晶圆是什么

时间:2025-02-13 01:05:58 主机游戏

晶圆(Wafer)是一种 薄片状的硅基底材料,用于集成电路芯片的制造。它是电子器件和集成电路制造的基础材料之一。晶圆由单晶硅材料制成,并具有平整的表面和高度纯净的结构。在芯片制造过程中,晶圆被切割成数百甚至数千个小方块,每个小方块都成为一个独立的芯片。

晶圆的原始材料是硅,而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼,盐酸氯化,并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.999999999%。晶圆制造厂再把此多晶硅融解,在融液里种入籽晶,然后将其慢慢拉出,以形成圆柱状的单晶硅晶棒。硅晶棒再经过切段、滚磨、切片等工序,包装后,即成为制作集成电路的基本原料-硅晶圆片。

晶圆按其直径分为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。

在生产晶圆的过程当中,良品率是很重要的条件。硅片划切质量直接影响芯片的良品率及制造成本。硅片划片方法主要有金刚石砂轮划片、激光划片。激光划片是利用高能激光束聚焦产生的高温使照射局部范围内的硅材料瞬间气化,完成硅片分离,但高温会使切缝周围产生热应力,导致硅片边缘崩裂,且只适合薄晶圆的划片。超薄金刚石砂轮划片,由于划切产生的切削力小,且划切成本低,是应用最广泛的划片工艺。

晶圆是制造半导体芯片的基本材料,半导体集成电路最主要的原料是硅,因此对应的就是硅晶圆。硅在自然界中以硅酸盐或二氧化硅的形式广泛存在于岩石、砂砾中,硅晶圆的制造可以归纳为三个基本步骤:硅提炼及提纯、单晶硅生长、晶圆成型。