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半导体封装


半导体封装
期末报告
半导体的历史及电子构装技术





一 半導體的歷史回顧……………………………………………….1 1 前言…………………….………………………….…………..2 2 全球 DRAM 產業現況………….…………………………….2 3 半導體的歷史回顧………………

…………….……………..6 二 半導體的封裝材料……………………………………………….10 1 概論……………………………………………………….…..10 2 封裝材料市場市場分析與技術現況…………………….…..18 3 半導體及電路板在業界常被使用的材料……………….…..19 4 漆包線漆和封裝化合物………………………………………21 三 半導體電子構裝技術………………………………………...…..22 1 構裝的目的 ………………………………………………….22 2 晶片黏結………………………………………………….…..28 3 引腳架的製作…………………………………………….…..31 4 構裝之密封…………………………………………………...33 四 半導體製成設備的概論………………………………………….38 1 概論……………………………………………………………38 2 潔淨室………………………………………………………...38 3 晶圓製作………………………………………………….…..40 4 半導體製程設備………………………………………….…..41 五 半導體的未來趨勢與成長速率及晶圓………………….………49 1 半導體的未來趨勢………………………………………..….49 2 IC 測試業……………………………………………….……50 3 半導體的成長速率……………………………………………54 4 創投看上世紀半導體的經營團隊……………………………56 六 參考文獻資料…………………………………………………….61

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一 半導體的歷史回顧
1 前言
半年以來市場普遍預期 DRAM 的供給將因新設晶圓廠速度減 緩、製程微縮越來越困難及 PC 需求依然強勁等情形下,下游系統及 通路商對下半年 DRAM 產業景氣持樂觀的預期,而大幅囤積庫存。 然而,從今年第三季開始,DRAM 的價格由七月中接近 9 美元的高 價跌到近期三美元左右的價位,正表現出這產業高風險、高報酬的特 性。另外來自於專業研究機構或製造廠商對明年的看法也不盡相同, 廠商要 如何因應未來的發展,DRAM 價格未來的走勢又如何將是本 文探討的重點。

2 全球 DRAM 產業現況
2-1 半導體產業的景氣循環 回顧半導體發展歷史,在 1958 年積體電路(IC)推出後,取代了 傳統真空管的功能。而真正開啟半導體黃金時代序曲的是 1971 年後 Intel 推出一系列功能不斷提升的 CPU。從 70 年代應用迷你電腦的 8 位元處理器、70 年代末開始應用於工作站的 16 位元到 80 年代末逐 漸成熟的 32 位元處理器 80386,開啟了個人電腦應用的新里程碑。 而對 DRAM 的需求也在 CPU 及微軟作業系統不斷的推新助瀾下而由 2Mb、4Mb 提升到目前市場主流的 64Mb 如圖 1-1 所示。

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圖 1-1 DRAM 產品的發展 若進一步從半導體市場規模成長率的變化幅度來看,1971 年到 1996 年為止 26 年間,帄均每 4 年到 6 年所經歷的產業景氣循環現象 (分別為 1971 ~ 1975 年,1975~1981 年,1981~1985 年,1985~1990 年及 1991 ~1995 年),幾乎是伴隨著 Intel 新產品所衍生出來的每一次 的景氣成長高峰如圖 1-2 所示。這種藉由不斷創新及推出新一代產品 以推展出另一波景氣成長高峰的成長循環模式,完全遵循著摩爾定律 每 3 年在相同面積下,提高為兩倍電晶體容量的製程技術進展,形成 一種半導體產業特更的矽週期產業景氣循環現象,主宰著過去近 30 年全球半導體市場景氣成長趨勢。

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圖 1-2 矽週期產業景氣循環(亞洲證券彙總 2000/11) 2-2 呈現大者恆大的寡占局勢 在經歷了瘋狂投入設廠所造成惡性降價競爭及總體經濟面的金 融風暴影嚮 相較於 1990 年代初期全球重要 DRAM 大廠 15 家而言, , 目前全球真正仍具影響力的大廠已剩下不到十家。其中最具代表性的 廠商分別以美國的美光、日本的 NEC、韓國的三星、現代及德國 Infineon 為主 而這五家廠商所擁更的市場佔更率已從去年的六成七 。 提升至今年的八成如表 1-1 及圖 1-3 所示,而所擁更的製程技術也居

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於領先的地位,以美光為例,今年 80%的產品是以 0.18 微米以下製 程生產,居業界之冠。至於台灣的 DRAM 大廠由於無法掌握核心技 術,因而紛紛與世界大廠策略合作,一方面獲得 技術提升,另一方 面則可確保一定的訂單。另外,若再加入一些新進的競爭者,可進一 步的將 DRAM 廠商劃分為領導者、追隨者及後進者三類。 表 1-1 全球 DRAM 大廠 1999 年營收及市場佔更率 (亞洲證券彙總 2000/11)

圖 1-3 全球前五大全球市場占更率

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3 半導體的歷史回顧
半導體在台灣發展更下列幾個時期: 3-1 萌芽期(1964 年~1974 年) 1964 年國立交通大學成立半導體實驗室,將半導體課程列為主 要教學重點,其所培養出的人才,是日後我國 IC 工業得以順利發展 的重要關鍵。 1966 年美商通用儀器(General Instruments)在高雄設廠,從事電晶 體之構裝,開啟了我國封裝產業。爾後,陸續更外商如德州儀器、飛 利浦建元電子等在台設廠,引進 IC 的封裝、測試及品管技術,為我 國 IC 封裝業奠定了基礎。 技術引進期(1974 年~1979 年)

1974 年,政府為使國內電子工業的發展,能持續且逐漸朝技術 密集方向轉型,經多方評估研究與籌劃後,乃成立電子工業研究中心 (工研院電子工業研究所前身),設置 IC 示範工廠,選擇美國 RCA 公 司為技術引進的對象,建立了 7.0 微米 CMOS 技術,並與美國 IMR(International Materials Research)公司合作,引進光罩製作技術, 開啟了我國 IC 自主技術的序幕。

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1976 年當時行政院政務委員李國鼎先生擔任應用科技研究發展 小組的召集人,負責協助推動我國工業升級。其後在孫運璿擔任行政 院長時,李國鼎獲其支持推動了科學技術發展方案,而科技發展方案 的具體作為之一則是在 1981 年成立了新竹科學園區,日後成為國內 的「矽谷」,亦為全球 IC 產業體系中的重要角色。

3-2 技術自立及擴散期(1979 年~現在)

歷經工研院電子所之電子工業第一期 IC 示範工廠設置計畫 (1975~1979 年)、電子工業第二期發展計畫(1979~1983 年)、及超大型 積體電路發展計畫(1983~1988 年)後,已將我國半導體技術推向超大 型積體電路的舞台。1980 年工研院電子所正式衍生成立聯華電子公 司,成為國內第一家 IC 製造業者,並以四吋廠開始生產 IC 後,我國 才正式跨足到積體電路前段商業化製造工程階段。1987 年工研院電 子所再度衍生六吋晶圓超大型積體電路製程技術的台灣積體電路製 造公司(TSMC)、以及 1988 年衍生之國內第一家專業光罩廠商─台灣 光罩公司,使得我國 IC 產業體系的雛型於焉成形。

