電學半導體制程及原理-展示頁
2025-06-25 15:39本頁面
【正文】 屬二半導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或是硅烷在放電氮氣中生成，反應式如下：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元件，方可作為硅氧化作用時的遮蔽層，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、雜質及氧氣形成。三種常用的附著方法是:大氣壓下化學蒸氣附著(CVD)，低壓化學蒸氣附著(LPCVD)及電漿化學蒸氣附著(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，接合面的雜質反應成揮發(fā)性氯化物，多余的氯會增加介質的崩潰強度，減低接合面缺陷密度。與場氧化層(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，在芯片長上不同的薄層，這些薄層可分為四類:熱氧化物，介質層，硅晶聚合物及金屬層。各主要制程單元概述如下： 半導體產(chǎn)業(yè)結構上、中、下游完整制造流程制程單元集成電路的制造過程主要以晶圓為基本材料，經(jīng)過表面氧化膜的形成和感光劑的涂布后，結合光罩進行曝光、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，進行金屬蒸發(fā)，使各元件的線路及電極得以形成，最后進行晶圓探針檢測。而晶圓切割、構裝業(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、包裝及測試后即為半導體成品。此類硅芯片再經(jīng)過研磨加工及多次磊晶爐(Epitaxial reactor)則可制成研磨晶圓成長成為磊晶晶圓，其用途更為特殊，且附加價值極高。半導體產(chǎn)業(yè)結構可區(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，以完成復雜的集成電路制作。受體(P型)當將三價的雜質(如硼)加入純硅中，僅可填滿三個共價鍵，第四個空缺形成一個電洞。因貢獻一個額外的電子載子，稱為施體(donor)，(C)。(a),(b)于純半導體中，電洞數(shù)目等于自由電子數(shù)，當將少量的三價或五價原子加入純硅中，乃形成有外質的(extrinsic)或摻有雜質的(doped)半導體。當溫度升高時，晶體的熱能使某些共價鍵斯鍵，而造成傳導。半導體通常采用硅當導體，乃因硅晶體內(nèi)每個原子貢獻四個價電子，而硅原子內(nèi)部原子核帶有四個正電荷。材料元件內(nèi)自由電子濃度(n值)與其傳導率成正比。而集成電路構裝業(yè)共有20家工廠，遍布于臺北縣、新竹縣、臺中縣及高雄市，尤以加工出口區(qū)為早期半導體于臺灣設廠開發(fā)時之主要據(jù)點。目前國內(nèi)半導體業(yè)則包括了后二項，至于硅晶棒材料仍仰賴外國進口。而IC制造技術的發(fā)展趨勢，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。制程及原理概述半導體工業(yè)的制造方法是在硅半導體上制造電子元件(產(chǎn)品包括:動態(tài)存儲器、靜態(tài)記億體、微虛理器…等)，而電子元件之完成則由精密復雜的集成電路(Integrated Circuit，簡稱IC)所組成；IC之制作過程是應用芯片氧化層成長、微影技術、蝕刻、清洗、雜質擴散、離子植入及薄膜沉積等技術，所須制程多達二百至三百個步驟。隨著電子信息產(chǎn)品朝輕薄短小化的方向發(fā)展，半導體制造方法亦朝著高密度及自動化生產(chǎn)的方向前進。半導體業(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裝等三大類，范圍甚廣。國內(nèi)集成電路晶圓制造業(yè)共有11家，其中聯(lián)華、臺積及華邦各有2個工廠，總共14個工廠，目前仍有業(yè)者繼紙擴廠中，主要分布在新竹科學園區(qū)，年產(chǎn)量逾400萬片。年產(chǎn)量逾20億個。原理簡介一般固體材料依導電情形可分為導體、半導體及絕緣體。良好導體之自由電子濃度相當大(約1028個e/m3)，絕緣體n值則非常小(107個e/m3左右)，至于半導體n值則介乎此二值之間。相鄰原子間的電子對，構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，而傳導率相對降低。這種不完全的共價鍵稱為電洞，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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