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半導(dǎo)體基礎(chǔ)之晶圓

2023-12-08
來源:半導(dǎo)體芯片電子通信

晶圓(Wafer)

半導(dǎo)體晶體圓片的簡稱,,為圓柱狀半導(dǎo)體晶體的薄切片,,用于集成電路制程中作為載體的基片,,由于其形狀為圓形,故稱為晶圓,。最常見的是硅晶圓,,另外還有氮化鎵晶圓、碳化硅晶圓等,;一般晶圓產(chǎn)量多為單晶硅圓片,。

晶圓是最常用的半導(dǎo)體材料,按其直徑分為2英寸,、3英寸,、4英寸、5英寸,、6英寸,、8英寸、12英寸等規(guī)格,,晶圓越大,,同一圓片上可生產(chǎn)的集成電路(Integrated Circuit, IC)就越多,可降低成本,;但對材料技術(shù)和生產(chǎn)工藝的要求更高,,例如均勻度等等的問題,使得近年來晶圓不再追求更大,,有些時候廠商會基于成本及良率等因素而停留在成熟的舊工藝,。一般認為硅晶圓的直徑越大,,代表著晶圓廠有更好的技術(shù),,在生產(chǎn)晶圓的過程當中,良率是很重要的標準,。

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加工處理過后的晶圓

【制造過程】

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柴可拉斯基法示意圖


很簡單的說,,首先由普通硅砂拉制提煉,經(jīng)過溶解,、提純,、蒸餾一系列措施制成單晶硅棒,單晶硅棒經(jīng)過切片,、拋光之后,,就得到了單晶硅圓片,也即單晶硅晶圓,。

1.將二氧化硅礦石(石英砂)與焦炭混合后,,經(jīng)由電弧爐加熱還原,即生成粗硅(純度98%,,冶金級),。SiO2 + C = Si + CO2 ↑

2.鹽酸氯化并經(jīng)蒸餾后,,制成了高純度的多晶硅(半導(dǎo)體級純度11個9,太陽能級7個9),,因在精密電子器件當中,,硅晶圓需要有相當?shù)募兌龋?9.999999999%),不然會產(chǎn)生缺陷,。

3.晶圓制造廠再以柴可拉斯基法將多晶硅熔解,,再于溶液內(nèi)摻入一小粒的硅晶體晶種,然后將其慢慢拉出,,以形成圓柱狀的單晶硅晶棒,,由于硅晶棒是由一顆小晶粒在融熔態(tài)的硅原料中逐漸生成,此過程稱為“長晶”,。這根晶棒的直徑,,就是晶圓的直徑。

4.硅晶棒再經(jīng)過切片,、研磨,、拋光后,即成為集成電路工廠的基本原料——硅晶圓片,,就是“晶圓”(wafer),。

5.晶圓經(jīng)多次光掩模處理,其中每一次的步驟包括感光劑涂布,、曝光,、顯影、腐蝕,、滲透,、植入、刻蝕或蒸著等等,,將其光掩模上的電路克隆到層層晶圓上,,制成具有多層線路與器件的IC晶圓,再交由后段的測試,、切割,、封裝廠,以制成實體的集成電路成品,。一般來說,,大晶圓(12英寸)多是用來制作內(nèi)存等技術(shù)層次較低的IC,而小晶圓(6英寸)則多用來制作模擬IC等技術(shù)層次較高之IC,,8英寸的晶圓的話則都有,。

從晶圓要加工成為產(chǎn)品需要專業(yè)精細的分工。

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6英寸,,8英寸,,12英寸晶圓

【著名晶圓廠商】

英特爾(Intel)等公司自行設(shè)計并制造自己的IC晶圓直至完成并行銷其產(chǎn)品,。三星電子(Samsung)等則兼有晶圓代工及自制芯片業(yè)務(wù)。

晶圓基片制造廠商

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晶圓代工廠商

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封裝測試廠商

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【多晶硅生產(chǎn)廠商】

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【IC設(shè)計廠商】

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內(nèi)存廠商

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【生產(chǎn)設(shè)備】

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