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2-1 半導體製程與設備概論 將晶圓先經過適當的清洗之後，送到熱爐管內，在含氧的環境中，以加熱氧化的方式在晶圓的表面形成一層二氧化矽層，緊接氮化矽層將以化學氣相沈積的方式沈積在剛剛長成的二氧化矽上，然後整個晶圓將進行微影的製程，先在晶圓塗上一層光阻，再將光罩上的圖案移轉到光阻上面。接著利用蝕刻技術，將部份未被光阻保護的氮化矽層加以除去，留下的就是所需要的線路圖部份。接著對整片晶圓進行離子的植入，然後再把光阻劑去除。製程進行至此，我們已將構成積體電路所需的電晶體及元件，依光罩所提供的設計圖案，依次的在晶圓上建立完成，接著進行金屬化製程，製作金屬導線，以便將各個電晶體與元件加以連接，而在每一道步驟加工完後都必須進行一些電性、或是物理特性量測，以檢驗加工結果是否在規格內；再加以切割分類，最後才封裝成產品。 圖一 IC製作流程圖 晶圓（Wafer） 晶圓的生產由砂（二氧化矽）開始，經由電弧爐的提煉還原成冶煉級的矽，再經由鹽酸氯化，產生三氯化矽，經蒸餾純化後，透過慢速分解過程，製成棒狀或粒狀的「多晶矽」。一般晶圓製造廠，將多晶矽融解後，再利用矽晶種慢慢拉出單晶矽晶棒。將矽晶棒經研磨、拋光、切片後，即成半導體之原料晶圓片，如圖二所示。 圖二 晶圓 光學顯影 光學顯影是指光阻上經過曝光和顯影的程序，把光罩上的圖形轉換到光阻下面的薄膜層或矽晶上。光學顯影主要包含了光阻塗佈、烘烤、光罩對準、曝光和顯影等程序。小尺寸之顯像解析度，更在IC製程的進步上，扮演著最關鍵的角色。由於光學上的需要，此段製程之照明採用偏黃色的可見光，因此俗稱此區為黃光區。 乾式蝕刻 在半導的體製程中，蝕刻被用來將某種材質自晶圓表面上移除。乾式蝕刻（又稱為電漿蝕刻）是目前最常用的蝕刻方式，用氣體作為主要的蝕刻媒介，並藉由電漿能量來驅動反應。電漿對蝕刻製程有物理性與化學性兩方面的影響。首先，電漿會將蝕刻氣體分子分解，產生能夠快速蝕去材料的高活性分子。此外，電漿也會把這些化學成份離子化，使其帶有電荷。晶圓係置於帶負電的陰極之上，因此當帶正電荷的離子被陰極吸引並加速向陰極方向前進時，會以垂直角度撞擊到晶圓表面。晶片製造商即是運用此特性來獲得絕佳的垂直蝕刻，而後者也是乾式蝕刻的重要角色。 化學氣相沉積 化學氣相沉積是製造微電子元件時，被用來沉積出薄膜的技術，所沉積出的薄膜可能是絕緣體、導體、或半導體。在進行化學氣相沉積製程時，包含有被沉積材料之原子的氣體，會被導入受到嚴密控制的製程反應室內如圖三。當這些原子在受熱的昌圓表面上起化學反應時，會在晶圓表面產生一層固態薄膜。而此一化學反應通常必須使用單一或多種能量源(例如熱能或無線電頻率功率)。CVD 製程產生的薄膜厚度從低於0.5 微米到數微米都有，不過最重要的是其厚度都必須足夠均勻。較為常見的CVD 薄膜包括有： 二氣化矽（通常直接稱為氧化層）、氮化矽、多晶矽、耐火金屬與這類金屬之其矽化物。 圖三 化學氣相沉積設備結構圖 物理氣相沈積 如其名稱所示，物理氣相沈積(PVD)是一種物理製程而非化學製程。此技術一般使用氬等鈍氣，藉由在高真空中將氬離子加速以撞擊濺鍍靶材後，可將靶材原子一個個濺擊出來，並使被濺擊出來的材質（通常為鋁、鈦或其合金）如雪片般沈積在晶圓表面如圖四。製程反應室內部的高溫與高真空環境，可使這些金屬原子結成晶粒，再透過微影圖案化與蝕刻，來得到半導體元件所要的導電電路。 圖四 物理氣相沉積設備結構圖 解離金屬電漿（IMP）物理氣相沉積技術 解離金屬電漿是最近發展出來的物理氣相沉積技術，它是在目標區與晶圓之間，利用電漿，針對從目標區濺擊出來的金屬原子，在其到達晶圓之前，加以離子化。離子化這些金屬原子的目的是，讓這些原子帶有電價，進而使其行進方向受到控制，讓這些原子得以垂直的方向往晶圓行進，就像電漿蝕刻及化學氣相沉積製程。這樣做可以讓這些金屬原子針對極窄、極深的結構進行溝填，以形成極均勻的表層，尤其是在最底層的部份。 高溫製程 快速高溫處理（RTP）為電晶體與電容成形過程中重要的步驟之一，可用來修正薄膜性質與製程結果。在快速高溫製程之工作溫度範圍與多晶矽及磊晶矽製程有部分重疊，但其本質差異卻極大。RTP 並不用來沉積薄膜，而是用來修正薄膜性質與製程結果。RTP 將使晶圓歷經極為短暫且精確控制高溫處理過程，這個過程使晶圓溫度在短短的10 至20 秒內可自室溫昇到1000℃。RTP 通常用於回火製程，負責控制元件內摻質原子之均勻度。此外RTP 也可用來矽化金屬，及透過高溫來產生含矽化之化合物與矽化鈦等。必威体育精装版的發展包括，使用快速高溫製程設備在晶極重要的區域上，精確地沈積氧及氮薄膜。 離子植入技術 在所有半導體元件中，離子植入是電晶體結構中一項相當重要的技術。在離子植入過程中，晶圓會受到摻雜元素的帶電離子