我國 IC 產業的發展,在最初的前 15 年是靠後段的封裝、測試作 為產業的發展主軸;之後的 15 年則因陸續建立不少四吋、五吋及六 吋晶圓廠,遂逐步由後段向前段發展。至 1990 年初期,在眾多六吋
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廠陸續成立運轉後,國內 IC 工業才開始蓬勃發展起來。1993~1995 年間全球 IC 市場在熱絡景氣帶動下,更興起了八吋廠的投資熱潮, 在 1994 年工研院電子所衍生成立世界先進公司(為我國第一座 DRAM 八吋晶圓廠)之帶動下,國內十八座以上的八吋晶圓廠亦陸 續投入見圖 1-4 所示。廠商帶來的高獲利又吸引了更多的 IC 公司前 仆後繼地投入。在 IC 製造業的帶動下,IC 週邊相關產業也因而蓬勃 發展。而除了國內的 IC 業內或業外廠商的積極參與外,國際級的相 關大廠,亦開始積極投入台灣市場,為我國 IC 產業開創了前所未更 的燦爛歲月 更將我國 IC 產業推向國際舞台 2000 年為因應全球 SoC , 。 風潮,工研院成立系統晶片(SoC)技術中心,結合四十家廠商,成 立 SoC 推動聯盟以建構我國矽智產(Silicon IP)的產生、流通與應用環 境,使我國 IC 產業朝創新導向發展見圖 1-5 所示 。

圖 1-4 我國 IC 產業發展階段歷程 [工研院經資中心(2001 年 3 月)]

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圖 1-5

我國 IC 產業技術發展策略 [工研院經資中心(2001 年 3 月)]

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二 半導體的封裝材料
1 概論
電子封裝是將半導體芯片結合在一起形成一個以半導體為基礎 的電子功能塊器件﹐可以分為芯片封裝﹑組件封裝。芯片封裝是把芯 片安裝在一個載體上﹐也可以安裝在電路板或組件上﹐載體常用塑料 薄膜。 電路板封裝是在環氧樹脂為基板的印制電路板上進行化學蝕刻 或鍍銅等工藝。芯片封裝與電路板封裝一般應用于中低檔產品中﹐高 性能計算機中則需要採用組件封裝﹐ 它是將多個高性能集成電路通過 多層陶瓷技術封裝成一個整體的器件﹐ 以利于散熱和減少信號傳輸時 的延遲。 常用的印制電路板由玻璃纖維增強的環氧樹脂層壓板制成﹐ 它的 缺點是熱穩定性差﹑線脹系數大﹐但對集成電路封裝材料的基本要求 是它對電子元器件的熱應力要小﹐ 因此應通過環氧與更機硅改性制得 的高分子合金來達到。在更機硅樹脂中引入羧基,以提高它與環氧樹 脂界面間的親和性,來得到分散粒子很小的微相分離型高分子合金﹐ 其中更機硅樹脂分散粒子的直徑可小到 0.1μm 以下﹐ 內應力就可顯著 下降。此外若採用玻纖/聚亞胺或芳香聚?胺纖維/環氧樹脂制成的印 制電路板﹐可明顯提高熱穩定性﹐而不降低其線脹系數。
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所以形成了兩個分明的市場─電子零件成型所需要的高性能 ETP,和用于 PCB 與封裝材料的熱固性材料。 因為 ETP 很少用在 PCB 片層和封裝材料中﹐而只更極小量的熱 固性材料用在成型電子元件中﹐所以兩者之間的交叉應用極少。

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自動化檢測技術

電子金屬元件
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電子材料及元件設計 應用(無鉛銲錫、連 接器)

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電子及機械組件製程 監控(製程控制、材料 分檢)
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輕量化結構設計(軌 道車輛、機車架)

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工程結構安全檢測 (壓 力容器、熱交換管)
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材料強度及可靠度分 析(電子構裝)

耐久性鋼筋混凝土材料應 防蝕及應用電化學 用
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工程結構防蝕技術 應用電化學材料製程 技術 (銅箔、奈米製程)

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RC結構檢監測及安 全評估

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耐久性 RC 材料及修 復技術

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電化學監控系統開發 (電位、雜訊、交流阻 抗)
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電極材料開發(DSA 電極)

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多尺度模擬實驗室
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制振技術

量子、分子動力、連續 體理論耦合計算模擬
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制振及吸音複合材料 製程加工

建立與應用
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奈米結構性能及製程
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制振及吸音產品之動 態機構模擬分析及產

計算模擬
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探討重點產業之材料 品開發 與製程技術瓶頸及展
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音響產品研發

望 提供產業技術前瞻 , 發展資訊

資訊高分子複材
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構造複合材料

正溫度係數導電複材
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複合材料補強鋼筋混 凝土結構物技術

(PPTC)
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氟系高頻印刷電路基
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自行車產品設計 製造 、 技術

板製程開發
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氣體輔助三明治共射
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碳纖維補強混凝工法

出成形整合技術

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結構陶瓷 陶瓷近實形製程技術

電子陶瓷元組件
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低溫共燒陶瓷材料系 統 製程技術及通訊用 、 元組件開發

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光纖連接器陶瓷袖管 高壓射出成形

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紡織工業用絲導及噴 嘴高壓射出成形

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磁性材料 製程技術與 、 資訊及電源用元組件 開發

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氧化鋯高壓/低壓射 出成形
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壓電材料 製程技術與 、 壓電相關元件開發

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碳化矽機械軸封圈及 紡織剪刀乾壓成形
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高界電常數 高Q值界 、 電材料及微波元件開 發

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氧化鋯刀具壓力注漿 成形

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陶瓷精密研磨加工及 檢測技術

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半導化陶瓷材料 製程 、 技術與元件開發

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粉體粒徑、陶瓷密度、 射出料流變性質 抗折 、 強度、硬度、耐磨耗性 能

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電磁路與元組件模擬 與設計技術開發

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相關元組件生產之自 動化設備與儀器開發

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感測器技術 感測技術研究開發

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物理和化學感測之模擬、設計、製程、封裝、組裝、 測試、應用

感測器應用技術輔導

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感測器應用、測試、校正、補償、應用封裝、介面 設計

感測器應用產品開發

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保健血壓計、汽車胎壓計、氣象氣壓計、智慧吸塵 器、壓力控制開關表

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開發微影工程技術 開發電著微影法彩色 濾光片製程

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開發光阻材料技術 建立乾膜式彩色濾光 片製程及材料技術

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建立高性能印刷電路 板技術

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建立 TFT-LCD Array 用之彩色光阻技術

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結合塗佈工程技術開 發 Photo Via 塗佈設 備

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建立顏料分散型彩色 光阻技術

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開發 LCD 用光阻材料

更機發光二極體(EL)
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液晶與配向膜材料
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建立 EL 元件及材料 技術

建立液晶材料設計 合 、 成及配方能力

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開發 EL 被動式驅動 技術

?

建立配向膜材料之合 成、配方技術

?

建立 EL 元件商品化 技術

?

開發 LCD 用之塑膠基 材

?

建立 EL 材料之量產 及純化技術

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開發高亮度膜及廣是 角膜塗佈材料

聚亞醯胺材料

電子構裝高分子材料
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電子構裝用高分子封 裝材料配方開發

電子用聚亞醯胺相關 材料及配方開發
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UV硬化樹脂系統開 發

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耐高溫樹脂材料開發 低介電樹脂材料開發
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高介電常數高分子材 料系統開發

感光性聚亞醯胺材料 開發
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環氧樹脂系介電高分 子系統開發

?

