半導體製程簡介

半導體製程大致可分為五個階段：IC 設計、晶圓製造、晶圓針測、晶 圓封裝及最終測試，茲將分別簡述如下：

z IC 設計(IC Design)

由IC 設計業者或半導體廠設計團隊經市場調查等方式決定產品所需 之功能，再透過研發人員將這些功能建構在其所設計的IC 產品之中[19]。

z 晶圓製造(Wafer Manufacturing)

依設計完成之 IC 電路圖製作光罩，再將光罩上的電路圖一層層地建 構在晶圓上的晶粒中。基本步驟是先將晶圓經過適當的清洗，然後進行氧 化和沈積使晶圓上形成薄膜，接著在晶圓上塗佈光阻並將光罩上的電路圖 曝光顯影到光阻上，再利用蝕刻技術保留所需電路，將未受光阻保護的薄 膜去除，之後對特定區域進行離子植入以獲得精確的電子特性，最後把光 阻去除即可在晶圓上完成一層電路圖，將上述步驟重複15 至 30 次不等，

始可在晶圓上完成一格格擁有完整立體電路的晶粒[17]。由此可知，晶圓 製造之製程相當繁複(約 400~600 道製程作業)且需要花費很長的一段時間 (約 45~75 天)，故晶圓製造為半導體供應鏈之瓶頸製程[25]。

z 晶圓針測(Wafer Sort, Circuit Probe; C/P)

完成晶圓製造階段後，每片晶圓上皆佈滿一格格的晶粒，但並非每一 格晶粒皆為良品。為避免部分不良品造成往後晶圓封裝及最終測試階段的 產能和成本浪費，即須對晶圓上的每一格晶粒進行測試以找出不良品。晶 圓針測主要是利用雷射或極細微的探針來測試每一格晶粒的電氣特性，不 合格的晶粒會被標註記號以便與合格品做區隔。然而，基於成本的考量，

部分不合格品會嘗試利用雷射進行修復[17]。晶圓針測之生產週期時間約 為2~4 天[10]。

z 晶圓封裝(Assembly, Packaging)

將切割好的合格晶粒連接至傳輸電力或訊號的線路，並利用塑膠或陶 瓷將其包覆，以避免晶粒受到機械性刮傷或高溫破壞[15][17]。目前使用的 封裝技術有許多種，包括焊線封裝、覆晶封裝等[17]。晶圓封裝之生產週 期時間約為4~6 天[10]。

z 最終測試(Final Testing; F/T)

先進行電性測試以挑選出晶圓封裝所造成的不良品，並依其電性對每 一個檢測後的產品進行分類，作為往後判斷產品等級的依據。若此測試須 在高溫環境下進行，則須採用預燒流程以產生高溫、高電壓、高電流的嚴 苛環境，使品質未達標準的 IC 提早老化損壞。完成電性測試後，再利用 機械視覺設備對其產品外觀進行檢測，檢測產品上的標記(Mark)是否端正 清晰，以及接腳的對稱性、平整性和共面度等。待上述之電性和外觀檢測 完成後，尚須將產品烘乾以免因水氣而受損，最後再進行產品包裝的動作 [17]。最終測試之生產週期時間約為 4~6 天[10]。

本文所研究之製程範圍在於晶圓製造階段之後的半導體後段製程(包 括晶圓針測、晶圓封裝及最終測試階段)，即從晶圓產出(Wafer Out)到最終 成品交貨(Delivery)，如圖 2-1 所示。

圖2- 1 本文研究之製程範圍 晶圓製造

(Wafer Manufacturing)

晶圓針測 (Circuit Probe)

晶圓封裝 (Assembly)

最終測試 (Final Testing) 晶圓產出

(Wafer Out) IC 設計 (IC design)

下訂單 (Order)

交貨 (Delivery)