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1、半导体产业的根基：晶圆是什么？

在半导体的新闻中，总是会提到以尺寸标示的晶圆厂，如 8 寸或是 12 寸晶圆厂，然而，所谓的晶圆到底是什么东西？其中 8 寸指的是什么部分？要产出大尺寸的晶圆制造又有什么难度呢？以下将逐步介绍半导体最重要的基础——“晶圆”到底是什么。

何谓晶圆？

晶圆（wafer），是制造各式电脑芯片的基础。我们可以将芯片制造比拟成用乐高积木盖房子，藉由一层又一层的堆叠，完成自己期望的造型（也就是各式芯片）。然而，如果没有良好的地基，盖出来的房子就会歪来歪去，不合自己所意，为了做出完美的房子，便需要一个平稳的基板。对芯片制造来说，这个基板就是接下来将描述的晶圆。

（Souse：Flickr/Jonathan StewartCC BY 2.0）

首先，先回想一下小时候在玩乐高积木时，积木的表面都会有一个一个小小圆型的凸出物，藉由这个构造，我们可将两块积木稳固的叠在一起，且不需使用胶水。芯片制造，也是以类似这样的方式，将后续添加的原子和基板固定在一起。因此，我们需要寻找表面整齐的基板，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（Monocrystalline）。它具有原子一个接着一个紧密排列在一起的特性，可以形成一个平整的原子表层。因此，采用单晶做成晶圆，便可以满足以上的需求。然而，该如何产生这样的材料呢，主要有二个步骤，分别为纯化以及拉晶，之后便能完成这样的材料。

如何制造单晶的晶圆

纯化分成两个阶段，第一步是冶金级纯化，此一过程主要是加入碳，以氧化还原的方式，将氧化矽转换成 98% 以上纯度的矽。大部份的金属提炼，像是铁或铜等金属，皆是采用这样的方式获得足够纯度的金属。但是，98% 对于芯片制造来说依旧不够，仍需要进一步提升。因此，将再进一步采用西门子制程（Siemens process）作纯化，如此，将获得半导体制程所需的高纯度多晶硅。

接着，就是拉晶的步骤。首先，将前面所获得的高纯度多晶硅融化，形成液态的矽。之后，以单晶的矽种（seed）和液体表面接触，一边旋转一边缓慢的向上拉起。至于为何需要单晶的矽种，是因为矽原子排列就和人排队一样，会需要排头让后来的人该如何正确的排列，矽种便是重要的排头，让后来的原子知道该如何排队。最后，待离开液面的矽原子凝固后，排列整齐的单晶矽柱便完成了。

单晶矽柱（Souse：Wikipedia）

然而，8 寸、12 寸又代表什么东西呢？其实指的是晶柱，也就是上方图片中长得像铅笔笔杆部分的直径。至于制造大尺寸晶圆又有什么难度呢？如前面所说，晶柱的制作过程就像是在做棉花糖一样，一边旋转一边成型。有制作过棉花糖的话，应该都知道要做出大而且扎实的棉花糖是相当困难的，而拉晶的过程也是一样，旋转拉起的速度以及温度的控制都会影响到晶柱的品质。也因此，尺寸愈大时，拉晶对速度与温度的要求就更高，因此要做出高品质 12 寸晶圆的难度就比 8 寸晶圆还来得高。

只是，一整条的矽柱并无法做成芯片制造的基板，为了产生一片一片的矽晶圆，接着需要以钻石刀将矽晶柱横向切成圆片，圆片再经由抛光便可形成芯片制造所需的矽晶圆。经过这么多步骤，芯片基板的制造便大功告成，下一步便是堆叠房子的步骤，也就是芯片制造。至于该如何制作芯片呢？就待下一篇再解释。

（首图来源：达志影像）

在学习电脑科学的路途中，阅读的文章都相当的艰涩，因此察觉到电脑科普资源的缺乏。想以自己微薄的知识，试着解释不易读懂的电脑名词，以此引领新进者爱上电脑科学这个领域。

2、晶圆是什么东西

晶圆是什么东西？

晶圆是生产集成电路所用的载体。

晶圆（英语：Wafer)是指硅半导体集成电路制作所用的硅芯片，是生产集成电路（integrated circuit，IC）所用的载体。而我们现实中比较常见到的硅晶片就要数电脑CPU和手机芯片。

在半导体行业，尤其是集成电路领域，晶圆的身影随处可见。晶圆就是一块薄薄的、圆形的高纯硅晶片，而在这种高纯硅晶片上可以加工制作出各种电路元件构，使之成为有特定电性功能的IC产品。

晶圆制造工艺：

表面清洗：晶圆表面附着大约2um的Al2O3和甘油混合液保护层，在制作前必须进行化学刻蚀和表面清洗。

初次氧化：由热氧化法生成SiO2缓冲层，用来减小后续中Si3N4对晶圆的应力氧化技术。

热CVD：此方法生产性高，梯状敷层性佳（不管多凹凸不平，深孔中的表面亦产生反应，及气体可到达表面而附着薄膜）等，故用途极广。

以上内容参考：百度百科-晶圆

晶圆指的是什么东西？

晶圆是指制作硅半导体积体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。

高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。目前国内晶圆生产线以8英寸和12英寸为主。

在半导体行业，尤其是集成电路领域，晶圆的身影随处可见。晶圆就是一块薄薄的、圆形的高纯硅晶片，而在这种高纯硅晶片上可以加工制作出各种电路元件结构，使之成为有特定电性功能的IC产品。小伙伴或许在新闻中见过晶圆，通常他们是下图的样子。

加工方式：

晶圆的主要加工方式为片加工和批加工，即同时加工一片或多片晶圆。随着半导体特征尺寸越来越小，加工及测量设备越来越先进，使得晶圆加工出现了新的数据特点。

同时，特征尺寸的减小，使得晶圆加工时，空气中的颗粒数对晶圆加工后质量及可靠性的影响增大，而随着洁净的提高，颗粒数也出现了新的数据特点。

晶圆是什么？

晶圆（Wafer）是指硅半导体集成电路制作所用的硅芯片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。

晶圆简介

晶圆是生产集成电路所用的载体，一般意义晶圆多指单晶硅圆片。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、8英寸等规格，近来发展出12英寸甚至研发更大规格。

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，例如均匀度等等的问题。一般认为硅晶圆的直径越大，代表着这座晶圆厂有更好的技术，在生产晶圆的过程当中，良品率是很重要的条件。

基本原料

硅是由石英砂所精练出来的，晶圆便是硅元素加以纯化（99.999%），接着是将些纯硅制成硅晶棒，成为制造集成电路的石英半导体的材料，经过照相制版，研磨，抛光，切片等程序，将多晶硅融解拉出单晶硅晶棒，然后切割成一片一片薄薄的晶圆。

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