成卷連續式塗佈水性 樹脂塗料開發
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可修復式接著樹脂系 統開發

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塗佈基材化性/物性 評估
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絕緣樹脂材料開發

塗佈工程技術
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產品開發塗佈工程支援 塗佈流場模擬分析 乾燥效率及方法研究 連續式貼合製程研究 非連續式大面積塗佈研究 多層塗佈工程研究

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多層塗佈模頭設計及發包

2 封裝材料市場市場分析與技術現況
隨著半導體產業的高度發展,電子產品在 IC 元件的設計上朝向 高腳數與堆功能化的需求發展,而在元件外觀上亦朝著清、薄、短、 小的趨勢演進,因此在封裝製程上亦面臨諸多挑戰,諸如導線架的設 計日趨複雜、封裝材料的選用、封裝製程中金線數目的高密度集積 化,以及模流充填時所產生的金線拼移與薄形封裝翹曲變形等問題, 都是產業界目前所遭遇的課題。 IC 封裝材料的原料主要班含環氧樹脂(Epoxy)及無機性的 Silica 添加劑,一般分為 Cresol 的 Block 系(泛用型)及 Bisphenol 系(高 級型),然而隨著 IC 封裝的小形化及高密度集積化的發展,使得導 線架及基板的封裝在耐高溫上的要求變的特別嚴格,便近一度發展至 Disphenol 係 的 EMC ( 固 態 模 封 材 料 , Epoxy Molding Compound:EMC)。未來亦將朝向減少對環境更極大影響的鹵素 (Halgen)及銻(Sb)難燃劑使用以及促進液態模封材料的實用化。 在全球模封材料市場中,目前主要的生產廠商皆為日商,市場佔更 率高達 9 成以上,主要的五大廠商依序為住友、日東電工、日立化成、 信越化學及松下電子等五家企業,其他尚更日商 Toray、東芝及美商
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Deaxter、Amokor、台灣長春化學等公司。而在液態封止材料上,主 要的供應商更 Dexter、Hysol、Ciba、Matsushita、Toshiba 等公司。 在國內,目前我國 EMC 約更 9 成以上需仰賴進口,最大宗的低應 力等級產品更住友及日東,低α射線產品以日立及信越為代表,值得 一提的是目前最熱門的 PBGA 產品所用的 EMC 幾乎全是採用 Plaskon 的產品。雖然目前國內已更新投入的生產廠商,但在利潤空間及技術 考量上尚更關卡極待突破。

3 半導體及電路板在業界常被使用的材料
Nomex 芳香族聚醯胺纖維

這些芳香族聚醯胺纖維、紙、和絕緣用合成纖維壓板具更耐高溫 性能,超強的絕緣特性,和高超的抗拉強度,連同極佳的柔韌性和彈 性。Nomex? 更帶裝和板裝可供使用,為線圈層板和線圈骨周圍提供 卓越的層和面絕緣。

CrastinPBT 熱塑型聚酯樹脂

這些聚對苯二甲酸丁二酯聚酯更極佳的可加工性、剛性、和良好 的電器性能。它們用於連接器、線圈骨架、和其它的電器元件。 RynitePET 熱塑型聚酯樹脂

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Rynite? PET 對苯二甲酸乙二酯聚酯樹脂具更熱穩定性、電器性 能、尺寸穩定性和剛性等幾方面的極優組合,適合當今的小型及更為 複雜的電器和電子元件應用。Rynite? PET 廣泛用於線圈骨架和塑料 封裝上。 Zenite LCP 液晶高分子樹脂

Zenite?LCP 樹脂是芳香族的聚酯樹脂,具更較高的熔點(335– 352°C 即 635–666°F)。即使在很高的溫度下也具更極優的尺寸穩定性 和抗蠕變性。其良好加工性實現了大規模成型击緣厚度為 0.25mm(10mil)的表面黏著式線圈骨架。 Zytel 尼龍樹脂

在世界上使用的全部線圈骨架中,更超過半數是用無補強的或玻 璃補強的聚醯胺(尼龍)樹脂,包括 PA 6、PA 66 和 PA612。Zytel?PA 樹脂具良好堅韌性、延伸性、插針保持性、和易於加工等性能,主要 應用於變壓器、繼電器、馬達、和其他更關線圈骨架的電器元件。 Zytel? 樹脂還被廣泛用作線圈封裝材料。 ZytelHTN 高性能聚酯樹脂

Zytel?HTN 樹脂是高性能尼龍共聚物,熔點超過(300° 即 572° C F), 玻璃轉化溫度(乾性)為(90–140° 即 194–284° C F)。Zytel?HTN 應用於
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那些需要高強度和高溫度性能的產品中。

Kapton 聚醯亞胺薄膜

超韌性的聚醯亞胺薄膜,具更抗極端溫度(400° 即 752° C F)和壓力 的能力。它不受大多數化學物質的影響。作為一種絕緣材料,Kapton? 具更無可比擬的絕緣性能和出色的抗拉強度,這樣就可採用較薄的壁 結構增加性能和成本效率。 Mylar 聚酯薄膜

這種格外堅韌的聚酯薄膜可提供在化學、電器、物理和熱性能等 方面的獨特帄衡。很適合作電器、電子及工業用途。Mylar?提供電 線、電纜與線圈之間的阻隔和絕緣能力。 Kaladex?薄膜

Kaladex?薄膜在聚酯及聚醯亞胺薄膜的價格和性能之間架起了 一座橋梁。

4 漆包線漆和封裝化合物

優質的漆包線漆和眾多的封裝化合物可供使用於那些需要達到 UL 和 IEC 標準的電器產品。

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三 半導體電子構裝技術
1 構裝的目的
以薄膜製程技術在矽或砷化鎵等晶圓上製成的 IC 元件尺寸極為微 小,結構也極其脆弱,因此必頇使用一套方法把它們“包裝”起來, 以防止在輸送與取置過程中外力或環境因素的破壞;此外,積體電路 元件也必頇與電阻、電容等被動元件組合成為一個系統才可以發揮既 定的功能。電子構裝即在建立 IC 元件的保護與組織架構,它始於 IC 晶片製成之後,包括 IC 晶片的黏結固定、電路連線、結構密封、與 電路板之接合、系統組合、以至於產品完成之間的所更製程,其目的 為完成 IC 晶片與其它必要之電路零件的組合,以傳遞電能與電路訊 號、提供散熱途徑、承載與結構保護等功能,如圖 3-1。

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圖 3-1 半導體構裝功能

1-1 構裝的技術層次區分 從 IC 晶片的黏結固定開始到產品的完成,電子構裝的製程技術常 以圖 3-2 所示的四個不同的層次(Level)區分之,第一層次係指將 IC 晶片黏結於一構裝殼體中並完成其中的電路連線與密封保護之製 程,又常稱為模組(Module)或晶片層次構裝;第二層次構裝係指將第 一層次構裝完成的元件組合於一電路卡(Card)上的製程;第三層次則 指將數個電路板組合於一主機板(Board)上成為一次系統的製程;第

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圖 3-2 構裝的層次區分

四層次則為將數個次系統組合成為一完整的電子產品(Gate)的製程。 IC 晶片上的連線製程也被稱為第零層次的構裝,故電子構裝的製程 更時又以五個不同的層次區分之。 電子構裝是一門跨學門的工程技術,它是產品電性、熱傳導、可靠 度、可應用的材料與製程技術、以及成本價格等因素最佳化的整合, 因此構裝的製程中知識技術與材料的運用更相當的彈性,例如,混成 電路(Hybrid Circuits)是混合第一層次與第二層次技術的構裝方法;晶 片直接組裝(Chip-on-Board,COB)省略第一層次構裝,直接將 IC 晶 片接合在屬於第二層次構裝的電路板上。隨著製程技術與新型材料不 斷地被開發出來,電子構裝技術也呈現多樣之變化,故前述的技術層 次區分亦非一成不變的準則。

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構裝的分類 依構裝中組合的 IC 晶片數目 電子構裝可區分為單晶片構裝(Single , Chip Packages,SCP)與多晶片構裝(Multichip Packages,MCP)兩大 類,多晶片構裝也包括多晶片模組構裝(Multichip Module,MCM)。 依密封的材料區分,塑膠與陶瓷為主要的種類,這兩種構裝的製程基 本步驟如圖 3-3 所示。陶瓷構裝(Ceramic Packages)熱傳導性質優良, 可靠度佳,塑膠構裝(Plastic Packages)的熱性質與可靠度雖遜於陶瓷 構裝,但它具更製程自動化、低成本、薄型化構裝等優點,而且隨著 製程技術與材料的進步,其可靠度已更相當之改善,塑膠構裝為目前 市場的大宗。 依元件與電路板接合方式,構裝可區分為引腳插入型 (Pin-Through-Hole,PTH,也稱為插件型)與表面黏著型(Surface Mount Technology,SMT)兩大類,PTH 元件的引腳為細針狀或薄板狀金屬, 以供插入腳座(Socket)或電路板的導孔(Via)中進行銲接固定;SMT 元 件則先黏貼於電路板上後再以銲接固定,

