半導體薄膜製程是什麼？6大技術提升良率，專業應用優勢多！

隨著科技的發展，對晶片效能的要求越來越高，這也對半導體薄膜製程提出了新的挑戰。你知道嗎？在微小的晶片上，需要層層堆疊極薄的材料，才能使這些薄膜的品質直接影響著晶片的效能和穩定性。如果你對於半導體薄膜製程還不是很清楚的話，不妨就一起跟著本文來了解半導體薄膜製程在不同領域的應用，是如何推動科技的發展與創新吧！

 

半導體薄膜製程是什麼？基本流程介紹

半導體，是一種可以控制導通或是不導通的材料。其控制的方法有很多種，也可以使用在光、電壓、溫度來做控制。一般使用的材料，大多為三五族的材料，例如：比較常用「矽」或是「鍺」等。
根據不同用途，亦可做摻雜處理，使其在特定的環境或是用法中保有其特性。舉例來說，在高電壓或是高頻率中，可轉變成化合物半導體。半導體存在我們生活之中，尤其是電子產品中利用「開為1」、「關為0」原理來傳輸電子。
 

半導體薄膜製程介紹

半導體薄膜製程（Semiconductor Thin Film Process），是半導體製造過程中的一個關鍵步驟。主要是用於在晶片表面形成薄膜，而這些薄膜通常用來作為電子元件的基礎層或作為電氣隔離、導電、光電等功能的材料。若以薄膜製程技術來說，對於半導體器件的性能和製造成本具有重大影響意義。
 

半導體薄膜製程技術有哪些？

半導體薄膜製程技術，主要可分為2大類：物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）和化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，CVD）。但要知道，半導體薄膜製程技術絕對不只這2類，以下將替大家詳細介紹常見的6大技術：
 

1. 化學氣相沉積（CVD, Chemical Vapor Deposition）

化學氣相沉積，是將氣體反應物引入反應室中，並在基板表面進行化學反應，將反應生成的固態材料沉積在基板上。而這種方法可以製作金屬、氧化物、氮化物、碳化物等薄膜，常見的類型有：

• 常規CVD：通常適用於金屬、氮化物、氧化物等材料的沉積
• 低壓CVD（LPCVD）：使用較低的壓力來沉積薄膜，能提高薄膜的均勻性
• 高密度等離子體CVD（HDPCVD）：利用等離子體生成反應氣體，沉積薄膜的速度更快，適合高品質的薄膜

2. 物理氣相沉積（PVD, Physical Vapor Deposition）

物理氣相沉積技術，是利用物理過程將固體材料（如：金屬或合金）轉化為氣體，再在基板上凝結為薄膜。，常見的類型有：

• 蒸發沉積：將固體材料加熱至氣化，然後沉積在基板上，適合於金屬薄膜的沉積
• 濺射沉積：通過將高能離子撞擊靶材，將靶材原子彈射出來並沉積在基板上，適合於金屬和氧化物等薄膜的製作

3. 原子層沉積（ALD, Atomic Layer Deposition）

原子層沉積，是一種高度精確的薄膜沉積技術，通過循環引入反應氣體，使得每一層薄膜都以原子層為單位進行沉積。此技術可以實現極薄且均勻的薄膜，適用於製作高品質的絕緣層或導電層。

4. 激光脈衝沉積（PLD, Pulsed Laser Deposition）

激光脈衝沉積，是一種將激光聚焦於固體材料表面，並將材料激發為等離子體，然後沉積到基板上的技術。這種方法可以製作多種複雜材料，且適合於高溫超導薄膜和其他先進材料的製備。

5. 溶液法沉積

溶液法沉積，是一種通過液態溶液來沉積薄膜的方法。而這些方法通常用於製作氧化物或有機薄膜，如：化學浴沉積（CBD）和溶液浸漬沉積（Spin coating）。

6. 電化學沉積（Electrochemical Deposition）

電化學沉積，是通過電流驅動金屬或其他材料從溶液中沉積到基板上的技術，通常這種技術會應用於製作金屬薄膜，或製作特定結構的元件。
 

半導體薄膜製程機型推薦

半導體薄膜製程在現代電子技術中起著至關重要的作用，對提高器件性能、縮小製程尺寸、降低成本具有關鍵意義。而大塚科技的膜厚量測設備，可以針對這些薄膜鍍膜方式做關鍵性的監控。不管是小面積（最小到3 µm），或是超薄鍍層（最薄可以到1nm），大塚科技的膜厚量測機台都能做最精確的量測監控，其用處如下：

