電學(xué)半導(dǎo)體制程及原理-展示頁(yè)
2025-06-25 15:39本頁(yè)面
【正文】 屬二半導(dǎo)體接觸等金屬層的形成。其他用途包括電容及高電阻的制作。低能階接面元件中為接觸材料。→Si3N4+6HCl+6H2電漿PCVD程序中，氮化硅由硅烷與氨在氫電槳中反應(yīng)或是硅烷在放電氮?dú)庵猩桑磻?yīng)式如下：SiH4+NH3→SiNH+3H22SiH4+H2→2SiNH十3H2硅晶聚合物，或稱聚合硅，在Metal Oxide Semiconductor(MOS)元件中用作閘極接線材料。其分解反應(yīng)為：Si(OC2H5)4→SiO2+副產(chǎn)物高溫附著(900℃)，二氧化硅由二氯硅烷(SiCl2H2)與笑氣(N2O)在低壓下形成：SiCl2H2+2N2O→SiO+2N2+2HCI氮化硅層可用作保護(hù)元件，方可作為硅氧化作用時(shí)的遮蔽層，覆蓋不欲氧化的硅晶部分，氮化硅的附著是在中等溫度(750℃)LPCVD程序或低溫(300℃)電漿CVD程序中形成。二氧化硅層可使用不同的附著方法，其中低溫附著(300~500℃)之氧化層由硅烷、雜質(zhì)及氧氣形成。三種常用的附著方法是:大氣壓下化學(xué)蒸氣附著(CVD)，低壓化學(xué)蒸氣附著(LPCVD)及電漿化學(xué)蒸氣附著(PCVD，或電漿附著)。氯包含在氯氣、氯化氫HCl或二氯乙烷中，其將SiSiO2，接合面的雜質(zhì)反應(yīng)成揮發(fā)性氯化物，多余的氯會(huì)增加介質(zhì)的崩潰強(qiáng)度，減低接合面缺陷密度。與場(chǎng)氧化層(field oxide)，此二層均由熱氧化程序制造。為制成不同的元件及集成電路，在芯片長(zhǎng)上不同的薄層，這些薄層可分為四類:熱氧化物，介質(zhì)層，硅晶聚合物及金屬層。各主要制程單元概述如下： 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上、中、下游完整制造流程制程單元集成電路的制造過(guò)程主要以晶圓為基本材料，經(jīng)過(guò)表面氧化膜的形成和感光劑的涂布后，結(jié)合光罩進(jìn)行曝光、顯像，使晶圓上形成各類型的電路，再經(jīng)蝕刻、光阻液的去除及不純物的添加后，進(jìn)行金屬蒸發(fā)，使各元件的線路及電極得以形成，最后進(jìn)行晶圓探針檢測(cè)。而晶圓切割、構(gòu)裝業(yè)系將制造完成的晶圓，切割成片狀的晶粒(dice)，再經(jīng)焊接、電鍍、包裝及測(cè)試后即為半導(dǎo)體成品。此類硅芯片再經(jīng)過(guò)研磨加工及多次磊晶爐(Epitaxial reactor)則可制成研磨晶圓成長(zhǎng)成為磊晶晶圓，其用途更為特殊，且附加價(jià)值極高。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可區(qū)分為材料加工制造、晶圓之集成電路制造(wafer fabrication)(中游)及晶圓切割、構(gòu)裝(wafer package)等三大類完整制造流程。在1950年代早期，鍺為主要半導(dǎo)體材料，但鍺制品在不甚高溫情況下，有高漏失電流現(xiàn)象。半導(dǎo)體各種產(chǎn)品即依上述基本原理，就不同工業(yè)需求使用硅晶圓、光阻劑、顯影液、酸蝕刻液及多種特殊氣體為制程申的原料或添加物等，以完成復(fù)雜的集成電路制作。受體(P型)當(dāng)將三價(jià)的雜質(zhì)(如硼)加入純硅中，僅可填滿三個(gè)共價(jià)鍵，第四個(gè)空缺形成一個(gè)電洞。因貢獻(xiàn)一個(gè)額外的電子載子，稱為施體(donor)，(C)。(a),(b)于純半導(dǎo)體中，電洞數(shù)目等于自由電子數(shù)，當(dāng)將少量的三價(jià)或五價(jià)原子加入純硅中，乃形成有外質(zhì)的(extrinsic)或摻有雜質(zhì)的(doped)半導(dǎo)體。當(dāng)溫度升高時(shí)，晶體的熱能使某些共價(jià)鍵斯鍵，而造成傳導(dǎo)。半導(dǎo)體通常采用硅當(dāng)導(dǎo)體，乃因硅晶體內(nèi)每個(gè)原子貢獻(xiàn)四個(gè)價(jià)電子，而硅原子內(nèi)部原子核帶有四個(gè)正電荷。材料元件內(nèi)自由電子濃度(n值)與其傳導(dǎo)率成正比。而集成電路構(gòu)裝業(yè)共有20家工廠，遍布于臺(tái)北縣、新竹縣、臺(tái)中縣及高雄市，尤以加工出口區(qū)為早期半導(dǎo)體于臺(tái)灣設(shè)廠開發(fā)時(shí)之主要據(jù)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體業(yè)則包括了后二項(xiàng)，至于硅晶棒材料仍仰賴外國(guó)進(jìn)口。而IC制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，大致仍朝向克服晶圓直徑變大，元件線幅縮小，制造步驟增加，制程步驟特殊化以提供更好的產(chǎn)品特性等課題下所造成的良率控制因難方向上前進(jìn)。制程及原理概述半導(dǎo)體工業(yè)的制造方法是在硅半導(dǎo)體上制造電子元件(產(chǎn)品包括:動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器、靜態(tài)記億體、微虛理器…等)，而電子元件之完成則由精密復(fù)雜的集成電路(Integrated Circuit，簡(jiǎn)稱IC)所組成；IC之制作過(guò)程是應(yīng)用芯片氧化層成長(zhǎng)、微影技術(shù)、蝕刻、清洗、雜質(zhì)擴(kuò)散、離子植入及薄膜沉積等技術(shù)，所須制程多達(dá)二百至三百個(gè)步驟。隨著電子信息產(chǎn)品朝輕薄短小化的方向發(fā)展，半導(dǎo)體制造方法亦朝著高密度及自動(dòng)化生產(chǎn)的方向前進(jìn)。半導(dǎo)體業(yè)主要區(qū)分為材料(硅品棒)制造、集成電路晶圓制造及集成電路構(gòu)裝等三大類，范圍甚廣。國(guó)內(nèi)集成電路晶圓制造業(yè)共有11家，其中聯(lián)華、臺(tái)積及華邦各有2個(gè)工廠，總共14個(gè)工廠，目前仍有業(yè)者繼紙擴(kuò)廠中，主要分布在新竹科學(xué)園區(qū)，年產(chǎn)量逾400萬(wàn)片。年產(chǎn)量逾20億個(gè)。原理簡(jiǎn)介一般固體材料依導(dǎo)電情形可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體及絕緣體。良好導(dǎo)體之自由電子濃度相當(dāng)大(約1028個(gè)e/m3)，絕緣體n值則非常小(107個(gè)e/m3左右)，至于半導(dǎo)體n值則介乎此二值之間。相鄰原子間的電子對(duì)，構(gòu)成了原子間的束縛力，因此電子被緊緊地束縛在原子核附近，而傳導(dǎo)率相對(duì)降低。這種不完全的共價(jià)鍵稱為電洞，它亦成為電荷的載子。并可分為施體與受體，分述如
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