# 111_1_電子構裝導論_期中考考古題 ### 01. 何謂半導體？ ``` 半導體是一種具有特殊物理性質的材料，電導率介於導體和絕緣體之間，可藉由外部施加電壓來改變材料的導電能力。 ``` ### 02. 能讓半導體導電的載子有哪些？ ``` 帶負電的載子，稱為電子，帶正電的載子，稱為電洞。 在半導體中，位於傳導帶上、能量足以自由移動的電子才稱的上是載子，位於價帶、不能自由移動的電子就不能稱為載子。 ``` ### 03. 如何改變半導體的電性？ ``` 電性可藉由改變材料(透過doping), 外加電場, 溫度及light ``` ### 04. Doping(植入)是指甚麼製程？ ``` 擴散跟離子植入三族或五族元素使半導體形成n型或p型半導體。 ``` ### 05. Doping對晶圓有何影響？Annealing的功能是甚麼？ ``` Doping可調控半導體電性 Anneal提供熱能給原子, 使原子震動達到平衡 ``` ### 06. 何謂N型半導體與P型半導體？ ``` N型半導體: Si外加V族元素, 即最外層電子數為5的元素 (如P), 鍵結後多一個電子, 視為帶負電 P型半導體: Si外加III族元素, 即最外層電子數為3的元素 (如B), 鍵結後少一個電子形成電洞, 視為帶正電 ``` ### 07. P型半導體與N型半導體接合時會發生甚麼現象？ ``` 加電壓時, 一為開, 另一為關, 若改變電壓極性則相反 ``` ### 08. 何謂場效電晶體？ ``` 是一種通過電場效應控制電流的電子元件。它依靠電場去控制導電通道形狀，因此能控制半導體材料中某種類型載子的通道的導電性。 ``` ### 09. 何謂nMOS？pMOS？CMOS？ ``` PMOS:在MOS製程技術中是最簡單，所以被應用的最早。其是利用電洞來導電，所以速度會變得較慢。 NMOS:則是利用電子來做傳導的工作，因為電子的漂移速度約為電洞的二至三倍，因此在相同的條件下，nMOS製程的電路可以工作得比pMOS還要來得快。 CMOS:同時包含了nMOS和pMOS，因此製程技術變得較為複雜。通常在CMOS電路中成對的包含nMOS和pMOS電晶體，在穩態時只有一組電晶體能夠導通，所以可以說沒有靜態功率(static power)消耗，為目前最省功率的一種電路，正因如此成為現今流行的技術之一。 ``` ### 10. 摩爾定律在說什麼？會有甚麼極限嗎？ ``` 電晶體的數量隨著時間會翻倍 (約1年翻1倍), 其極限為物理限制的電子穿隧效應及熱雜訊影響 ``` ### 11. IC設計中的Placement和Routing是甚麼？ ``` Placement: 決定標準元件在晶片上的實體位置 Routing: 決定標準元件之間的連線在晶片上的實體位置 ``` ### 12. 光阻的角色是甚麼？ ``` 製作想要的pattern, 確保有開孔設計的地方確實被開孔 ``` ### 13. 正負光阻受光反應後，顯影的差異為何？ ``` 正光阻顯影後會被移除, 負光阻顯影後會留下 ``` ### 14. EUV為何耗電？ ``` 一，雷射高功率極紫外光，需通過功耗極大的雷射器，會產生大量熱量，因此需完備的冷卻系統來保證設備正常工作，極紫外光和冷卻散熱都需要消耗大量電力。 二、光前進到晶圓的過程中，需經過十幾次反射修正光路方向，每經過一次反射，會有約 30% 的損耗，最終只有不到 2% 的光線到達晶圓。 損耗的能量會大量轉化成熱量，又帶來大量的散熱工作轉化成電力消耗。 三，很多時候產能吃緊，會進一步提升光源功率，從而提升曝光的節奏，又帶來更多的用電。 綜合而言，EUV 光刻機的耗電問題，本質是從光源激發到晶圓生產過程中極低的能源轉換率。 ``` ### 15. 為何晶圓越大時，晶圓需較厚？ ``` 晶圓必須足夠厚以支撐其自身重量，才不會在處理過程中破裂。 ``` ### 16. 乾蝕刻與濕蝕刻有何差異？ ``` 乾蝕刻為非等相性, 可固定某一方向 濕蝕刻為等相性, XYZ方向蝕刻速率相同 ``` ### 17. CMP是哪種製程？為何需要？ ``` 化學機械平坦化 ，為了去除多餘的材料，或是為了下一層的電路結構建立完全平坦的基底，以及消除製程應力所需。 ``` ### 18. 製程為何需要區分成FEOL與BEOL？ ``` FEOL工藝在晶片上構建電晶體，BEOL工藝構建金屬“互連”以允許電晶體相互通訊 ``` ### 19. 連線的金屬由鋁轉成銅的原因是甚麼？ ``` 銅電阻係數較低 ``` ### 20. 晶圓廠為何需要綠電？ ``` 1.2050淨零排碳政策 2.提升國際競爭力(國際大廠要求或是出口至環保規定較高的國家) 3.提升企業形象&落實企業責任 ``` ### 21. 何謂電漿？ ``` 電漿是固態、液態和氣態以外的第四大物質狀態，其特性與前三者不同，氣體在高溫或強電磁場下會變成電漿，電漿是一種帶有等量的正電荷與負電荷的離子化氣體，它是由離子、電子與中性的原子或分子所組成的。 ``` ### 22. 電漿在製程上扮演甚麼角色？ ``` 應用在半導體製程上，如乾式蝕刻、電漿鍍膜，化學蒸鍍之加強等。 ``` ### 23. 濺鍍是甚麼？ ``` Sputter方式為通離子到腔體內, 在腔體內給予RF電場, 使離子撞擊金屬靶材, 靶材金屬離子會層積wafer表面 是一種物理氣相沉積技術，指固體靶 "target"（或源 "source"）中的原子被高能量離子（通常來自電漿體）撞擊而離開固體進入氣體的物理過程。 ``` ### 24. CVD與ALD是怎樣的沉積技術？ ``` CVD 是一個連續的過程，其中同時提供所有反應物以構建薄膜，而 ALD 則是將一個CVD分為兩個部分半反應完成。 ``` ### 25. 擴散是怎樣的製程？ ``` 在半導體中，載子自然地（沒有施加電壓或電場）從濃度較高的區域移動到濃度較低的區域。這種運動稱為擴散，它的發生是為了保持熱平衡。 ``` ### 26. 矽為何成為CMOS的主要材料？ ``` 是地球第二大元素，取得容易，且具高純度化，可自由調整電阻率，生成安定的二氧化矽。 ``` ### 27. 何謂寬能隙半導體？主要的應用是甚麼？ ``` 導電帶與價電帶的gap大的元素, 外圍有8個電子 寬能隙 (WBG) 是指帶隙在 2~7eV 之間的半導體，傳統矽的帶隙 (Band Gap) 則為 1.1eV 應用於高功率產品, 可耐更高的電壓 ``` ### 28. SiC與Si的主要差異是甚麼？ ``` （1）臨界擊穿電場強度是矽材料近 10 倍； （2）熱導率高，超過矽材料的 3 倍； （3）飽和電子漂移速度高，是矽材料的 2 倍； （4）抗輻照和化學穩定性好； （5）與矽材料一樣，可以直接採用熱氧化工藝在表面生長二氧化矽絕緣層。 ``` ### 29. 製程為何需要統計製程控制？ ``` 提升良率、提升產能、降低成本。 ``` ### 30. 統計製程控制的三個標準差是何意義？ ``` 若製程具有 3σ 水準，則每百萬件成品僅有 2,700 件不良品 ``` ### 31. 製程為何需要真空？ ``` 物理特質： 1、 真空與大氣壓力間的壓力差所造成之吸附效果。 2、 真空中氣體分平均自由徑加長，分子間碰撞減少，有利於電子、離子長距離運動。 3、 真空中氣體稀薄可降低熱傳導、提高電絕緣。 化學特質： 1、 真空中氣體分子數目少，有助於防止水汽、氧氣對物件造成破壞、污染等。 2、 真空中可形成持續之電離效應，有助於使用電漿反應以進行鍍膜、蝕刻、材料化合等工作。 ``` ### 32. 真空壓力的單位torr是甚麼？大氣壓力是幾torr？ ``` 壓力單位。1atm=760torr。 ``` ### 33. 