看圖讀懂半導體製造裝置

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看圖讀懂半導體製造裝置

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內容描述

清華大學動力機械工程學系教授 羅丞曜  審訂

　　得半導體得天下？
　　要想站上世界的頂端，就一定要了解什麼是半導體！

　　半導體可謂現在電子產業的大腦，從電腦、手機、汽車到資料中心伺服器，其中具備的智慧型功能全都要靠半導體才得以完成，範圍廣布通信、醫療保健、運輸、教育等，因此半導體可說是資訊化社會不可或缺的核心要素！

　　半導體被稱為是「產業的米糧、原油」，可見其地位之重要
　　臺灣半導體產業掌握了全球的科技，不僅薪資傲人，產業搶才甚至擴及到了高中職！
　　但，到底什麼是半導體？半導體又是如何製造而成的呢？

　　本書詳盡解說了製造半導體的主要裝置，並介紹半導體所有製程及其與使用裝置的關係，從實踐觀點專業分析半導體製造的整體架構，輔以圖解進行細部解析，幫助讀者建立系統化知識，深入了解裝置的構造、動作原理及性能。

目錄大綱

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

作者介紹

監修者簡介

菊地正典

　　1944年生，1968年東京大學工學部物理工學科畢業後，即進入日本電氣公司（NEC），長期從事半導體元件及製程開發相關工作，累積半導體開發與量產的豐富經驗。1996年擔任NEC公司半導體事業集團總工程師，2000年擔任NEC電子元件總工程師，2002年起擔任日本半導體製造裝置協會（SEAJ）專務理事。

執筆者簡介

賴金雅春

　　1972年神戶大學工學部畢業後，即任職於日本電氣公司（NEC），負責超高速半導體元件、製程開發工作，並於相模原事業場從事半導體製造工廠前段製程到後段製程的生產線及製程品質管理。2002年4月起，外派至日本半導體製造裝置協會。共同著作有《ULSI製造裝置實用便覽》（Science Forum）。

春日壽夫

　　1970年大阪大學基礎工學部畢業後，即任職於日本電氣公司（NEC），進行半導體封裝技術開發，以及執行美國NEC公司半導體後段工程的工場建設及營運。目前從事NEC Electronics的技術涉外總括業務，並兼任JEITA及IEC半導體．實裝相關標準化與技術動向委員會的要職。主要著作有：《CSP/BGA技術》、《CSP實裝技術》（以上日刊工業新聞社出版）、《高密度實裝技術100問》（工業調查會）等。

譯者簡介

張萍

　　二○○一年起從事日文翻譯迄今，未曾間斷、從不拖延。
　　喜歡透過語文轉換，擴充不同領域的知識、拓展美麗新世界。