半導體製程原理&材料完整說明｜認識第一、三類半導體製程

隨著科技進步，半導體產業蓬勃發展，晶圓製程的複雜度也日益提升。為了因應多元的晶圓製程需求，半導體設備供應商必須提供專業的設備與解決方案，才能協助客戶生產出高品質的晶圓。本文將深入探討半導體製程的關鍵步驟，認識第一類半導體和第三類半導體的製程順序。了解半導體製程細節，將有助於尋找符合需求的半導體設備供應商！

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半導體的基本概念及主要材料

半導體材料是現代電子產品的核心，目前主流的材料是矽（Silicon），佔據全球半導體市場約九成份額。除了矽之外，還有其他類型的半導體材料，如第二類半導體製程所用的材料為砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP），主要應用於通訊和感測相關產品，產值和應用範圍相對較小。而第三類半導體製程的主要材料則是碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN），在快充、電動車和通訊等領域廣泛應用。

然而，高純度的碳化矽（SiC）原料難以取得，主要應用於國防和軍用雷達等領域。加上製造碳化矽磊晶需要經過切割、研磨和拋光等高難度加工步驟，這使得整個半導體製程變得相對複雜，因此具備生產能力的製造商極為稀少，進而導致市場呈現壟斷狀態。

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半導體製程的核心原理、基礎定律

製造一顆能夠處理訊號的晶片，其原理類似於建造房子一樣，從設計、選材到最後裝配，每個步驟都至關重要。第一類半導體是以矽（Si）為基礎的半導體，半導體製程相對成熟，已有超過60年標準化生產流程的歷史，從晶圓製備到封裝都有明確的步驟。

與矽晶片製程相似，第三類半導體製程也需要經過基板、磊晶、IC設計、製造、封裝等步驟，才能產生一顆晶片。半導體製程主要是根據摩爾定律（Moore's Law）推進長期發展，即在相同尺寸的晶片上，每隔18個月，電晶體數量和性能將增加一倍。為了達到此目標，業界持續投入更多資源優化先進封裝技術，並致力將更多電晶體堆疊在單一晶片上，以降低耗電量、提升晶片效能。
 

摩爾定律（Moore's Law）是什麼？如何影響半導體製程？
摩爾定律是由英特爾（Intel）創始人之一的高登‧摩爾提出的觀點，指出積體電路上可容納的電晶體數目，大約每隔兩年會增加一倍。這個觀點影響了半導體製程，推動了半導體技術的快速發展，進而驅動了許多科技創新和社會進步。然而，隨著元件尺寸接近物理極限，挑戰也隨之增加。為了延續摩爾定律，業界尋求改善電晶體結構設計，探索不同的材料和元件結構，如奈米線電晶體，以提高對電晶體中電流的控制能力。

5大半導體製程

第三類半導體與第一類半導體在生產管理和製造流程上有許多相似之處，甚至部分技術也有重疊。在IC設計方面，兩者之間也沒有太大的差異，都是按照摩爾定律發展製造，進行製程與架構選擇、電路設計、規格定義、可靠性分析等製程。現在，讓我們深入探討第三類半導體製程的五大步驟。

一、基板製備

晶圓（wafer）扮演製造電腦晶片的關鍵角色，類似於積木建造房屋的過程，透過逐層堆疊來形成所需的晶片。然而，要建造完美的房子，需要穩固的基礎。在半導體製程中，通常會使用噴頭反應器（Shower Head）進行單晶圓晶片的處理，這種半導體設備也適用於批量處理多晶圓。噴頭反應器的孔洞結構對於晶圓上氣體的均勻沉積至關重要，而噴頭的設計也將直接影響著晶圓製作的完整性和可用性。

二、磊晶（Epitaxy）

三、IC設計

四、IC製造

五、IC封裝

結論

半導體製程極其複雜，唯有採用專業的半導體設備，以及一連串標準的半導體製程工序與品管流程，才能確保製造出品質優良的晶圓。豪震作為精密加工和精密零件的專家，憑藉著先進的化學表面處理技術、完善的品質控制系統和精密的半導體設備，為晶圓生產奠定了堅實的基礎，有效提高半導體製程的生產效率和良率。如果你正在尋找專案所需的精密零件或半導體設備，以製造出高品質、高精度的半導體元件，歡迎立即聯繫我們