平面IC與FinFET的差異是什麼? ``` FinFET 相較於傳統的 MOSFET，它將 Source 和 Drain 從原本的平面往上拉高成像魚鰭的形狀( FinFET的 Fin 即是在形容像魚鰭的外觀 )，而原本的 Gate則直接包覆住中間高起的 Channel。 這樣的設計大幅增加 Gate 和 Channel 的接觸面積，Gate 的控制能力也隨之加強，就如同原本只能在很短的水管上施加很大的壓力才能關起來，現在我們將水管做的比較薄後，輕輕從兩邊用手一捏就可以關住水流了。 https://semiknow-official.medium.com/finfet-摩爾定律的救世主-b04b1a34d85b ``` ### 34. Deal & Grove的矽熱氧化模型的主要機制是什麼？ ``` 主要是靠濃度差異以及擴散方式達到熱氧化矽 ``` ### 35. SiO2與Si3N4有何異同？ ``` Si3N4 :氮化矽，由矽元素和氮元素構成的化合物。 SiO2 : 二氧化矽，是一種酸性氧化物，是矽最重要的化合物。 ``` ### 36. 擴散與熱傳導機制有何異同 ``` 1.擴散作用是一個基於分子熱運動的輸運現象，是分子通過布朗運動從高濃度區域(或高化勢)向低濃度區域(或低化勢)的運輸的過程。 2.熱傳導，是指在物體內部或相互接觸的物體表面之間，由於分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動，而產生的熱量傳遞現象， 是熱能從高溫向低溫部分轉移的過程，是一個分子向另一個分子傳遞振動能的結果。 3.同樣是熱輸運現象，不同的是擴散作用是非接觸式而熱傳導是接觸式的。 ``` ### 37. 電子構裝的主要目的是什麼？ ``` 電子封裝主要目的有四：訊號的傳輸；電源的供應；散熱的功能；晶片的保護。 ``` ### 38. 以半導體材料製作的IC為何需要保護 ``` 以保護晶片在工作時不受外界的水氣、灰塵、靜電影響 ``` ### 39. 打線技術是怎樣的技術？ ``` 利用金屬線材將晶片 (chip) 及導線架 (lead frame) 連接起來的技術，使晶片得以與外面的電路做溝通，而不需要增加太多的面積。 ``` ### 40. 打線時的HAZ是甚麼？對打線製程有何影響？ ``` 1. 熱影響區簡稱HAZ（Heat Affected Zone），在焊接熱循環作用下， 焊縫兩側處於固態的母材發生明顯的組織和性能變化的區域，稱為熱影響區。 2. 線頸斷裂該形式的破壞代表著線頸強度不足，較金線整體強度 而言，因為破壞點位於熱影響區，可能材料性質的改變或線頸 有破損，需仔細評估屬於哪種方式的損壞，即使量測值有達到 製程規格，都不可忽視該情況的破壞。 ``` ### 41. 含超音波的打線技術的主要製程參數是什麼？ ``` 有兩種形式：球焊和楔焊，金絲球焊被歸爲熱聲製程，也就是說焊點是在熱(一般爲150)、超聲波、壓力以及時間的綜合作用下形成的。鋁線焊接製程被歸爲超聲波線焊，形成焊點只用到超聲波能、壓力以及時間等參數。 ``` ### 42. 覆晶接合的RDL的功能是什麼？ ``` 重分佈製程(RDL)是將原設計的IC線路接點位置(I/O pad)，透過晶圓級金屬佈線製程和凸塊製程來改變其接點位置，使IC能應用於不同的元件模組。重新分佈的金屬線路如果是以金(Au)材料為主，則稱為金線路重分佈(Au-RDL)。 所謂的晶圓級金屬佈線製程，是先在IC上塗佈一層保護層，再以曝光顯影的方式定義新的導線圖案，接下來再利用電鍍和蝕刻技術製作新的金屬導線，以連結原鋁墊(Al pad)和新的金墊(Au pad)或凸塊(bump)，達到線路重新分佈的目的。 RDL有什麼特點 1. 改變線路I/O原有設計，增加原有設計的附加價值。 2. 加大I/O的間距，提供較大的凸塊面積，降低基板與元件間的應力，增加元件的可靠性。 3. 