半导体产业的基础:什么是晶圆?

什么是晶圆?

晶圆片是制造各种计算机芯片的基础。我们可以把芯片制造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(即各种芯片)。然而，如果没有良好的基础，建成的房子就会歪歪斜斜，令人不满意。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，该衬底是下面描述的晶圆。

首先，回想一下我小时候玩乐高积木的时候，在积木的表面会有一个小的圆形突起。通过这种结构，我们可以在不使用胶水的情况下稳定地将两个块堆叠在一起。晶圆制造，以类似的方式，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衬底，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。它具有原子一个接一个紧密排列的特性，可以形成一个平坦的原子表面。因此，使用单晶制造晶圆可以满足上述要求。然而，如何生产这样的材料，主要有两个步骤，即提纯和拉晶，之后就可以完成这样的材料。

如何制作单晶晶片

净化分为两个阶段。第一步是冶金提纯。该工艺主要是通过添加碳，通过氧化还原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，都是用这种方法获得足够纯度的金属。然而，98%对于晶圆制造来说仍然是不够的，还需要进一步提高。因此，将采用西门子工艺进行进一步纯化，从而获得半导体工艺所需的高纯度多晶硅。

接下来是拉晶体的步骤。首先，将先前获得的高纯度多晶硅熔化形成液态硅。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，是因为硅原子的排列方式和人们排队的方式是一样的，它们需要在第一线让后面的人如何正确排列。最后，离开液体表面的硅原子凝固后，整齐排列的单晶硅柱就完成了。

然而，8英寸和12英寸代表什么呢?实际上，它指的是晶体柱。制造大型晶圆片有多难?如前所述，水晶柱的制作过程就像制作棉花糖一样，是在旋转中形成的。任何做过棉花糖的人都应该知道，要做出又大又结实的棉花糖是相当困难的，拉晶体的过程也是一样的。转速和温度的控制会影响结晶塔的质量。因此，尺寸越大，对拉晶的速度和温度要求就越高，因此制作高质量的12英寸晶圆比8英寸晶圆更难。

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，使用金刚石刀将硅柱横向切割成晶片，并将晶片抛光形成晶片。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，接下来就是堆积房子的步骤，也就是晶圆制作。