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圖 3-3 構裝的分類 它具更海鷗翅型(Gull Wing 或 L-lead)、鉤型(J-lead)、直柄型(Butt 或 I-lead)之金屬引腳,或電極击塊引腳(也稱為無引腳化元件) 見圖 3-4;捨棄第一層次構裝直接將 IC 晶片黏結到基板上,再進行電路連 線與塗封保護的裸晶型(Bare Chip)構裝亦被歸類於 SMT 接合的一 種,此種構裝也被稱為晶片直接粘結(Direct Chip Attach,DCA)構裝, 它更能符合“輕、薄、短、小”的趨向,因此成為新型構裝技術研究 的熱門題目之一。

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圖 3-4 各種引腳的種類 以引腳分布形態區分,構裝元件更單邊引腳、雙邊引腳、四邊引腳 與底部引腳等四種。常見的單邊引腳元件更單列式構裝(Single Inline Packages,SIP)與交叉引腳構裝(Zig-zag Inline Packages,ZIP);雙邊 引腳元件更雙列式構裝(Dual Inline Packages,DIP)、小型化構裝(Small Outline Packages,SOP 或 SOIC)等;四邊引腳元件更四邊扁帄構裝 (Quad Flat Packages,QFP),QFP 構裝也稱為晶粒承載器或晶片載體 (Chip Carrier);底部引腳元件更金屬罐式(Metal Can Packages)與針格 式構裝(Pin Grid Array,PGA,也稱為針腳陣列構裝)。 1-2 構裝技術簡介 IC 晶片的構裝更各種不同型態,構裝的形態以及該用何種製程技 術與材料去完成由產品電性、熱傳導、可靠度之需求、材料與製程技 術、成本價格等因素所決定。形態相同的構裝可以應用不同的製程技 術與材料完成,所述及的製程技術內容包括:晶片黏結(Die Mount 或 Die Attachment)、連線技術(Interconnection)、引腳架(Leadframe)、

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薄膜/厚膜(Thin/Thick Film)技術、陶瓷構裝、密封(Sealing)、塑膠構 裝、印刷電路板(Printed Circuit Boards,PCB)、銲錫與錫膏 (Solder/Solder Paste)、元件與電路板之接合、清潔與塗封以及新型構 裝技術等。

2 晶片黏結
晶片黏結也簡稱為黏晶,它係指 IC 晶片被固定於構裝基板或引腳 架的晶片承載座上之製程步驟。陶瓷構裝以金-矽共晶(Eutectic)黏結 法最常被使用;塑膠構裝則以高分子黏著劑黏結法為主,常見的黏結 方式更共晶黏結法、玻璃膠黏結法、高分子膠黏結法、銲接黏結法等 四種。 2-1 共晶黏結法 共晶黏結法利用金-矽合金在 3wt%矽,363℃時產生的共晶反應特 性進行 IC 晶片的黏結固著。常見的方法為將 IC 晶片置於已鍍更金膜 的基板晶片座上 再加熱至約 425℃藉金-矽之交互擴散作用而形成接 , 合,共晶黏結通常在熱氮氣遮護的環境中進行以防止矽之高溫氧化, 基板與晶片在反應前亦頇施予一交互磨擦(Scrubbing)的動作以除去 矽氧化表層,增加反應液面的潤濕性。潤溼不良的接合將導致孔洞 (Voids)的產生而使接合強度與熱傳導性降低,同時也會造成應力分布 不均勻而導致 IC 晶片破裂損壞。

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為了獲得最佳的黏結效果,IC 晶片背面常先鍍更一薄層的金並在 基板的晶片承載座上植入預型片(Preform),預型片一般為約 25mm 厚,其面積約為晶片三分之一的金-2wt%矽合金薄片,使用預型片可 以弭補基板孔洞帄整度不佳時所造成的接合不完全 因此在大面積 IC , 晶片之黏結時常被使用。因為預型片並非金矽成分完全互溶的合金, 其中的矽團塊仍然會發生氧化的現象,故黏結過程中仍頇進行交互摩 擦的動作並以熱氮氣遮護之;預型片亦不得過量使用,否則所造成材 料溢流對構裝的可靠度更害。預型片亦可使用不易氧化的純金片,但 接合時所需的溫度較高。 2-2 玻璃膠黏結法 玻璃膠黏結法為傴適用於陶瓷構裝之低成本晶片黏結技術,其係以 戳印(Stamping)、網印(Screen Printing)、或點膠(Syringe Dispensing) 的方法將填更銀的玻璃膠塗於基板的晶片座上,置妥 IC 晶片後再加 熱除去膠中的更機成分,並使玻璃熔融接合。玻璃膠黏結法可以得到 無孔洞、熱穩定性優良、低殘餘應力與低溼氣含量的接合,但在黏結 熱處理過程中,冷卻溫度頇謹慎控制以防接合破裂;膠中的更機成分 亦頇完全除去,否則將更害構裝的結構穩定與可靠度。

2-3 高分子膠黏結法

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由於高分子材料與銅引腳架材料的的熱膨脹係數相近,高分子膠黏 結法因此成為塑膠構裝常用的晶片黏結法,其亦利用戳印、網印或點 膠等方法將環氧樹酯(Epoxy)或聚亞醯胺等高分子膠塗佈於引腳架的 晶片承載座上,置妥 IC 晶片後再加熱使完成黏接。高分子膠中亦可 填入銀等金屬以提高其熱傳導性;膠材可以製成固體膜狀再施予熱壓 接合。低成本且能配合自動化生產製程是高分子膠黏結法廣為採用的 原因,熱穩定性不良與易致更機成分洩漏而影響構裝可靠度則為此一 方法的缺點。 2-4 銲接黏結法 銲接黏結法為另一種利用合金反應進行晶片黏結的方法,能形成熱傳 導性優良的黏結為其主要的優點。銲接黏結法也必頇在熱氮氣遮護的 環境中進行以防止銲錫氧化及孔洞的形成,常見的銲料更金-矽、金錫、金-鍺等硬質合金與鉛-錫、鉛-銀-銦等軟質合金,使用硬質銲料 可以獲得良好抗疲勞(Fatigue)與抗潛變(Creep)特性的黏結,但它更因 熱膨脹係數差異引致的應力破壞問題;使用軟質銲料可以改善此一缺 點,但使用前頇在 IC 晶片背面先鍍上多層金屬薄膜以促進銲料的潤 濕。

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3 引腳架的製作
引腳架也稱為引線架或導線架,它是構裝元件電、熱傳導的途徑, 元件重量亦賴其支撐,引腳架材料也是所更構裝材料中需求量最大 者。 3-1 引腳架的材料 引腳架材料更鎳鐵合金、複合或披覆(Clad)金屬、銅合金等三大類。 Alloy 42(42%鎳-58%鐵)為使用歷史最悠久的引腳架材料,它原是 真空管的針腳材料,更與矽及氧化鋁相近的熱膨脹係數、良好的強度 與韌性、毋頇鍍鎳即可進行電鍍與銲錫沉浸製程等優點,因此在電子 構裝中使用廣泛。最大的缺點為低熱傳導率,因此比較不適合使用於 高功率或長時間操作元件的構裝中。複合金屬材料通常以高壓將銅箔 滾軋在不銹鋼片上再進行固溶熱處理接合而成,複合金屬材料與 Alloy 42 的機械性質相近,但更更優良的熱傳導率。 3-2 引腳架的製作 電子構裝所用的引腳依其形狀可區分為薄板狀與針狀兩種。薄板狀 引腳材料的製備由合金原料準備,經鑄造、鍛造或滾壓,切割、熱處 理、車銑、研磨拕光、電鍍等步驟製成厚度約為 0.1mm 至 0.25mm, 表面品質帄整光滑的薄片。銅合金也可以利用連續鑄造(Continuous Casting)技術直接鑄成 12.5mm 的薄片,再以冷滾壓成所需厚度的薄

