 生產率高且膜厚均勻。 常用於多晶矽、氮化矽及二氧化矽等薄膜的 沉積。
課本P.269
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13-1
半導體製程簡介
一、概述
2.無塵室
以IC的製程技術而言，其單一線路寬度可細小至 20nm以下，如圖13－3為IC製程尺度。
課本P.269
回目次
13-1
半導體製程簡介
一、概述
3.摩爾定律（Moore's law）
(1)「IC 中可容納的電晶體數每隔18 個月就能增加1 倍，從而使性能也提升1 倍」 (2)預測未來製程微小至7nm後，此定律將不再適用。
課本P.272
回目次
13-1
半導體製程簡介
二、半導體製程
矽晶圓製作IC 1.晶棒與晶圓
(2)矽晶棒的製作： 如圖13－5（續）為晶圓切片與化學機械研磨。
課本P.272
回目次
13-1
半導體製程簡介
二、半導體製程
矽晶圓製作IC 1.晶棒與晶圓
(3)晶圓的製作：圖13－6為不同直徑的晶圓片。
圖13－6
課本P.273
回目次
13-1
半導體製程簡介
二、半導體製程
矽晶圓製作IC 2. IC中的線路及元件製作
IC依功能及使用目的，進行線路及半導體元件的 設計並製作於晶圓表層。
過程：薄膜製作→微影製程→蝕刻→離子植入。
重複上述過程，進行不同位置的線路及元件製作。
課本P.273
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13-1
半導體製程簡介
影像呈現的形式
正片光罩：線路部分透光（其餘部分不透光） 負片光罩：線路部分不透光（其餘皆透光）
課本P.275
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ห้องสมุดไป่ตู้3-1
半導體製程簡介
(2)微影製程：
將光罩上的線路、元件圖案，投影至晶圓表面，以 便後續蝕刻出圖案。
微影製程步驟
光阻塗布 曝光 顯影
課本P.275
回目次
13-1
半導體製程簡介