半導體製程設備技術

　　半導體(Semiconductor)是介於導體(Conductor)與絕緣體(Insulator)之間的材料。我們可以輕易的藉由摻質(Dopant)的摻雜(Doping)去提高導電度(Conductivity)。其中二六族及三五族是為化合物半導體(Compound Semiconductor)材料，大部分是應用於光電領域，如發光二極體(Light Emitting Diode , LED)、太陽能電池(Solar cell)等。而目前的積體電路(Integrated Circuit, IC)領域，還是主要以第四族的矽(Si)為主的元素半導體，也就是目前的矽晶圓(Silicon Wafer)基底材料(Substrate) 。

　　在未來日子，我們可預見晶圓廠裡將有可能全面改為自動化的運作，到那時將不再需要大量的操作人員。而主要的人力將會是工程師(含)以上的職務，所以希望能以此書與各位以及想轉職的朋友們提供一個分享，讓大家都能對於常見的機台設備及其製程技術，都能有一個全觀的認識，以提升職場的競爭力。

作者簡介

楊子明

　　交通大學 半導體材料與製程設備學程 工學碩士

鍾昌貴

　　台北科技大學 機電整合所碩士

沈志彥

　　中正大學 化工所 工學碩士

李美儀

　　交通大學 材料所 工學博士

吳鴻佑

　　交通大學 半導體材料與製程設備學程 工學碩士

詹家瑋

　　交通大學 半導體材料與製程設備學程 工學碩士

第○章 設備維修需具備的知識技能以及半導體導論篇
0.1 設備維修該有的認知及態度
0.2 設備安全標示的認識
0.2.1 設備安全標示的認識
0.2.2 個人防護裝備的認識
0.3 設備機電系統的定義及分類
類比控制系統
數位控制系統
0.4 設備控制系統
0.5 常見電路圖圖示認識
0.6 半導體導論
參考資料

第一章 擴散設備（Diffusion）篇
1.1 爐管（Furnace）
1.1.1 爐管設備系統架構
1.1.2 爐管製程介紹
1.1.3 製程程序步驟（Recipe）介紹
1.1.4 經驗分享
1.2 離子植入（Ion Implant）
1.2.1 離子植入製程基礎原理
1.2.2 離子植入機設備系統簡介
1.2.3 離子植入製程在積體電路製程的簡介
1.2.4 離子植入製程後的監控與量測
1.2.5 離子植入機操作注意事項
1.2.6 離子植入製程問題討論與分析
參考文獻 101

第二章 濕式蝕刻與清潔設備（wet bench）篇
2.1 濕式清洗與蝕刻的目的及方法
2.1.1 濕式清洗的目的
2.1.2 濕式蝕刻的目的
2.1.3 污染物對半導體元件電性的影響
2.2 晶圓表面清潔與蝕刻技術
2.2.1 晶圓表面有機汙染（organic contamination）洗淨
2.2.2 晶圓表面原生氧化層的移除
2.2.3 晶圓表面洗淨清潔技術
2.2.4 晶圓表面濕式蝕刻技術
2.3 化學品供應系統
2.3.1 化學品分類
2.3.2 化學品供應系統
2.4 wet bench結構與循環系統
2.4.1 濕式蝕刻及清潔設備（wet bench）結構
2.4.2 濕式蝕刻及清洗設備（wet bench）傳動系統
2.4.3 循環系統與乾燥系統
參考文獻

第三章 薄膜設備（Thin Films）篇
3.1 電漿（Plasma）
3.1.1 電漿產生的原理
3.1.2 射頻電漿電源（RF Generator）的功率量測儀器
3.2 化學氣相沉積設備系統（Chemical Vapor Deposition, CVD）
3.2.0 簡介
3.2.1 電漿輔助化學氣相沉積（PECVD）
3.2.2 新穎化學氣相沉積系統與磊晶系統（ALD、MBE、MOCVD）
3.3 物理氣相沉積設備系統（Physical Vapor Deposition, PVD）
3.3.1 熱蒸鍍
3.3.2 電子束蒸鍍
3.3.3 濺鍍
參考文獻

第四章 乾式蝕刻設備（Dry Etcher）篇
4.0 前言
4.0.1 乾式蝕刻機（Dry Etcher）
4.0.2 蝕刻腔體設計概念（Design Factors）
4.1 各種乾式蝕刻腔體設備介紹
4.1.1 反應式離子蝕刻機（Reactive Ion Etcher, RIE）
4.1.2 三極式電容偶合蝕刻系統（Triode RIE）
4.1.3 磁場增進式平行板電極（Magnetically Enhance RIE, MERIE）
4.1.4 高密度電漿蝕刻腔體（High Density Plasma Reactors）
4.1.5 多極式磁場侷限式電漿（Magnetic Multipole Confinement, MMC）
4.1.6 電感應偶合電漿（Inductive Couple Plasma, ICP）
4.1.7 電子迴旋共振式電漿（Electron Cyclotron Resonance, ECR）
4.1.8 螺旋微波電漿源（Helicon Wave Plasma Source, HWP）
4.2 晶圓固定與控溫設備
4.3 終點偵測裝置（End point detectors）
4.4 乾式蝕刻製程（Dry Etching Processes）
4.4.1 乾式蝕刻與濕式蝕刻的比較
4.4.2 乾式蝕刻機制
4.4.3 活性離子蝕刻的微觀現象
4.4.4 各式製程蝕刻說明
4.5 總結
參考文獻

第五章 黃光微影設備（Photolithography）篇
5.1 前言 256
5.2 光阻塗佈及顯影系統（Track system : Coater / Developer）
5.2.1 光阻塗佈系統（Coater）
5.2.2 顯影系統（Developer）
5.3 曝光系統（Exposure System）
5.3.1 光學微影（Optical Lithography）
5.3.2 光學曝光機世代演進
5.3.3 電子束系統（E-beam system）
5.4 現在與未來
5.4.1 浸潤式曝光系統（Immersion Exposure System）
5.4.2 極紫外光系統（Extreme Ultraviolet System）
5.4.3 多電子束微影（Multi-Beam Lithography）
5.5 工作安全提醒
參考文獻

第六章 研磨設備（Polishing）篇
6.1 前言
6.2 化學機械研磨系統（Chemical Mechanical Polishing, CMP）
6.2.1 研磨頭
6.2.2 研磨平臺
6.2.3 研磨漿料控制系統
6.2.4 清洗 / 其他
6.3 研磨漿料
6.4 化學機械研磨製程中常見的現象
6.5 化學機械研磨常用的化學品
參考文獻

第七章 IC製造概述篇
7.1 互補式金氧半電晶體製造流程（CMOS Process Flow）
前段製程（FEOL）
後段製程（BEOL）
7.2 CMOS閘極氧化層陷阱電荷介紹
四種基本及重要的電荷
高頻的電容對電壓特性曲線（C-V curve）
參考文獻

第八章 控制元件檢測及維修篇
8.1 簡介
8.2 維修工具的使用
8.2.1 一般性維修工具組
8.2.2 三用電表的使用
8.2.3 示波器 （oscilloscope）的使用
8.2.4 數位邏輯筆的使用
8.3 設備機台常見的控制元件與儀表控制器
8.3.1 電源供應器（Power Supply）
8.3.2 溫度控制器（Temperature Controller）
8.3.3 伺服與步進馬達（Servo and Stepping motor）
8.3.4 質流控制器（Mass Flow Controller, MFC）
8.3.5 電磁閥（Solenoid Valve）
8.3.6 感測器（Sensor）
8.3.7 可程式邏輯控制器（PLC）