半導體工業的製程及原理
半導體工業的製造方法是在矽半導體上製造電子元件 (產品包括:動態記憶體、靜態記億體、微虛理器…等),而電子元件之完成則由精密複雜的積體電路(Integrated Circuit,簡稱IC)所組成;IC之製作過程是應用晶片氧化層成長、微影技術、蝕刻、清洗、雜質擴散、離子植入及薄膜沉積等技術,所須製程多達二百至三百個步驟。隨著電子資訊產品朝輕薄短小化的方向發展,半導體製造方法亦朝著高密度及自動化生產的方向前進;而IC製造技術的發展趨勢,大致仍朝向克服晶圓直徑變大,元件線幅縮小,製造步驟增加,製程步驟特殊化以提供更好的產品特性等課題下所造成的良率控制因難方向上前進。 半導體業主要區分為材料 (矽品棒)製造、積體電路晶圓製造及積體電路構裝等三大類,範圍甚廣。目前國內半導體業則包括了後二項,至於矽晶棒材料仍仰賴外國進口。國內積體電路晶圓製造業共有11家,其中聯華、台積及華邦各有2個工廠,總共14個工廠,目前仍有業者繼紙擴廠中,主要分佈在新竹科學園區,年產量逾400萬片。而積體電路構裝業共有20家工廠,遍佈於台北縣、新竹縣、台中縣及高雄市,尤以加工出口區為早期半導體於台灣設廠開發時之主要據點。年產量逾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。材料元件內自由電子濃度 (n值)與其傳導率成正比。良好導體之自由電子濃度相當大(約10 28 個e - /m 3 ),絕緣體n值則非常小(10 7 個e - /m 3 左右),至於半導體n值則介乎此二值之間。 半導體通常採用矽當導體,乃因矽晶體內每個原子貢獻四個價電子,而矽原子內部原子核帶有四個正電荷。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。當溫度升高時,晶體的熱能使某些共價鍵斯鍵,而造成傳導。這種不完全的共價鍵稱為電洞,它亦成為電荷的載子。如圖 1.l(a),(b) 於純半導體中,電洞數目等於自由電子數,當將少量的三價或五價原子加入純矽中,乃形成有外質的 (extrinsic)或摻有雜質的(doped)半導體。並可分為施體與受體,分述如下: 1. 施體 (N型) 當摻入的雜質為五價電子原子 (如砷),所添入原...