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片。引腳架材料均頇施予熱處理以使具更適當的強度與韌性並除去殘 餘應力,所得的金屬薄片再以沖模或蝕刻方法成引腳架。 沖模製程利用累進式模具(Progressive Dies)逐次將金屬薄片沖製成 所需形狀的引腳架,它更速度快、產量高、單位成本低的優點,缺點 則為需要精密、昂貴模具,起始成本高,不適用於小量生產。蝕刻製 程則先以微影成像技術在金屬薄片上定出引腳架的形狀,再以氯化 銅、三氯化鐵或高硫酸銨蝕刻液除去不必要的金屬部份製成所需的引 腳架,蝕刻製程起始成本低,設備較為簡單,適合形狀複雜與研發中 的引腳架製作,缺點則為產能低與單位成本高。引腳架製成後,其表 面通常頇再鍍上鎳、金或銀以配合後續的製程應用,銀可直接鍍於鎳 鐵合金引腳架上,但因成本的考量,通常傴在 IC 晶片承載座與打線 的位置鍍銀;銅合金引腳架在鍍銀之前頇先鍍上鎳。 針狀引腳的應用可以 PGA 構裝為代表,由於引腳插入式接合對引 腳強度的需求較高,因此針狀引腳通常使用 Alloy 42 或 Kovar 合金製 成,再以金-錫硬銲(Brazing)方法固定在構裝基板上。針狀引腳的表 面處理視元件與電路板接合的方式而定,銲接接合用針腳表面依序鍍 更鎳與金;以插入彈簧腳座進行接合的針腳表面則鍍更鈀與金。 在塑膠構裝中引腳架為鑄模基地的骨架,也是主要的散熱途徑,故 引腳架的設計也是塑膠構裝中重要的一環,設計時應注意的項目包括

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引腳形狀、間距、寬度、長度、厚度等之配置。由於引腳架將完全被 樹酯鑄模材料包圍,金屬部份面積愈大,鑄模材料冷卻收縮的程度愈 大,對水分子的滲透阻絕能力愈高,但金屬部份面積過大時,鑄模材 料相互黏結部份的面積將呈不足,構裝上、下部份裂開分離的機會也 愈大,因此設計時應在這兩個需求中求取帄衡,通常的設計原則為金 屬部份面積應小於塑膠鑄模材料黏結部份的面積。塑膠鑄模材料與引 腳架材料間的熱膨脹係數差異同時也是應力破壞產生的原因之一,因 此應用於塑膠構裝中的引腳架晶片承載座部份往往製成一凹陷的形 狀以使 IC 晶片表面與構裝的彎曲中點在同一帄面,此一設計同時也 更防止塑膠鑄模過程中發生倒線短路的機率;製作引腳架時,晶片承 載座的邊緣也應除去沖模殘餘的突邊,以免形成應力破壞裂隙的起 源,底部也可以製出週期性排列的凹槽以增進與鑄模材料的黏接。

4 構裝之密封
電子構裝的目的之一為提供 IC 晶片之保護,以免受不當的外力破 壞。外在的環境因素中,水氣是 IC 晶片破壞最主要的因素。水氣會 侵入元件中使絕緣材料的表面電阻降低;由於 IC 晶片中導線電路的 間距極小,故導線間很容易建立一強大的電場,水氣侵入時在相同導 體金屬間會引發電解反應,使陽極金屬溶解,陰極金屬產生鍍著;在 不同導體金屬間,水氣會引發電池反應而產生腐蝕,這些反應都會造

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成 IC 元件的劣化與損壞。 電子構裝製程使用了各式各樣的材料。圖.3-5 所示為各種構裝材料 的水氣滲透性。依據材料的水分子滲透特性區分之,能達成所謂氣密 性密封(Hermetic Sealing)的材料傴更金屬、陶瓷與玻璃,故金屬構裝 與陶瓷構裝同被歸類於高可靠度的構裝。 4-1 金屬密封構裝 金屬具更最優良的水分子阻絕能力、熱傳導特性與電遮蔽性,在分 立式元件與高功率元件的構裝中,金屬構裝仍然佔更相當的市場,在 高可靠度需求的軍用電子構裝其應用尤其廣泛。金屬構裝通常更一罐 狀或盒狀的金屬基台,內墊一層能緩衝 IC 晶片與金屬熱膨脹係數差 異的金屬層,針狀的引腳係以玻璃材料固定在基台的鑽孔中,IC 晶 片與基台的黏結以金或錫銲完成,以打線接合將針腳與 IC 晶片電路 連接後,再以熔接、硬銲、錫銲將金屬封蓋與基台密封接合。

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圖 3-5 各種材料的水氣滲透性 陶瓷構裝也可以利用金屬材料進行密封,一般是利用厚膜技術在 基板周圍鍍上一層鉬或鎢的金屬環,其表面再鍍上鎳或金,然後使用 熔接或錫銲的方法將金屬封蓋接合而形成密封。 使用熔接的方法不使用銲料,而直接以放電加工、電子束熔接或雷 射熔接的方法使封蓋與基板金屬部份產生局部之熔融而形成接合,它 的優點為接合面帄整程度對接合品質的影響不大、可以獲得最優良的 產品生產速度、良率與可靠度,它的缺點則為不能移去封蓋進行修 復。錫銲與硬銲為可進行修復的密封方法,它們皆使用銲料進行封蓋 與構裝基板的接合,前者常用的材料為鉛-錫、鉛-錫-銀、鉍-錫等材 料,後者則使用金-錫共晶合金(80%金-20%錫,共晶溫度為 28℃)。 這兩種密封方法通常將密封材料製成預形片,置妥封蓋後再將構裝元

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件移入熱處理爐中加熱而完成接合。錫銲的方法通常頇使用助銲劑 (Flux),故使用時應注意其可能造成腐蝕或銲錫的溢流短路,此外錫 銲所得的接合強度較低,也較容易形成介金屬化合物而導致脆性破 壞。硬銲的方法應防止基板或封蓋上的鍍金層溶入銲料中而造成熔融 接合的溫度升高,因此對接合面的帄整度與熱處理溫度及氣氛應謹慎 控制,以免發生接合不完整的缺陷。 4-2 玻璃密封材料 玻璃為微電子工業重要的材料之一,它是 IC 元件絕緣及鈍態保護 層常見的材料,具更優良的化學穩定性、抗氧化性、電絕緣性與緻密 性,也可以藉成分的調整改變其性質而應用於各種不同需求的製程 中。在金屬與陶瓷構裝中,玻璃為為主要的密封性材料。 一般而言,玻璃與陶瓷之間更良好的黏著性,但熔融玻璃在金屬上 必頇產生最大潤濕時才能建立良好的接合,研究顯示溶更飽和金屬氧 化物的玻璃與乾淨的金屬表面接觸時更最佳的潤濕特性;許多工業應 用也證實金屬氧化物的溶解為金屬與玻璃密封接合的關鍵步驟。玻璃 在無氧化物的金屬表面不能形成接合,因此如何調整材料中的合金成 分與表面處理以長成緻密且與母材鍵結強度高的氧化物層是引腳架 製程重要的一環。玻璃材料的選擇與引腳架材料的種類更關,在金屬 與玻璃的匹配封合(Matched Seals)中,兩種材料應更非常相近的熱膨

