晶圓的概念

　　晶圓是指硅半導(dǎo)體集成電路制作所用的硅晶片,，由于其形狀為圓形，故稱為晶圓,；在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結(jié)構(gòu),，而成為有特定電性功能之IC產(chǎn)品。晶圓的原始材料是硅,，而地殼表面有用之不竭的二氧化硅,。

　　晶圓的制造過程

　　晶圓是制造半導(dǎo)體芯片的基本材料，半導(dǎo)體集成電路最主要的原料是硅,，因此對應(yīng)的就是硅晶圓,。

　　硅在自然界中以硅酸鹽或二氧化硅的形式廣泛存在于巖石、砂礫中,，硅晶圓的制造可以歸納為三個基本步驟：硅提煉及提純,、單晶硅生長、晶圓成型,。

　　首先是硅提純,，將沙石原料放入一個溫度約為2000℃，并且有碳源存在的電弧熔爐中,，在高溫下,，碳和沙石中的二氧化硅進行化學(xué)反應(yīng)（碳與氧結(jié)合,，剩下硅），得到純度約為98%的純硅,，又稱作冶金級硅，這對微電子器件來說不夠純,，因為半導(dǎo)體材料的電學(xué)特性對雜質(zhì)的濃度非常敏感,，因此對冶金級硅進行進一步提純：將粉碎的冶金級硅與氣態(tài)的氯化氫進行氯化反應(yīng)，生成液態(tài)的硅烷,，然后通過蒸餾和化學(xué)還原工藝,，得到了高純度的多晶硅，其純度高達99.999999999%,，成為電子級硅,。

　　接下來是單晶硅生長，最常用的方法叫直拉法,。如下圖所示,，高純度的多晶硅放在石英坩堝中，并用外面圍繞著的石墨加熱器不斷加熱,，溫度維持在大約1400℃,，爐中的空氣通常是惰性氣體，使多晶硅熔化,，同時又不會產(chǎn)生不需要的化學(xué)反應(yīng),。為了形成單晶硅，還需要控制晶體的方向：坩堝帶著多晶硅熔化物在旋轉(zhuǎn),，把一顆籽晶浸入其中,，并且由拉制棒帶著籽晶作反方向旋轉(zhuǎn)，同時慢慢地,、垂直地由硅熔化物中向上拉出,。熔化的多晶硅會粘在籽晶的底端，按籽晶晶格排列的方向不斷地生長上去,。因此所生長的晶體的方向性是由籽晶所決定的,，在其被拉出和冷卻后就生長成了與籽晶內(nèi)部晶格方向相同的單晶硅棒。用直拉法生長后,，單晶棒將按適當?shù)某叽邕M行切割,，然后進行研磨，將凹凸的切痕磨掉,，再用化學(xué)機械拋光工藝使其至少一面光滑如鏡,，晶圓片制造就完成了。

　　單晶硅棒的直徑是由籽晶拉出的速度和旋轉(zhuǎn)速度決定的,，一般來說,，上拉速率越慢,，生長的單晶硅棒直徑越大。而切出的晶圓片的厚度與直徑有關(guān),，雖然半導(dǎo)體器件的制備只在晶圓的頂部幾微米的范圍內(nèi)完成,，但是晶圓的厚度一般要達到1mm，才能保證足夠的機械應(yīng)力支撐,，因此晶圓的厚度會隨直徑的增長而增長,。

　　晶圓制造廠把這些多晶硅融解，再在融液里種入籽晶,，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晶面取向確定的籽晶在熔融態(tài)的硅原料中逐漸生成,，此過程稱為“長晶”,。硅晶棒再經(jīng)過切段，滾磨,，切片,，倒角，拋光,，激光刻,，包裝后，即成為集成電路工廠的基本原料——硅晶圓片,，這就是“晶圓”,。

　　晶圓的基本原料

　　硅是由石英砂所精練出來的，晶圓便是硅元素加以純化（99.999%）,，接著是將這些純硅制成硅晶棒,，成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體的材料，經(jīng)過照相制版,，研磨,，拋光，切片等程序,，將多晶硅融解拉出單晶硅晶棒,，然后切割成一片一片薄薄的晶圓。

　　硅片的定義

　　硅片是制作晶體管和集成電路的原料,。一般是單晶硅的切片,。硅片，是制作集成電路的重要材料,，通過對硅片進行光刻,、離子注入等手段，可以制成各種半導(dǎo)體器件,。用硅片制成的芯片有著驚人的運算能力,?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷推動著半導(dǎo)體的發(fā)展。自動化和計算機等技術(shù)發(fā)展,，使硅片（集成電路）這種高技術(shù)產(chǎn)品的造價已降到十分低廉的程度,。

　　硅片的規(guī)格

　　硅片規(guī)格有多種分類方法，可以按照硅片直徑,、單晶生長方法,、摻雜類型等參量和用途來劃分種類。

　　按硅片直徑劃分：

　　硅片直徑主要有3英寸,、4英寸、6英寸,、8英寸,、12英寸（300mm），目前已發(fā)展到18英寸（450mm）等規(guī)格,。直徑越大,，在一個硅片上經(jīng)一次工藝循環(huán)可制作的集成電路芯片數(shù)就越多，每個芯片的成本也就越低,。因此,，更大直徑硅片是硅片制各技術(shù)的發(fā)展方向。但硅片尺寸越大,，對微電子工藝設(shè)各,、材料和技術(shù)的要求也就越高。

　　按單晶生長方法劃分：

　　直拉法制各的單晶硅,，稱為CZ硅（片）;磁控直拉法制各的單晶硅,，稱為MCZ硅（片）;懸浮區(qū)熔法制各的單晶硅，稱為FZ硅（片）;用外延法在單晶硅或其他單晶襯底上生長硅外延層,，稱為外延（硅片）,。

　　硅片和晶圓的區(qū)別

　　未切割的單晶硅材料是一種薄型圓片叫晶圓片，是半導(dǎo)體行業(yè)的原材料,，割后叫硅片,，通過對硅片進行光刻、離子注入等手段,，可以制成各種半導(dǎo)體器件,。