最後更新:2026年10月8日製造流程基礎製程節點・電晶體中國大陸:FEOL/BEOL(前道/后道工艺)

FEOL/BEOL(前段/後段製程)是什麼

Front-End of Line / Back-End of Line

FEOL/BEOL(前段/後段製程)是將晶圓廠內半導體製造製程加以劃分的概念:FEOL 指在晶圓上形成電晶體的工程,BEOL 指形成連接電晶體之多層內連線的工程。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 相關企業
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

FEOL(Front-End of Line:前半段製程)與 BEOL(Back-End of Line:後半段製程)是將晶圓廠(前段製程)內的半導體製造製程加以劃分的重要概念。FEOL 指到在晶圓上形成電晶體(元件形成)為止的工程,BEOL 則指形成將電晶體之間以電性連接之多層內連線(金屬化)的工程。兩者之間還有接觸窗形成等中段製程(MOL:Middle of Line)。

FEOL 的主要工程依序為:淺溝槽隔離(STI:Shallow Trench Isolation)→井區形成(離子佈植)→閘極絕緣層形成(熱氧化・High-k 成膜)→閘極電極形成(取代式金屬閘極:RMG)→源極/汲極形成(離子佈植・退火)→矽化物形成。在先進節點,FinFET・GAA(Gate-All-Around)電晶體的微細加工是主要課題。

BEOL 從接觸窗形成(鎢栓塞)開始,以銅鑲嵌導線形成多層金屬內連線(M1~M12 以上)。層間介電層(ILD:Inter-Layer Dielectric)採用 Low-k 介電材料(介電常數 k<3.9),以降低導線間電容。每一層導線的形成,都要重複 Low-k CVD 成膜→微影→乾式蝕刻→阻障金屬 PVD→電解鍍銅→CMP 這一連串的鑲嵌製程。

FEOL・BEOL・MOL 各自需要不同的設備組合。FEOL 以離子佈植機(Applied Materials・Axcelis)、熱處理爐、ALD/CVD 沉積設備為主角;MOL 則由接觸窗蝕刻(Lam Research)、CVD(鎢填充)、CMP 設備擔綱;BEOL 的主要設備是銅鑲嵌用 PVD/電鍍(Applied Materials・Lam Research)、Low-k CVD(東京威力科創)以及 BEOL 蝕刻設備。

在先進節點(2nm 以後),BEOL 的微縮已與 FEOL 並列為主要瓶頸。隨著導線間距縮小(M0~M1 層 <20nm),銅的電阻率上升(表面散射・晶界散射)成為問題,釕(Ru)、鉬(Mo)等替代導線材料的採用正在推進。此外,背面供電網路(BSPDN)等三維佈線技術也正在重新定義 FEOL/BEOL 的界線。

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