晶圆
晶圆(英语:Wafer)是指制作硅(硅)半导体集成电路所用的硅芯片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。晶圆是生产集成电路所用的载体,一般晶圆产量多为单晶硅圆片。
晶圆是最常用的半导体材料,按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格,近来发展出12英寸甚至研发更大规格(14英寸、15英寸、16英寸、20英寸以上等)。晶圆越大,同一圆片上可生产的集成电路(integrated circuit, IC)就越多,可降低成本;但对材料技术和生产技术的要求更高,例如均匀度等等的问题。一般认为硅(硅)晶圆的直径越大,代表着这座晶圆厂有更好的技术,在生产晶圆的过程当中,良品率是很重要的条件。
晶圆的制造过程
很简单的说,首先由普通硅(硅)砂拉制提炼,经过溶解、提纯、蒸馏一系列措施制成单晶硅棒,单晶硅棒经过切片、抛光之后,就得到了单晶硅圆片,也即晶圆。
1、将二氧化硅矿石(石英砂)与焦炭混合后,经由电弧炉加热还原,即生成粗硅(纯度98%,冶金级)。SiO2 + C = Si + CO2 ↑
2、盐酸氯化并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅(半导体级纯度11个9,太阳能级7个9),因在精密电子元件当中,硅晶圆需要有相当的纯度(99.999999999%),不然会产生缺陷。
3、晶圆制造厂再以柴可拉斯基法将此多晶硅(硅)熔解,再于溶液内掺入一小粒的硅(硅)晶体晶种,然后将其慢慢拉出,以形成圆柱状的单晶硅(硅)晶棒,由于硅(硅)晶棒是由一颗小晶粒在融熔态的硅(硅)原料中逐渐生成,此过程称为“长晶”。这根晶棒的直径,就是晶圆的直径。
4、硅晶棒再经过切片、研磨、抛光后,即成为集成电路工厂的基本原料——硅(硅)晶圆片,这就是“晶圆”(wafer)。
5、晶圆经多次光掩模处理,其中每一次的步骤包括感光剂涂布、曝光、显影、腐蚀、渗透、植入、刻蚀或蒸著等等,将其光掩模上的电路复制到层层晶圆上,制成具有多层线路与元件的IC晶圆,再交由后段的测试、切割、封装厂,以制成实体的集成电路成品。一般来说,大晶圆(12吋)多是用来制作内存等技术层次较低的IC,而小晶圆(6吋)则多用来制作模拟IC等技术层次较高之IC,8吋的话则都有。
从晶圆要加工成为产品需要专业精细的分工。