半導體：指導電能力介於導體和非導體之間的元素和化合物。 半導體材料：鍺、矽、砷化鎵、鉿。 其電效應可藉摻雜不同原子與濃度梯度來控制 P 型：摻雜 3 價元素，形成電洞多 N 型：摻雜 5 價元素，形成電子多 矽：可在 150 ℃下運作，具二氧化矽是一種優良的絕緣體， 可用做絕緣與保護之目的。 砷化鎵：具發光能力，可耐熱至 200 ℃，可製造雷射與 LED ， 缺點是成本較高，製程複雜，難生長出高品質氧化薄膜。

晶圓製備 摻 雜

精煉過程： (1) 氧化矽和碳放入電氣爐中加熱可得純度 98% 的多晶矽 (2) 多晶矽透過氫氣之純化與分解可得純矽 柴可斯基法： 將種晶浸入熔融的矽液中，在旋轉時慢慢拉出，可拉出 長超過一公尺，直徑約 2~8 吋之單晶晶錠。 缺點：無法正確控制晶錠直徑。

晶圓製備： (1) 晶錠切片：切成 0.5mm 厚之晶圓 (Wafer) 厚度、弓形度及撓曲度為製程管製制要點。

晶圓製備： (2) 後處理：以鑽石切割刀在晶圓上切出晶粒 最後需將切割過程所產生的刀痕，邊緣形狀與外徑尺寸進行 研磨、拋光與清洗。 化學機械研磨： (1) 結合化學加工與精密拋光兩種加工法。 (2) 利用強酸或強鹼，在矽晶圓表面腐蝕出一層薄而軟的氧化層 再利絨布拋光拋除之氧化層，重複步驟，一直加工到所需表面 粗糙度為止。 (3) 優點：加工過程可全自動化，節省大量人力。 (4) 缺點：需大量清水清洗，廢液之污染性極高。

( 黃上灰下 ) 留下灰 光阻下之薄膜會留下

光阻下不會被摻雜

薄膜之種類： (1) 絕緣型薄膜 (2) 導電型薄膜 種類用途材料 絕緣型作為擴散及離子植入的遮罩之 用，並可保護半導體的表面 二氧化矽、磷矽玻 璃 (PSG) 與氮化矽 導電型元件的內部連線金、鋁

金屬在真空中藉由鎢絲或電子束加熱蒸發後沈積於矽晶片上

在真空中以高能量的氬離子撞擊靶材，使原子撞離後沈積於矽晶 片上，此法可得到非常均勻的覆層。

兩不同分子經碰撞後 ( 產生反應或分解決， 產生固態的生成物沈積於加熱的矽晶片 例如：矽甲烷或氯矽甲烷的氧化作用就可得到二氧化矽的沈積。

低壓 CVD 的優點： (1) 較常壓有更高的生產率 (2) 一次可鍍層數百個晶片 (3) 薄膜均勻度較優良

電漿增強化學氣相沈積法： 具有沈積期間所需溫度較低之優點。 磊晶法： 以基板充當為種晶，以產生結晶的方法 優點：高純度 缺點：長晶速率和生產速率較低

氧化： 藉氧氣和基板材料的反應作用，而長出一層氧化膜的方法。 特性：可獲得較沈積法更高純度之薄膜。 僅適用薄膜成分為基板之氧化物。 常用於二氧化矽的薄膜製備，此薄膜之用途為：摻雜遮罩、元 件絕緣與表面保護層。 氧化層從矽的外表生 長，故有部分的矽基 板被消耗，氧化物的 厚度與被消耗的矽之 數量比約 1 ： 0.44

種類製法 乾式將基板放在氧氣環境下，加熱到 900~1200 ℃，使 其形成氧化層 濕式應用水蒸氣當氧化劑，有較高的生成速率但氧化 物密度較低 混合式結合上述兩種方法。獲得上述兩種之優點。 選擇性基板僅需部份被氧化時，利用氮化矽 ( 可抑制氧與 水蒸氣穿透性 ) 罩蓋不需氧化區域。

光阻由結合劑 ( 樹脂 ) 、感光劑及溶劑等成分混合而成 利用 CAD 設計

目的：將光阻內之溶劑驅除並硬化 方法：在 100 ℃烤爐內烘烤 10~30 分鐘

目的：將光罩上的圖案移轉到光阻上 正片：光罩與光阻之圖案相同 負片：光罩與光阻之圖案互補

目的：強化並增進光阻的附著力 方法：將晶片置於 150~200 ℃的紫外線下烘乾，以韌化光阻， 使其能承受高能離子植入與乾式濕刻。

未被光阻所覆蓋的薄膜要被蝕除，最後將晶片浸入溶劑內以 去除光阻。

目的：將晶圓上未受光阻保護的薄膜除去，以留下所需線路圖 方法：

(1) 濕式：將晶片浸入氫氟酸 (HF) 中，使其產生等向性蝕刻， 其缺點為腐蝕速率非常慢，易產生過切現象，電路線條之精 度較差。 (2) 乾式：具有高度的方向性，設備較昂貴。 a. 濺擊蝕刻：利用氬氣離子來轟擊去除材料 b. 電漿蝕刻：利用輻頻 (RF) 激發所產生的氯或氟離子氣體電 漿來去除材料 c. 反應性離子蝕刻：採用動量移轉與化學反應來去除材料

