看圖讀懂半導體製造裝置

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

 

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。