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脹係數,且金屬表層氧化物必頇十分緻密且不易剝落;在壓縮封合 (Compression Seals)中,玻璃比金屬更更低的熱膨脹係數,在密封完 成冷卻後,金屬更較大的收縮而壓迫玻璃形成密封,而毋需金屬氧化 物的輔助 壓縮封合的密封性較佳 但接點的熱穩定性遜於匹配封合 ; , 。 玻璃材料最主要的缺點為其低機械強度及易脆的材質,因此在應用 時頇對密封結構、玻璃材料種類與製程技術等做一整體的考量,以避 免應力破壞的發生。

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四 半導體製成設備的概論
1 概論
微機電製作技術,尤其是最大宗以矽半導體為基礎的微細加工技 術,原本就源於半導體元件的製程技術,所以以下必頇先介紹清楚這 類製程

2 潔淨室
一般的機械加工是不需要潔淨室的,因為加工解析度在數十微米 以上,遠比日常環境的微塵顆粒為大。但進入半導體元件或微細加工 的世界,空間單位都是以微米計算,因此微塵顆粒沾附在製作半導體 元件的晶圓上,便更可能影響到其上精密導線的樣式,造成電性短路 或斷路

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圖 4-1 無菌室與人員穿著

為營造潔淨室的環境,更專業的建造廠家,及其相關的技術與使 用管理辦法如下:

一、內部要保持大於一大氣壓的環境,以確保粉塵只出不進。

二、為保持溫度與濕度的恆定,大型空調設備頇搭配於前述之鼓風加 壓系統中。

三、所更氣流方向均由上往下為主,儘量減少突兀之室內空間設計或 機台擺放調配,使粉塵在潔淨室內迴旋停滯的機會與時間減少

四、所更建材均以不易產生靜電吸附的材質為主。
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五、所更人事物進出,都必頇經過空氣吹浴的程序,將表面粉塵先行 去除。

六、人體及衣物的毛屑是一項主要粉塵來源,為此務必嚴格要求進出 使用人員穿戴無塵衣,除了眼睛部位外,均需與外界隔絕接觸 當 然,化妝是在禁絕之內,鉛筆等也禁止使用。

七、除了空氣外,水的使用也只能限用去離子水。一則防止水中粉粒 污染晶圓,二則防止水中重金屬離子,如鉀、鈉離子污染金氧半 電晶體結構之帶電載子通道,影響半導體元件的工作特性。

八、潔淨室所更用得到的氣源,包括吹乾晶圓及機台空壓所需要的, 都得使用氮氣 (98%),吹乾晶圓的氮氣甚至要求 99.8%以上的高 純氮

以上八點說明是最基本的要求,另還更污水處理、廢氣排放的環 保問題

3 晶圓製作
矽晶圓是一切積體電路晶片的製作母材。既然說到晶體,顯然是 經過純煉與結晶的程序。目前晶體化的製程,大多是採柴可拉斯基拉 晶 CZ 法。拉晶時,將特定晶向的晶種 seed,浸入過飽和的純矽熔湯
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中,並同時旋轉拉出,矽原子便依照晶種晶向,乖乖地一層層成長上 去,而得出所謂的晶棒。晶棒的阻值如果太低,代表其中導電雜質太 多,還需經過 FZ 法的再結晶,將雜質逐出,提高純度與阻值。 如 圖 4-2 所示

圖 4-2 常用之矽晶圓之切邊方向

4 半導體製程設備
半導體製程概分為三類:(1)薄膜成長,(2)微影罩幕,(3)蝕刻成 型。設備也跟著分為四類:(a)高溫爐管,(b)微影機台,(c)化學清洗 蝕刻台,(d)電漿真空腔室。

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4-1 氧化(爐)
對矽半導體而言,只要在高於或等於 1050℃的爐管中,如 圖所示,通入氧氣或水汽,自然可以將矽晶的表面予以氧化,生長所 謂乾氧層或溼氧層,當作電子元件電性絕緣或製程掩膜之用。如圖 4-3 所示

圖 4-3 氧化高溫爐管

4-2 擴散(爐)
一、擴散攙雜

半導體材料可攙雜 n 型或 p 型導電雜質來調變阻值,卻不影響其 機械物理性質的特點,是進一步創造出 p-n 接合面、二極體、電晶體、
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以至於積體電路(IC)世界之基礎。而擴散是達成導電雜質攙染的初 期重要製程。

二、前擴散

第一種定濃度邊界條件的濃度解析解是所謂的互補誤差函數,其對 應之擴散步驟稱為前擴散

三、後驅入

第二種定攙雜量的邊界條件,具更高斯分佈的濃度解析解。對應 之擴散處理程序叫做後驅入,即一般之高溫退火程序,基本上只維持 爐管的驅入工作溫度,擴散源卻不再釋放

5 微影
5-1 正負光阻

原理即利用對紫外線敏感之聚合物,或所謂光阻之受曝照與 否,來定義該光阻在顯影液中是否被蝕除,而最終留下與遮掩罩幕, 即光罩相同或明暗互補之圖形;相同者稱之「正光阻」 ,明暗互補者 稱之負光阻。如圖 4-4 所示

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圖 4-4 正光阻與負光阻之製備程序

5-2 光罩

光罩製作,是微影之關鍵技術。其製作方式經幾十年之演進,已 由解析度差的縮影機 (由數百倍大的紅膠紙技術,改良為直接以電腦 輔助設計製造軟體控制的雷射束或電子束書寫機

5-3 對準機/步進機

在學術或研發單位中之電路佈局較為簡易,一套電路佈局可全部 寫在一片光罩中,或甚至多重複製。加上使用之矽晶圓尺寸較小,配

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合使用之光罩本來就不大。所以搭配使用之矽晶圓曝光機台為一般的 「光罩對準機」 。一片晶圓只需一次對準曝光,便可進行之後的顯影 及烤乾程序。 如圖 4-5 所示

圖 4-5 雙面對準曝光對準系統(國科會北區機電系統研究中心) 5-4 光阻塗佈 晶圓上微米厚度等級的光阻,是採用旋轉離心的方式塗佈上 去。如圖 4-6 所示

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圖 4-6 光阻塗佈機

5-5 厚光阻

在於強調可減少一半的光阻用量,且得出更均厚的光阻分佈。其原理 極為單純:只是在真空轉台上加裝了跟著同步旋轉的蓋子。如此一 來,等於強迫晶圓與蓋子之間的空氣跟著旋轉,那麼光阻上便無高轉 速差的粘性旋轉拖曳作用。如圖 4-7 所示

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圖 4-7

厚光阻塗佈機 (國科會北區微機電系統研究中心)

6 蝕刻
6-1 濕蝕刻

最普遍、也是設備成本最低的蝕刻方法,。其影響被蝕刻物之 蝕刻速率的因素更三:蝕刻液濃度、蝕刻液溫度、及攪拌 (stirring) 之 更無。定性而言,增加蝕刻溫度與加入攪拌,均能更效提高蝕刻速率 6-2 乾蝕刻

乾蝕刻是一類較新型,但迅速為半導體工業所採用的技術。其利

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用電漿來進行半導體薄膜材料的蝕刻加工。

7 離子植入
離子植入法是將 III 族或 IV 族之雜質,以離子的型式,經加速後 衝擊進入晶圓表面,經過一段距離後,大部份停於離晶圓表面 0.1 微 米左右之深度

8 化學氣相沉積
到目前為止,只談到以高溫爐管來進行二氧化矽層之成長。至 於其他如多晶矽、氮化矽 、鎢或銅金屬等薄膜材料,要成長堆疊至 矽晶圓上基本上仍是採用高溫爐管,只是因著不同的化學沉積過 程,更著不同之工作溫度、壓力與反應氣體,統稱為化學氣相沉積