取代部分IC線路設計，加速IC開發時程。 RDL產品應用面 電源管理晶片 (Power IC)；磁耦合器 (magnetic coupler)； 磁感應、雜訊除去；高速同步動態記隨機存取記憶體元件 (High speed DDR SDRAM)； 高頻電感元件；壓力感測元件； Wireless (RF, TV)RF PA, RF LNA, RF Transceiver 等。 https://www.wpgdadatong.com/tw/blog/detail/46796 ``` ### 43. 覆晶接合時為何需要做底膠充填？ ``` 覆晶接合時，高線膨脹係數(CTE)差距為其缺點，在熱循環歷程時會造成焊錫接點很大熱應力，容易斷裂 因此使用底膠可以讓晶片、底膠、基板間焊錫接點的熱應力被重置，所有的焊錫接點替代集中在周圍接點， 可避免焊點脫落斷裂，提高IC封裝可靠度。 ``` ### 44. 有那些力量可以做覆晶的底膠充填？ ``` 「液體與物體間附著力」和「因液體分子間內聚力而產生的表面張力」 ``` ### 45. 何謂電子元件的主動與被動元件？ ``` 被動元件（Passive components）是一種電子元件，在使用時它們沒有任何的增益或方向性。在電路分析（Network analysis）時，它們被稱為電力元件（Electrical elements）。 主動元件（Active components）是一種電子元件，相對於被動元件所沒有的，在使用時它們有增益或方向性。它們包括了半導體器件與真空管。 ``` ### 46. 晶粒切割的方法有那些？優缺點是什麼？ ``` 隱形雷射晶圓切割技術（Stealth Dicing）:可以完成無損傷且不會浪費的晶圓加工，是一種將雷射聚光於晶圓內部，在晶圓內部形成變質層，透過擴展膠膜等方法，將晶圓分割成晶片（Die）的切割方法。 優點:切割道寬度從過去的60 μm縮減至15 μm 電漿切割:切割道(Dicing Street)寬度可比機械式切割道寬度縮窄更多，電漿切割是同時對整個晶圓上切割道進行蝕刻反應，所以產能不會受到晶圓上晶片區域大小所影響。 電漿切割技術可增強晶片斷裂強度，電漿切割方式相較於傳統機械或雷射切割幾乎沒有產生任何機械性破壞(缺陷、破裂、裂縫)，故晶片良率也能夠有所提升。 傳統切割的直線切割型式，現行晶片多以正方形/長方形為主，但若以電漿切割方式來分離晶片，則任何形狀的晶片都有可能完成(圓形/六角形/多邊形)。 機械刀具切割:分離晶圓上的晶片會受到晶片區域大小而影響到其產能 https://www.automan.tw/magazine/magazineContent.aspx?id=2863 ``` ### 47. 何謂C4連接技術？ ``` C4 (Controlled Collapseof Chip Connection) Bump 連結凸塊與晶片上金屬墊的的凸塊下金屬採用蒸鍍製程。 ``` ### 48. 覆晶技術的UBM的結構與功能是什麼？ ``` UBM(Under Bell Metallurgy) 他主要的作用是介於鋁墊片及錫鉛球之間，以增加彼此的接合性並防止擴散。 ``` ### 49. 何謂RoHS與WEEE？ ``` RoHS的全名為電機電子產品中有害物質禁限用指令 WEEE為廢電機電子產品指令 這兩項為歐盟在2003年所公布的環保指令。 RoHS管制產品在生產階段中含有害物質的最大量，WEEE則管制產品在廢棄階段必須回收的比率及方式。 ``` ### 50. 打線技術的球如何製作？為何需要它？缺點是什麼？ ``` 如何製作: 利用高壓電放電，將凸出瓷嘴的線熔化，因為表面張力的關係，金屬液體會凝固成一個球狀物 為何需要: 接合速度大約是楔形打線機的兩到三倍。且因球焊的表面積更大，因此接合品質更高。 缺點: 球頸（ball neck）脆弱。所以要非常謹慎地管理 HAZ ```