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1、半导体制程简介微机电制作技术，尤其是最大宗以硅半导体为基础的微细加工技术(silicon-basedmicromachining),原木就肇源于半导体组件的制程技术，所以必须先介绍淸楚这类制程，以免沦于夏虫语冰的窘态。一、洁净室-•般的机械加工是不需要洁净室(cleanroom)的，因为加工分辨率在数十微米以上，远比日常环境的微尘颗粒为大。但进入半导体组件或微细加工的世界，空间单位都是以微米计算，因此微尘颗粒沾附在制作半导体组件的晶恻上，便有可能影响到-KJ-.ffi密导线布局的样式，造成电性短路或断路的严璽后果。为此,所冇半导体制程设备,都必须安置在隔绝粉尘进入的密闭空间屮,这就是
2、洁净室的來由。洁净室的洁净等级，有一公认的标准，以class10为例，意谓在单位立方英呎的洁净室空间内，平均只有粒径0.5微米以上的粉尘10粒。所以class后头数字越小，洁净度越佳，当然其造价也越昂贵(参见图2-1)o为营造洁净室的环境，有专业的建造厂家，及其相关的技术与使用管理办法如下：仁内部要保持大于一大气斥的环境，以确保粉尘只出不进。所以需要大型鼓风机,将经滤网的空气源源不绝地打入洁净室中。2、为保持温度与湿度的恒定，人型空调设备须搭配于前述Z鼓风加压系统中。换言Z,鼓风机加压多久，冷气空调也开多久。3、所有气流方向均山上往下为主，尽量减少突兀之室内空间设计或机台摆放调配，使
3、粉尘在洁净室内回旋停滞的机会与时间减至最低程度。4、所冇建材均以不易产生静电吸附的材质为主。5、所有人事物进出，都必须经过空气吹浴(airshower)的程序，将表而粉尘先行去除。6、人体及衣物的毛屑是一项主要粉尘来源，为此务必严格要求进出使用人员穿戴无尘衣，除了眼時部位外，均需与外界隔绝接触(在次微米制程技术的工厂内，T作人员几乎穿戴得像航天员一样。)当然，化妆是在禁绝Z内，铅笔等也禁止使用。7、除了空气外，水的使用也只能限用去离子水(DIwater,de-ionizedwater)o一-则防止水小粉粒污染晶圆，二则防止水中重金屈离子，如钾、钠离子污染金氧半(MOS)區佐管结构Z带
4、电载子信道(carrierchannel),影响半导体组件的工作特性。去离子水以电阻率(resistivity)来定义好坏，一般要求至17.5MQ-cm以上方算合格；为此需动用多匝离子交换树脂、RO逆渗透、与UV紫外线杀菌等匝匝关卡，才能放行使用。由于去离子水是最佳的溶剂与淸洁剂，其在半导体丁业Z使用量极为惊人！&洁净室所冇用得到的气源，包括吹干品圆及机台空压所需要的，都得使用氮气(98%),吹干品圆的氮气甚至耍求99.8%以上的岛纯氮！以上八点说明是最基本的:要求，另还有污水处理、废气排放的环保问题，再再需耍大笔大笔的建造与维护费用！二、晶侧制作硅品圆(siliconwafer)是
5、一切集成电路芯片的制作母材。既然说到品体，显然是经过纯炼与结品的程序。目前晶体化的制程，大多是采「柴可拉斯基」(Czycrasky)拉晶法(CZ法)。拉晶时，将特定晶向(orientation)的晶种(seed),浸入过饱和的纯硅熔汤(Melt)中，并同时旋转拉出，硅原子便依照晶种晶向，乖乖地一层层成长上去，而得出所谓的晶棒(ingot).晶棒的阻值如果太低，代表其屮导电杂质(impuritydopant)太多,还需经过FZ法(floating-zone)的再结晶(re-crystallization),将杂质逐出,提高纯度与阻值。辅拉出的晶棒，外缘像椰子树干般，外径不甚一致，需予以
6、机械加工修边，然后以X光绕射法，定出主切面(primaryflat)的所在，擁出该平面；再以内刃环锯，削下一片片的硅晶圆。最后经过粗坯(lapping).化学蚀平(chemicaletching)与拋光(polishing)等程序，得出具表面粗糙度在0.3微米以下拋光面之晶I员I。(至于晶恻厚度，与其外径有关。)冈忖题及的品向，与硅品体的原子结构冇关。硅品体结构是所谓「钻石结构」(diamond-structure),系由两组面心结构(FCC),相距(1/4,1/4,1/4)晶格常数(latticeconstant；即立方晶格边长)叠合而成。我*们依米勒指针法（Millerindex
7、）,可定义出诸如:｛100｝.｛111｝.｛110｝等晶面。所以晶圆也因之有｛100｝.｛111｝＞｛110｝等之分野。有关常用硅晶圆之切边方向等信息，请参考图2・2。现今半导体业所使用Z硅晶I员I,大多以｛100｝硅晶圆为主。其可依导电杂质Z种类，再分为p型（周期表III族）与n型（周期表V族）。山于硅晶外貌完全相同，晶閲制造厂因此在制作过程屮，加工了供辨识的记号：亦即以是否有次要切而（secondaryflat）來分辨。该次切面与主切面垂直，p型晶圆冇