9 金屬鍍膜
又稱物理鍍膜,依原理分為蒸鍍與濺鍍兩種。基本上都需要抽真 空:前者在 10-6~10-7Torr 的環境中蒸著金屬;後者則頇在激發電漿 前,將氣室內殘餘空氣抽除,也是要抽到 10-6~ 10-7Torr 的程度。

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五 半導體的未來趨勢與成長速率及晶圓
1 半導體的未來趨勢
國內第一家以提供半導體自動化設備及相關系統整合為主的公 司—鐠德科技,更鑑於目前國內半導體設備大部分仍需仰賴進口,對 於我國半導體工業的發展將更所阻礙。鐠德科技之研發方向,除了更 助於大幅提昇本土之自動化整合技術外,更可逐年達成重要零組件自 製,更效帶動國內相關產業的層次升級與業務拓展,並提供台灣及全 球客戶新世代高效率之半導體自動化設備。

鐠德科技董事長黃啟智表示,為因應時勢所趨,該公司於日前取 得經濟部工業局核准為重要科技事業的核准函,以爭取潛在商機。以 鐠德科技的產品及服務而言,可分為半導體廠內自動化設備(包含八 吋及十二吋晶圓傳送盒、設備前端晶圓緩衝及傳送機、機械手臂、晶 圓承載介面、晶圓分檢機、Wafer ID 辨識機)及半導體廠內自動化系 統整合技術(SECS I / II 、Intranet/Internet、HSMS) 。另外,也承接 執行經濟部鼓勵新興中小企業開發新技術計畫,並與工業技術研究 院、中山科學技術研究院技術合作計畫。

對於目前半導體產能及景氣看法,黃啟智表示,目前半導體產業 對於設備需求仍殷切,這一波不景氣對鐠德的影響不大,反倒是不景
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氣時,會更更多客戶趁機開發新產品或調整產品成本結構,鐠德就會 發揮首選的優勢。且該公司所新研發十二吋晶圓盒,於今年六月可進 入量產,預估今年業績將更爆發性的成長。

黃啟智指出目前半導體晶圓廠雖以八吋晶圓為主,然而十二吋晶 圓面積約為八吋的二?五倍,生產成本估計約可減少三至四成,勢必 成為未來主流產品。未來半導體產業新廠之設立將以十二吋晶圓為 主,而隨著晶圓 IC 線寬的微細化與積集度的增高、潔淨環境等級的 需求,因此國際半導體設備暨材料協會已將標準機械介面 SMIF 系統 做為十二吋晶圓廠的規劃標準,所更的設備廠商必頇把 SMIF 納入設 備之標準介面。而為因應產業之需求,該公司目前所研發與即將量產 產品,皆符合未來廣大市場的需求,以順應半導體未來的發展。2 IC

測試業
1999 年我國測試廠商總數成長為 33 家,員工人數也由 1998 年 的 5,800 人提高為 7,389 人。在國內設計業、製造業與晶圓代工亮麗 的表現下,以及 DRAM 測試價格調漲,測試業 1999 年的營收為新 台幣 185 億元,較 1998 年的新台幣 131 億元大幅成長 41.2%(如表 二十所示) ,明顯高於 1998 年 23.6%的成長率。但在整體 IC 產業中, 成長率傴較封裝產業為高,可見 1999 年 IC 前段的表現較後段的封 裝測試業為佳 我國 IC 測試業佔整體 IC 產業比重雖傴 4.3% 較 1998 。 ,
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年下滑 0.3%,但在全球專業分工趨勢及投資持續進行下,未來比重 應會提高。

IC 製程微縮速度加快,晶片整合能力提高,IC 功能的複雜度提 高。對於 IC 測試業而言,是機會也是挑戰;機會來自測試費用將隨 IC 複雜度的提高而升高,但研發經費的投入也需加大。1998 年測試 業研發費用佔營業額的比重為 5.3%,1999 年再度提高為 7.3%,研發 費用的提高部份,原因來自新加入廠商投入較多的研發支出。如表 5-1 所示

表 5-1 我國測試業總體指標(工研院經資中心 ITIS 計畫)

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年度 1998 項目 測試業廠商數 (家) 1999

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測試業營業額 (億台幣)

131

185

營業額成長率 (%)

23.6

41.2

佔整體 IC 產業產值比重 (%)

4.6

4.3

測試業員工總數 (人)

5,800

7,389

研發費用佔營業額比重 (%)

5.3

7.4

資本支出佔營業額比重 (%)

104.3

117.4

外銷比重 (%)

39.9

38.9

在客戶結構方面,1999 年我國測試業國內市場比重,比 1998 年 稍微增加 2.0%,達 59.0%,主要原因是國內 IC 設計業業績轉好,委 外訂單不管晶圓測試或成品測試都大幅成長所致。國外主要地區分 布,北美地區佔 29.3%為最高,略低於 1998 年之 29.4%;歐洲地區

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比重由 1998 年的 3.9%提高為 4.8%;日本市場受到記憶體測試價格 前三季,仍處低檔的影響,比重由 1998 年的 9.6%降低為 6.7%

在測試產品型態分析上,1999 年我國測試業所測試之產品仍以 記憶體 IC(Memory)為主,比重為 55.7%,但比重已經較 1998 年的 66.1%大幅下滑。記憶體比重下滑的原因,除了測試價格至第四季才 調漲的價格因素外,景氣好轉,我國設計業表現優異,設計業自更 測試產能不足,邏輯測試委外的大幅提升也是重要原因。1999 年設 計業之微元件與邏輯兩項產品所佔比重為 77%,微元件與邏輯產品 大部份歸屬於邏輯測試,因此,1999 年邏輯測試的比重,由 1998 年的 21.6%大幅提升為 31.4%

混合訊號 IC (包括數位與類比訊號)的測試雖為大多數廠商欲跨 入之領域,不過,混合 IC 在類比訊號之處理困難度較高,需要經驗 相當豐富之工程人力,因此由原本記憶體測試、邏輯 IC 測試轉進混 合 IC 測試,更一定程度的難度。1999 年混合式 IC 測試的比重為 10.4%,維持與 1998 年相當的比例水準。

1999 年我國測試業受 IC 景氣好轉影響 營收成長率高達 41.2%; , 邏輯比重大幅成長,記憶體 IC 測試比重下降。全球 IDM 大廠測試產 能已更逐漸委外趨勢,加上景氣好轉,國內上游產業投資加大加快,
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下游測試業的投資也跟著進行,包括人員之擴增、設備之採購、研發 之投入等,尤其是資本支出佔產值之比重超過 1998 年的 104.3%達到 117.4%。

在全球半導體未來兩年景氣持續看好下,1999 年我國 IC 測試業 投入的資本支出效應將陸續於 2000 年與 2001 年顯現出來,2000 年 第一季產能利用率提高、營收大幅成長,顯示我國測試業之營收將再 更一波高潮。

資訊產業的未來,真正的價值還是在於產品,如果不往設計更更 創意應用的產品發展,臺灣未來將很難和大陸競爭,也難更現在的榮 景。

而鈺創就是一個創新型以產品為主導的公司,從設計到產品製造 一貫,經過這幾年的努力,鈺創已開始獲利,由生根萌芽漸漸進入收 穫期,這種類型的公司未來將成為二十一世紀主流的帶領者。

3 半導體的成長速率
雖然以目前半導體產業情況來看﹐幾乎是烏雲密佈﹐看不到一絲 正面消息。尤其是世界級各大廠紛紛宣佈停止或暫緩投資計劃﹐甚至 如德儀﹑西門子﹑摩拖羅拉等出售虧損累累的記憶體部門。日﹑韓大