• 集成電路（IC）製造：薄膜技術用於製作金屬互連層、絕緣層和半導體層，這些層在晶片中起著關鍵作用
• 太陽能電池：薄膜技術用於製作薄膜太陽能電池，例如銅銦鎵硒（CIGS）或鈣鈦礦太陽能電池
• 顯示器技術：液晶顯示（LCD）和有機發光二極體（OLED）屏幕中使用薄膜技術來製作電極、光學薄膜和顯示材料

顯微分光膜厚量測儀OPTM series

針對薄膜鍍膜製程後，在CMP製程中上層減薄厚度的量測，也有高膜厚精度顯微分光量測儀OPTM可以對應。並使用正反射的方式依膜厚需求選配對應之波長範圍（可從UV紫外光波段到NIR近紅外光波段），完全可以支援針對一般鍍膜工程所需要的膜厚量測範圍（10～10000Å）。
其量測精度誤差達到Å（0.1nm）等級，單點量測可在一秒內完成。並搭配高倍率的光學顯微系統，可依照規格量測spot size光斑（最小可以縮小到3µm），再搭配自動定位（Auto alignment）功能，自動將量測點定位到樣品表面任何待測Pattern位置。並依據實際產線需求，提供In-situ或standalone型式的選擇，並支援產線自動化SECS/GEM通訊協定。

 

分光干涉式wafer晶圓測厚儀SF-3

針對於半導體基材，不論是Si、GaAs、GaN、SiC等，皆可使用CMP方式使其表面平坦化。大塚科技使用其獨自開發的光學膜厚量測技術，可針對上述所提到的各種半導體基材做即時研磨監控與厚度管理。
特別是SF-3晶圓即時量測單元，利用強度穩定的半導體雷射對正面進行反射率量測，可直接嵌入各種製程設備中，並實時進行基材厚度量測。並可輕鬆達在高速研磨的CMP設備中，單點量測時間最低可達到μs等級。
不僅單層基材構造可以滿足需求，針對半導體於3D IC封裝時其晶背減薄厚，也能輕易量測出上層Si減薄層的厚度。量測精度方面，更是超越目前市面上其他量測方式的結果。另外，還可搭配小光斑（20um）的量測點，並透過CCD對位方式，針對樣品表面特定的Pattern進行厚度量測。


 

Standalone型晶圓厚度量測&產線上膜厚量測設備TE series

大塚科技的TE系列是一款獨立型晶圓厚度與薄膜厚度量測設備，整合了顯微分光膜厚量測儀OPTM series以及分光干涉式wafer晶圓測厚儀SF-3專為半導體製造過程中的精密測量需求而設計。​
主要特點：

• 晶圓厚度測量：​精確測量晶圓的厚度，確保產品品質。​
• 薄膜厚度測量：​適用於各種薄膜材料，提供高精度的厚度測量。​
• 獨立操作：​設備可獨立運行，無需與其他系統整合，操作簡便。​
• 高穩定性：​具備業界領先的測量穩定性，提供高度信賴性的測量結果。​

TE系列可根據客戶需求進行定制，滿足不同製程中的測量要求。
◎可根據需求對應2吋到12吋樣品
◎在最適樣品下量測時間1秒即可完成
◎可對應Inline或Offline
◎高精度自動對位組件
◎各種非金屬化合物半導體材料厚度量測 例：GaAs、SiC、SiO2

隨著半導體產業持續追求更高效能與更小尺寸的元件，半導體薄膜製程技術也不斷創新與突破。無論是晶圓代工廠、設備供應商，還是終端應用開發者，掌握薄膜製程的最新技術與趨勢，都將成為提升競爭力的關鍵。現在，就快立即聯絡我們並填寫表單，讓專人為您服務吧！