半導體的產品很多，應用的場合非常廣泛，圖一是常見的幾種半導體組件外型。半導體組件一般是以接腳形式或外型來劃分類別，圖一中不同類別的英文縮寫名稱原文為

PDID：Plastic Dual InlinePackage

SOP：Small Outline Package

SOJ：Small Outline J-LeadPackage

PLCC：Plastic Leaded ChipCarrier

QFP：Quad Flat Package

PGA：Pin Grid Array

BGA：Ball Grid Array

     雖然半導體組件的外型種類很多，在電路板上常用的組裝方式有二種，一種是插入電路板的焊孔或腳座，如PDIP、PGA，另一種是貼附在電路板表面的焊墊上，如SOP、SOJ、PLCC、QFP、BGA。

 從半導體組件的外觀，只看到從包覆的膠體或陶瓷中伸出的接腳，而半導體組件真正的的核心，是包覆在膠體或陶瓷內一片非常小的芯片，透過伸出的接腳與外部做信息傳輸。圖二是一片EPROM組件，從上方的玻璃窗可看到內部的芯片，圖三是以顯微鏡將內部的芯片放大，可以看到芯片以多條焊線連接四周的接腳，這些接腳向外延伸并穿出膠體，成為芯片與外界通訊的道路。請注意圖三中有一條焊線從中斷裂，那是使用不當引發過電流而燒毀，致使芯片失去功能，這也是一般芯片遭到損毀而失效的原因之一。

圖四是常見的LED，也就是發光二極管，其內部也是一顆芯片，圖五是以顯微鏡正視LED的頂端，可從透明的膠體中隱約的看到一片方型的芯片及一條金色的焊線，若以LED二支接腳的極性來做分別，芯片是貼附在負極的腳上，經由焊線連接正極的腳。當LED通過正向電流時，芯片會發光而使LED發亮，如圖六所示。

 半導體組件的制作分成兩段的制造程序，前一段是先制造組件的核心─芯片，稱為晶圓制造；后一段是將晶中片加以封裝成*后產品，稱為IC封裝制程，又可細分成晶圓切割、黏晶、焊線、封膠、印字、剪切成型等加工步驟，在本章節中將簡介這兩段的制造程序。

 須經過下列主要制程才能制造出一片可用的芯片，以下

 是各制程 的介紹：

（１）長晶（CRYSTAL　GROWTH）：

　    長晶是從硅沙中(二氧化硅)提煉成單晶硅，制造過 程是將硅石(Silica)或硅酸鹽  (Silicate)  如同冶金一樣，放入爐中熔解提煉，形成冶金級硅。冶金級硅中尚含有雜質，接下來用分餾及還原的方法將其純化，形成電子級硅。雖然電子級硅所含的硅的純度很高，可達99.9999 99999 %，但是結晶方式雜亂，又稱為多晶硅，必需重排成單晶結構，因此將電子級硅置入坩堝內加溫融化，先將溫度降低至一設定點，再以一塊單晶硅為晶種，置入坩堝內，讓融化的硅沾附在晶種上，再將晶種以邊拉邊旋轉方式抽離坩堝，而沾附在晶種上的硅亦隨之冷凝，形成與晶種相同排列的結晶。隨著晶種的旋轉上升，沾附的硅愈多，并且被拉引成表面粗糙的圓柱狀結晶棒。拉引及旋轉的速度愈慢則沾附的硅結晶時間愈久，結晶棒的直徑愈大，反之則愈小。

       右圖(摘自中德公司目錄)為中德電子材料公司制作的晶棒(長度達一公尺，重量超過一百公斤)。

（２）切片（SLICING）：

　　　從坩堝中拉出的晶柱，表面并不平整，經過工業級鉆石磨具的加工，磨成平滑的圓柱，并切除頭尾兩端錐狀段，形成標準的圓柱，被切除或磨削的部份則回收重新冶煉。接著以以高硬度鋸片或線鋸將圓柱切成片狀的晶圓(Wafer) (摘自中德公司目錄)。    

（３）邊緣研磨（EDGE－GRINDING）：

　　　將片狀晶圓的圓周邊緣以磨具研磨成光滑的圓弧形，如此可(1)防止邊緣崩裂，(2)防止在后續的制程中產生熱應力集中，(3)增加未來制程中鋪設光阻層或磊晶層的平坦度。

（４）研磨（LAPPING）與蝕刻（ETCHING）：

　　　由于受過機械的切削，晶圚表面粗糙，凹凸不平，及沾附切屑或污漬，因此先以化學溶液(HF/HNO3)蝕刻(Etching)，去除部份切削痕跡，再經去離子純水沖洗吹干后，進行表面研磨拋光，使晶圓像鏡面樣平滑，以利后續制程。研磨拋光是機械與化學加工同時進行，機械加工是將晶圓放置在研磨機內，將加工面壓貼在研磨墊(PolishingPad)磨擦，并同時滴入具腐蝕性的化學溶劑當研磨液，讓磨削與腐蝕同時產生。研磨后的晶圓需用化學溶劑**表面殘留的金屬碎屑或有機雜質，再以去離子純水沖洗吹干，準備進入植入電路制程。