( 摻雜 Doping) 摻雜：在不受二氧化矽保護的矽基板上加入適當的摻雜原子 以便產生 n 型或 p 型半導體，其方法有擴散法與離子植入法 擴散法：在 800~1200 ℃高溫下使基板與含有摻雜原子的氣體 接觸，摻雜原子經由擴散作用慢慢進入基板表面，此法費用 較便宜，但有高度的等向性，為早期之方法。

離子植入法： ( 真空中運作 ) 先將欲摻雜的原子離子化 ( 形成離子源 ) ，再利用數百萬電子 伏特的高壓電場加速器，將此離子強力植入矽基板內，為非 等向性摻雜法，較易控制植入深度與區域，現今 IC 製程皆使 用此法。

上述過程經由多次反覆作用後，必須以低電阻且與絕緣的二 氧化矽層有良好附著力之金屬導線 ( 鋁或鎢 ) 作內部連接，此 過程稱之為金屬化。 多個金屬化薄層中需由介 ( 電 ) 層所隔絕

測試： 利用電腦控制的探針台測試晶圓上每個電路是否正常，將功 能異常的部分以墨滴標記。再利用鑽石薄鋸從晶圓上切下晶 粒，並挑出切割時有損壞的與有墨滴的晶粒拋棄。 切割晶粒時，鄰近晶外側的部分因幾何形狀的關係而無法形 成完整的晶粒而造成浪費，所以晶圓直徑愈小者，浪費愈多， 12 吋晶圓廠較 8 吋晶圓廠進步 鍵結： (1) 利用環氧樹脂將晶粒固著於穩固的基底。 (2) 利用邊為 100~125 μm 之銲墊包圍住晶粒。 (3) 利用熱壓、或超音波銲接法使銲墊與導線 ( 金或鋁 ) 接合 封裝： 材料：熱塑性塑膠、環氧基樹脂或陶瓷 考慮因子：晶片尺寸、延伸接頭數量、操作環境、熱散失及 功率需求。 構裝目的：電力傳送、訊號傳送、熱去除、電路保護

構裝完成後，晶片需加以標記，並作最終測試

誤差標準工法 mm 一般機械加工 0.01mm( 一條 ) 傳統加工 微米 (μm) 微放電加工 奈米 (nm) 鑽石刀具切割之線寬可達奈米級。 埃 (A)=10 -6 m 薄膜技術

表面精光： 藉低速摩擦作用之無屑加工，粗度可達 0.2 μm 以下，精度可 達 1 μm ，可使產品外表美觀光亮，尺寸更加精確。 種類原理說明用途、特性 搪磨 ( 搪光 ) 搪磨頭在孔內以低轉速 低進給作往復螺旋運動 孔徑切削加工後之畸形矯正 汽車汽缸內乙孔壁精光 研磨 ( 研光 ) 將工件置於兩相對旋轉 運動磨盤，並加入粉級 磨料與切削劑， 為鏡面處理法 可產生正確的平面 ( 真平度 ) 超級精磨 ( 超光製 ) 利用磨石與工件相接觸， 在低壓、低速微小震動 下，進行磨光作業 最精確、最精細之表面加工 法，用於塊規及精密儀器。 滾筒磨光 ( 滾磨 ) 將小工件、氧化鋁磨料 及切削劑裝入旋轉或震 動容器中，使其互相撞 擊 可增加疲勞強度、表面硬度、 用於小工件之去砂、除銹、 去毛邊之工作

種類原理說明用途、特性 拋光與擦 光 將粉狀之糊狀磨料，膠敷於 布輪、棉輪上，以除去擦痕 或毛邊 電鍍前常施以擦光處 理，可使電鍍層均勻 細緻 砂紙磨光 機 藉皮帶式砂紙，在平面或曲 面上研磨，增進工件之光度 超音波研 磨 以 25 萬次 / 分振動頻率來驅 動超音波研磨器上之油石， 藉以研磨工件表面 精密模具、溝槽、毛 邊之修整。 噴砂利用壓縮空氣之高壓噴流或 旋轉之離心力，推動無數小 鋼珠或細磨料，以高速而密 集方式打擊在金屬表面上， 使工件表面產生壓應力 消除工件應力集中、 增進疲勞強度及消除 產品毛邊、銹片