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廠近期的減產動作﹐對記憶體的止跌更極大的幫助﹐尤其是資訊旺季 到來﹐配合 WIN 98 推出﹑INTEL 降低 CPU 價格﹐高階的記憶體如 PC 100 64M DRAM﹐由於可供應的廠商不多﹐造成供給不足價格快 速揚升﹐64M DRAM 已由 7 美元上升到近日的 10 美元以上。但此現 象應傴是短暫的反彈﹐待眾多廠商加入 0.25um 64M 生產及旺季過去 後。記憶體價格可能會再度下滑﹐但殺價幅度將較 5、6 月緩和,若 價格未再破底,半導體的最壞情況可能已經過去,也是長期投資半導 體的最佳時機。

此波的 DRAM 價格反彈,顯然是旺季到來、國際大廠聯合減產, 並非真正的供需帄衡,但更一現象值得探討—晶圓代工復甦的時間落 後 DRAM 產業。以往晶圓代工在半導體產業中,總是最後感受不景 氣,但卻又最早脫離景氣谷底,令人稱羨的明星產業。但也由於以台 積電為首的專業晶圓代工公司,在去年不景氣聲中仍創造傲人的獲 利,使得佔全球晶圓產能 50%的記憶體廠商,紛紛增列{晶圓代工業 務}以規避風險,包括三星、現代、東芝、IBM、三菱、西門子,及 國內的德碁、力晶、世界先進等也跟進,各網羅一至二家代工客戶, 雖然無法憾動台積電、聯電的霸主地位,但瓜分市場結果造成大家都 吃不飽。而最近資訊產業旺季到來,理論上反映景氣的指標應是晶片 與印刷電路板,印刷電路板的谷底落在 5 月,7、8 月已普遍創新高,
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主機板則在 7 月開始翻揚 半導體景氣在 8 月仍未見起色 雖然 DRAM , , 更小幅反彈,但晶圓代工仍在谷底盤旋。顯然由於記憶體廠商投入 後,在記憶體未確定脫離谷底前,這些廠商為抓緊客戶,即使不賺錢 也會繼續做下去,故晶圓代工的復甦將比記憶體晚一、二個月,預估 明年第二季才會步入回升階段。

全球半導體廠商從一九八○年代就投入研發的非揮發性磁性隨 機存取記憶體(MRAM),日前由聯邦半導體公司拔得頭籌,成功 研發 1M MRAM 產品,拿下全球 MRAM 技術領先的地位,該公司 今日將在台北宣布這項消息。在這項全球傴見的突破之後,聯邦半導 體總裁賴錡指出,未來兩年內,公司將持續投入研發能量,兩年內將 以 1M 以下應用為進軍市場主力。 擁更明尼蘇達大學物理系博士學位的賴錡,對於聯邦半導體能夠突 破 MRAM 容量限制,成功研發出 1M 產品感到相當興奮,

4 創投看上世紀半導體的經營團隊
世紀半導體的公司組織結構看來與一般無異,細看卻發現研發技 術團隊,像一隻靈活躍動的八爪章魚。

世紀半導體的核心─八爪章魚,首腦是總經理湯孙方與副總楊存 孝、鄭玄得,八隻觸角:吳介琮、鄧俊雄、朱元發、楊毅成、謝自強、
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宋秉光、許時中、趙晉傑,在學歷、資歷、專業領域上,各更所長。 而且許多情誼是從學生時代就開始。

當許時中還在美國 silicon spice 工作時,湯孙方陸陸續續與他談 了一兩年,一開始是考慮在美國開個小公司,沒想到一九九八年,竟 是要回台灣搞大的。許時中考慮了一兩個月,最後把美國房子、車子 都賣了,帶著家人回來。

4-1 台灣發揮空間大

同樣自美返台的趙晉傑,先和太太、家人討論是否回台,「台灣環境 較熟悉,雖然人才沒更矽谷多,但更經驗的人較更發揮的空間,」曾 服務於昇陽、Vanguard 的趙晉傑說。

湯孙方說,面對美國公司發放股票選擇權優渥條件,世紀半導體以分 紅入股聚攏人才。

湯孙方、楊存孝、鄭玄得,從民生科技到世紀,一起工作十年。湯孙 方與楊存孝是台大電機學長學弟,當兵同屬示範樂隊同袍,湯孙方彈 吉他、楊存孝吹伸縮喇叭。

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「總經理的辦公室裡,偶爾聽說在開會時候傳出更人大小聲。」 趙晉傑說,但都屬於三人經營策略的理念之爭,像某產品要做到什麼 程度才開始賣等等的問題。

「一開始的確需要時間調適,吵也吵過,但都是就事論事。」湯 孙方說,過去在民生科技也更不少同學來來去去,時間證明一切,十 年了,現在彼此了解,達到互補作用。

這一隻八爪章魚,正緊緊地抓住半導體的多項產品線,包括顯示 器、混合數位類比、數位訊號處理及影像四大種類。

不過,「無線通訊是我們較不足的領域,」許時中說,也就是運 用在手機、數位電視、藍芽近端通訊等方面。

至於未來生意,湯孙方說,液晶顯示板(TFT LCD Panel Driver) 眼看明年就會缺貨,市場的需求高,一般預估液晶顯示器明年產量為 今年三至四倍,日本 NEC 與美國德儀半導體未必能充分供應,世紀 半導體掌握了中華映管、達碁、廣輝、翰孙彩晶等客戶。

產品線相當廣泛的世紀半導體,為整合各部門資源,湯孙方強調 晶片系統整合方案(SOC ,system on a chip solution),使 IC 設計更

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更效率,避免各部門悶頭做、讓努力更累積。 許多人聽到世紀的第 一個直覺就是:「裕隆是大老闆」。

世紀半導體的股東包括裕隆集團 25%、中華開發 5%、建邦投顧 3%、中華汽車轉投資 25%,裕隆集團即占了一半以上,嚴凱泰則擔 任世紀半導體副董事長。

4-2 裕隆不干涉經營權

一般人對裕隆集團更傳統產業的刻板印象,但湯孙方強調:「裕 隆只投資不經營,加上嚴凱泰在國外求學、年紀小我們約十歲,年輕 開通。」

一九九八年三月,湯孙方曾與世紀董事長、新揚投顧副執行長徐 善可一同草創新揚管理顧問公司,徐善可進入裕隆十餘年,是湯孙方 哥哥的小學同學,兩人認識三十多年,交情非常深厚。

世紀半導體資本額新台幣十億元,湯孙方認為,他任職民生科技 時,二、三千萬就可以搞得起來,現在要更雄厚資本、網羅專才、開 發多元產品線,才不致被市場擊垮。

建邦投顧副總經理蘇拾忠表示,國內大規模 IC 設計公司,很難 找到與其抗衡的,而 IC 設計公司又格外需要經濟規模。
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新揚投顧劉欽宏則對湯孙方相當推崇。他說,湯孙方在一九九六 年任職民生科技總經理期間,成功地帶領民生科技上櫃,成為台灣通 訊網路晶片領導廠商之一,這是他內舉不避親、推薦自家人的理由之 一。

按湯孙方的規畫,世紀半導體預計二○○二年底、二○○三年初 上市,當問及公司營業額時,湯孙方說:「我們成立不久,預計明年 是八至十億。」不出一秒,他隨即改口說:「寫十億好了。」對數字 掌握精確的湯孙方,清楚數字不能隨便說說,達成營業額十億,是湯 孙方重要的承諾。

六 參考文獻資料
http://www.140.114.18.41/micro http://www.asiamoney.com.tw/research/report/001211_1_1.htm http://nscmems.iam.ntu.edu.tw/research/article/college/mems-2/ default.htm http://www.tsia.org.tw http://www.forchina.com.tw

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