半导体产业的基础:晶圆
在半导体行业，晶圆一直被提及。但所谓的晶圆究竟是什么?8英寸，12英寸指的是什么?生产大尺寸的晶圆有多难?以下是对半导体最重要的基础，晶圆的一步一步的介绍。
发布日期:2022年6月20日
什么是威化饼?
晶圆片是指用于制造硅半导体集成电路的硅片。因为它是圆形的，所以被称为晶圆片。晶圆是用于生产集成电路的载体。一般来说，晶圆片是指单晶硅晶圆片。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英寸和8英寸，…超过20英寸，等等。晶圆越大，在同一晶圆上可以生产更多的ic，从而降低成本;但对材料工艺和生产工艺要求较高，如均匀性等问题。一般认为晶圆直径越大，晶圆厂的工艺越好。在晶圆片的生产过程中，成品率是一个非常重要的条件。
晶圆是制造各种计算机芯片的基础。我们可以把制造芯片比作用乐高积木盖房子，通过一层一层的堆叠，我们可以完成我们想要的形状(也就是各种各样的芯片)。但是，如果没有良好的基础，建好的房子就会歪歪扭扭，不能令人满意。为了建造一个完美的房子，需要一个稳定的底板。对于晶圆制造，这个衬底是接下来要描述的晶圆。
首先，回想一下我小时候玩乐高积木的时候，积木的表面会有一个小的圆形突起。有了这个结构，我们可以稳定地将两个块堆叠在一起，而不需要使用胶水。用类似的方法，晶圆制造将随后添加的原子与衬底结合在一起。因此，我们需要找到表面整齐的基材，以满足后续制造所需的条件。
在固体材料中，有一种特殊的晶体结构——单晶。它具有原子紧密排列的特性，可以形成一个平坦的原子表面。因此，使用单晶制作晶圆片可以满足上述要求。但是，如何生产这样的材料，主要有两个步骤，纯化和拉晶，然后才能完成这样的材料。
如何制作单晶圆片?
净化分为两个阶段。第一步是冶金净化。该工艺主要是加入碳，通过氧化还原的方式将氧化硅转化为纯度在98%以上的硅。大多数金属的精炼，如铁或铜，都是用这种方法来获得足够纯度的金属。但对于晶圆制造来说，98%仍然是不够的，还需要进一步提高。因此，将采用西门子工艺进行进一步净化，从而获得半导体工艺所需的高纯度多晶硅。
接下来是拉水晶的步骤。首先，将先前获得的高纯多晶硅熔化形成液态硅。在此之后，单晶硅种子接触液体表面，并在旋转时缓慢向上拉。至于为什么需要单晶硅种子，那是因为硅原子的排列方式和人的排列方式是一样的，它们需要排在最前面，让后来的人正确地排列。最后，在硅原子离开液体表面凝固后，完成了排列整齐的单晶硅柱。
然而，8英寸和12英寸代表什么?实际上，它指的是水晶柱，就是上图中看起来像铅笔筒的部分的直径。制作大的晶圆有多难?如前所述，晶体柱的制作过程就像制作棉花糖一样，是在旋转的过程中形成的。做过棉花糖的人都知道，要做又大又硬的棉花糖是相当困难的，提取晶体的过程也是一样的。旋转的速度和温度的控制会影响结晶柱的质量。因此尺寸越大，拉晶的速度和温度要求就越高，因此制作高质量的12寸晶圆比8寸晶圆要困难。
然而，整个硅柱不能用作晶圆制造的衬底。为了一个接一个地生成硅片，用金刚石刀将硅柱横向切割成硅片，再对硅片进行抛光形成硅片。制造所需的硅片。经过这么多步骤，晶圆基板的制作就完成了，接下来就是堆房子的步骤，也就是芯片制作。
2022年6月20日发布
来源:业务未来
