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再談完IC種類以及延伸,我門開始進入IC製造
IC製造的流程是將晶圓廠所做好的晶圓,以光罩印上電路基本圖樣,再以氧化、擴散、CVD、蝕刻、離子植入等方法,將電路及電路上的元件,在晶圓上製作出來。由於IC上的電路設計是層狀結構,因此還要經過多次的光罩投入、圖形製作、形成線路與元件等重複程序,才能製作出完整的積體電路。

 

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晶圓加工 (Wafer Fabrication)

台積電主要從事的就是這個步驟
將光罩上的圖案實現在矽晶圓上
晶圓加工
‧氧化 
‧微影 
‧蝕刻 
‧注入 
‧濺鍍
‧晶片針測

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絕緣層披覆 –氧化 ( Oxidation )

處理晶元的最先步驟,通常為在矽晶上成長二氧化矽絕緣層。二氧化矽可由矽晶在氧化氣氛中 加熱生成。依需要氧化氣氛可為氧氣或水蒸氣。而加熱溫度則在攝氏900一1000度間。加熱時間 則由所需氧化層厚度決定。 氧化層可用於製成積體電路圖形,摻入電活性雜質之障、保護層及閘極介電質等。在某些製程 中亦用到氮化矽 ( Si3N4)的絕緣層。氧化矽及氮化矽均可由化學氣相沉積法生成,所需溫度在攝 氏250~450度間。

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金屬披覆 ( Metallization )

在積體電路中各電路元件,通常由導線連絡。 這些導線除在接面地區外,通常與矽晶基底 有一絕緣層間隔。 導電層也用於電晶體接 觸及金氧半電晶體閘極之電極導體接觸及閘 極電極,一般要求導電性好即電阻低。在元 件尺寸較大時,均利用鋁膜,但鋁薄與矽晶 反應過強,近年來閘極電極多改用低阻值的 多晶矽或金屬與矽的化合物(金屬矽化物), 接觸則改用金屬矽化物。在大型積體電路中, 金屬矽化物應用甚為普遍。金屬矽化物常由 在矽晶上沉積金屬或金屬-矽薄膜再經熱處 理形成。 在元件連線特性方面,須與絕緣層黏著力好, 但不易穿越絕緣層與矽晶接觸,在元件操作 時不易斷線,電阻值低。以往均利用鋁或鋁 合金膜,近年來有改用銅膜的趨勢。

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微影成形 ( Lithography Patterning )

形成積體電路圖形的步驟如圖所示。首先在矽 晶上以熱處理方法長一層氧化層,其次在氧化 層上塗一有機光阻層。利用紫外光通過一光罩 透光的部份。對某些光阻材料經紫外線照射其 分子鏈被破壞,而可以有機溶劑清洗掉,再以 氫氟酸除去曝露部份的氧化物,再將未反應光 阻材料清除,最後在半導體表面得到與光罩圖 形一樣的圖形。上例乃為利用正光阻材料,如 利用負光阻材料,經曝光後,負光阻材料分子 結合在一起而較未曝光光阻難清除,如此得到 的圖形與光罩透光部份互補。另外因開口尺寸 微小化,曝光光源有利用更短波長電磁波一X 光及電子束的趨勢。

在半導體面形成積體電路所需 的圖形,通常要用蝕刻方法 ; 蝕 刻方法分為乾蝕刻法 ( dry etch )與濕蝕刻法 ( wet etch ) 兩種。乾蝕刻法是利用離子束 清除未受光阻保護區域的材料 方法。其優點在不等向蝕刻性 較高。 在積體電路製作步驟中,蝕刻 形成圖形為必經步驟,較複雜 的積體電路,利用光罩形成圖 形的次數達三十次以上。

 

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摻雜 ( Doping ) –離子植入 ( Ion Implantation )

矽晶中一般均須加入電活性雜質原子(如三價的硼,五價的砷或磷 ) ,來控制半導體,形成 P、N 接面電晶體。摻入雜質的方法包括擴散法及離子佈植法。離子佈植法因在雜質濃度、縱深分佈 及純度控制方面遠較擴散法優越,在大型積體電路製作上已被廣泛應用。其方法是利用加速器 將高能量雜質離子植入矽晶表面中。因高能量離子常會破壞矽晶表面晶體結構,造成輻射損傷, 生成各種缺陷。生成的缺陷對矽晶電性往往有不良的影響,因此在離子佈植後必須有一段熱處 理的步驟,以去除晶體中的缺陷或減低其密度。
 
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熱處理 ( Heat Treatment

在離子佈植後必須有一段熱處理的步驟,去除晶體中的缺陷或減低其密度。 熱處理通常在石英 管惰性氣體中進行。熱處理溫度一般在攝氏1100度以下。時間則視消除缺陷及雜質分佈的需要 而定。
快速高溫處理
快速高溫處理(RTP:Rapid Thermal Processing)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。在此短暫且精確控制的高溫處理過程中,晶圓溫度可在 短短10秒內自室溫快速升至1000°C高溫。快速高溫處理通常用於回火製程(annealing),負責 控制元件內摻質原子之均勻度,也可用來進行矽化金屬,及透過高溫產生含矽化之化合物與矽 化鈦等。

 

 

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