前段製程、後段製程是什麼？FEOL、BEOL 跟封測的「後段」差在哪

「前段製程」「後段製程」有兩種意思，要先分清楚。在晶圓廠裡，前段製程（FEOL）是在矽晶圓裡做出一顆顆電晶體，後段製程（BEOL）是在電晶體上面一層一層做金屬導線，把它們接成電路；兩段都在晶圓廠裡做，晶圓一直是完整的一片。在產業上，「前段」常指整個晶圓製造，「後段」指封裝和測試，也就是封測，通常在另一座廠做。同一個詞，要看是誰在說、旁邊在講什麼。

晶圓廠裡說的前段、後段，各做什麼？

FEOL 是 front end of line 的縮寫，BEOL 是 back end of line。這裡的 line 是生產線：前段是生產線的前半，後段是後半。

• 前段（FEOL）：在矽的表面做電晶體，也就是用電控制的小開關。順序大致是隔離、井、閘極、源極和汲極、退火，每一步見「一顆電晶體是怎麼做出來的？」。
• 後段（BEOL）：在電晶體上面鋪絕緣層、挖溝和小洞、填金屬、磨平，一層疊一層，最先進的有十幾層，見「晶片裡的導線怎麼做？」。
• 兩段中間：把電晶體往上接到第一層導線的小洞，叫接觸窗，也就是接點。它剛好在分界上，有的算前段、有的算後段，也有人把它單獨叫「中段」（MOL，middle of line）。

為什麼要分兩段？為什麼一定先做電晶體？

原因有兩個：熱，和金屬。

熱：前段有些步驟，例如在爐管裡長氧化層、加熱讓打進去的原子就位，要上千度。金屬導線禁不起這種溫度，金屬一上去，之後的步驟溫度大多只能到四百度上下。所以要把需要高溫的事先做完，才鋪金屬；倒過來先做導線，高溫會讓金屬跟矽起反應，把線和電晶體都弄壞。

金屬：前段很怕金屬。銅、鐵這類金屬沾到晶圓，肉眼看不到，一進高溫的爐管就鑽進矽裡，讓電晶體漏電；爐管一次放上百片，整爐都可能受影響。所以金屬一進來，尤其是銅，晶圓廠就畫一條線：做過金屬的晶圓不再回到前段的機台，機台和晶圓盒也分邊用。「晶片裡的導線怎麼做？」有一節專門講這條線。

一片晶圓從前段走到後段，大概怎麼走？

下面是大順序，每一步只講做什麼、為什麼、不這樣會怎樣，細節在連過去的文章。

1. 投片、隔離（前段）：一批晶圓放上生產線（投片），先在矽裡挖淺溝、填絕緣物，把每顆電晶體的位置隔開。不隔開，隔壁的電晶體會互相漏電。
2. 井、閘極、源極汲極（前段）：打進原子做出 n 型、p 型的底，做閘極，再打出電流的入口和出口。這幾步決定開關好不好用；打錯的原子拿不出來。
3. 退火（前段）：加熱，讓打進去的原子坐到該坐的位置。這是整條路上最熱的幾步之一，所以要在金屬上去之前做完。
4. 接點（中段）：蓋一層絕緣層，挖小洞往下接到電晶體，填進金屬。洞對歪會短路，沒挖到底就不通。接點填好以後，晶圓不再進前段那種高溫的步驟。
5. 一層一層的導線（後段）：每一層鋪絕緣層、挖溝和通孔（上下兩層之間的小洞）、填銅、用 CMP 磨平，再疊下一層。線太多，一層擺不下；不接起來，電晶體只是一顆顆孤立的開關。
6. 保護層（後段的最後）：最上面蓋一層保護層，只在對外接線的金屬墊上開窗；少了它，最上面的導線直接露在外面，容易受潮、受污染。做完還要量切割道上的測試結構，確認這一批做得對（見「WAT 是什麼？」）。
7. 出廠，進入產業說的後段：晶圓送去針測、磨薄、切割、封裝、成品測試。到這裡，晶圓才第一次被切開（見「晶圓怎麼切成一顆顆晶片？」）。

產業上說的前段、後段，又是什麼？

講整條產業時，「前段」是在晶圓上把電路做出來，電晶體和導線都算在裡面，也就是晶圓廠的全部工作；「後段」是封測：把晶圓上的晶片測過、切開、包起來，再測一次（見「封裝是什麼？」「晶片怎麼測試？」）。

這兩段常在不同的廠做：晶圓廠做前段，封測廠做後段（見「OSAT 是什麼？」）。界線也不是一刀切：晶圓測試有的在晶圓廠做，有的在封測廠做；有些先進封裝的步驟，用的機台和作法很像晶圓廠（見「新聞說的「先進封裝」是什麼？」）。

日文的「前工程」「後工程」，多半就是這一種：前工程是晶圓製造，後工程是組裝和測試。日文有時還會把前工程再分成兩半，前半叫「基板工程」，後半叫「配線工程」，剛好就是 FEOL 和 BEOL。英文新聞說的 front end、back end，也常是這一種。

怎麼分辨別人說的是哪一種？

	晶圓廠裡的說法	產業上的說法
前段	在矽裡做電晶體（FEOL）	整個晶圓製造
後段	在上面做金屬導線（BEOL）	封裝和測試（封測）
在哪裡做	兩段都在晶圓廠	前段在晶圓廠，後段常在封測廠
晶圓	一直是完整的一片	後段會切開
英文	FEOL、BEOL	front end、back end
日文	FEOL（基板工程）、BEOL（配線工程）	前工程、後工程

幾個簡單的線索：

• 有沒有「of line」：寫成 FEOL、BEOL 的，講的幾乎都是晶圓廠裡面那一種。
• 旁邊的字：通孔、金屬層、接觸窗，是晶圓廠裡的後段；封裝、打線、切割、封測廠，是產業上的後段。
• 晶圓切開了沒：講的事還在整片晶圓上、還在晶圓廠的無塵室裡，就是 BEOL；講到一顆一顆的晶片，就是封測。
• 誰在說：晶圓廠裡的工程師之間說「後段」，常是指導線；新聞、產業報告說「後段」，常是指封測。

在 fab24hr 裡

在 fab24hr，按「進廠」、選「打工人的一天」，「今天你是」卡片最上面的研發線、量產廠、封測廠，是三座不同的廠：量產廠做的是產業上的前段，封測廠做後段。主線「晶片的一生」也照這條路走，第二幕在量產廠，第三幕（第 10～12 章）在封測廠。

晶圓廠裡的前段，主線第 2 章「一站一站」看得最清楚：你跟著第一批 12 片做隔離和井，章末寫著「這才只是前段最開頭的一段」，後面還有閘極、源極汲極、接觸窗、金屬導線，幾百步。

量產廠還有一區，牌子寫著「前段製程區」，爐管、清洗、植入、薄膜、CMP 都在那裡。在「今天你是」卡片上點「量產廠」，左右滑到製程工程師，名字下面再點「清洗」，就是清洗製程工程師。同一區裡就分得出晶圓廠的前段、後段：你顧的 WET-05 在爐管前面，午班會收到一張量表面金屬的報告；晚班會接到 CMP 的電話，金屬線露在外面的片子，要送金屬層做好以後專用的 WET-07，不能進 WET-05。在圖鑑的「機台一覽」拆開晶圓針測機，晶圓那一格寫著「做完前段所有製程的晶圓」：這裡的前段，是產業上那一種。

遊戲裡的公司、人物、機台編號和批號都是虛構的；前段、後段怎麼分、為什麼要分，照公開的一般資料寫，也是簡化過的。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。