（5）退火（ANNEALING）：

　　  將芯片在嚴格控制的條件下退火，以使芯片的阻質穩定。

（6）拋光（POLISHING）：

　　  芯片小心翼翼地拋光，使芯片表面光滑與平坦，以利將來再加工。

（7）洗凈（CLEANING）：

　　  以多步驟的高度無污染洗凈程序－包含各種高度潔凈的清洗液與超音動處理－除去芯片表面的所有污染物質，使芯片達到可進行芯片加工的狀態。

（8）檢驗（INSPECTION）：

　　　芯片在無塵環境中進行嚴格的檢查，包含表面的潔凈度、平坦度以及各項規格以確保品質符合顧客的要求。

（9）包裝（PACKING）：

 　　　通過檢驗的芯片以特殊設計的容器包裝，使芯片維持無塵及潔凈的狀態，該容器并確保芯片固定于其中，以預防搬運過程中發生的振動使芯片受損。

            經過晶圓制造的步驟后，此時晶圓還沒任何的功能，所以必須經過集成電路制程，才可算是一片可用的晶圓。

       以下是集成電路制程的流程圖：

磊晶  微影  氧化  擴散  蝕刻  金屬聯機

磊晶(Epitoxy)

       指基板以外依組件制程需要沉積的薄膜材料，其原理可分為：

(１) 液相磊晶 (Liquid PhaseEpitoxy，LPE)

       LPE 的晶體成長是在基板上將熔融態的液體材料直接和芯片接觸而沉積晶膜，特別適用于化  合物半導體組件，尤其是發光組件。

(２) 氣相磊晶 (Vapor PhaseEpitoxy，VPE)

       VPE 的原理是讓磊晶原材料以氣體或電漿粒子的形式傳輸至芯片表面，這些粒子在失去部份的動能后被芯片表面晶格吸附(Adsorb)，通常芯片會以熱的形式提供能量給粒子，使其游移至晶格位置而凝結(Condensation)。在此同時粒子和晶格表面原子因吸收熱能而脫離芯片表面稱之為解離 (Desorb)，因此 VPE的程序其實是粒子的吸附和解離兩種作用的動態平衡結果，如下圖所示。

       VPE 依反應機構可以分成 (ａ) 化學氣相沉積 (Chemical Vapor Deposition，CVD) 和 (ｂ)物**相沉積 (Physical Vapor Deposition，PVD) 兩種技術。

       CVD 大致是應用在半導體晶膜和氧化層的成長。

       PVD 主要適用于金屬接點聯機的沉積。

(３) 分子束磊晶 (Molecular BeamEpitoxy，MBE)

       MBE 是近年來*熱門的磊晶技術，無論是 III-V、II-VI 族化合物半導體、Si 或者SixGe1-x等材料的薄膜特性，為所有磊晶技術中*佳者。MBE 的原理基本上和高溫蒸鍍法相同，操作壓力保持在超真空 (UltraHigh Vacuum，UHV) 約 10-10 Toor 以下，因此芯片的裝載必須經過閥門的控制來維持其真空度。

微影(Lithography)

　　微影(Lithography) 技術是將光罩 (Mask)上的主要圖案先轉移至感光材料上，利用光線透過光罩照射在感光材料上，再以溶劑浸泡將感光材料受光照射到的部份加以溶解或保留，如此所形成的光阻圖案會和光罩完全相同或呈互補。由于微影制程的環境是采用黃光照明而非一般攝影暗房的紅光，所以這一部份的制程常被簡稱為”黃光”。

　　為了加強光阻覆蓋的特性，使得圖轉移有更好的**度與可靠度，整個微影制程包含了以下七個細部動作。

(１)表面清洗：由于芯片表面通常都含有氧化物、雜質、油脂和水分子，因此在進行光阻覆蓋之前，必須將它先利用化學溶劑 (甲醇或丙酮)去除雜質和油脂，再以氫氟酸蝕刻芯片表面的氧化物，經過去離子純水沖洗后，置于加溫的環境下數分鐘，以便將這些水分子從芯片表面蒸發，而此步驟則稱為去水烘烤     (Dehydration Bake)，一般去水烘烤的溫度是設定在100~200 oC 之間進行。

(２)涂底(Priming)：用來增加光阻與芯片表面的附著力，它是在經表面清洗后的芯片表面上涂上一層化合物，英文全名為”Hexamethyldisilizane”(HMDS)。HMDS 涂布的方式主要有兩種，一是以旋轉涂蓋(Spin Coating)，一是以氣相涂蓋 (Vapor Coating)。前者是將 HMDS以液態的型式，滴灑在高速旋轉的芯片表面，利用旋轉時的離心力，促使 HMDS 均勻涂滿整個芯片表面；至于后者則是將 HMDS以氣態的型式，輸入放有芯片的容器中，然后噴灑