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晶圓

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蝕刻(etch)製程處理後的晶圓

晶圆(Wafer)是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。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英寸甚至研發更大规格(14英吋、15英吋、16英吋、20英吋以上等)。晶圆越大,同一圆片上可生产的集成电路(integrated circuit, 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,例如均勻度等等的問題。一般認為硅晶圆的直径越大,代表著这座晶圆厂有更好的技術,在生产晶圆的过程当中,良品率是很重要的条件。

製造過程[编辑]

2吋、4吋、6吋、與8吋晶圓

很簡單的說,首先由普通硅砂拉製提煉,經過溶解提純蒸餾一系列措施製成單晶硅棒,單晶硅棒經過切片拋光之後,就得到了單晶硅圓片,也即晶圓。

  1. 二氧化硅礦石(石英砂)与焦炭混合后,經由電弧爐加热还原,即生成粗矽(纯度98%,冶金级)。SiO2 + C = Si + CO2[1]
  2. 鹽酸氯化並經蒸餾後,製成了高純度的多晶硅(半导体级純度11个9,太阳能级7个9),因在精密電子元件當中,矽晶圓需要有相當的純度(99.999999999%),不然會產生缺陷。
  3. 晶圓製造廠再以柴可拉斯基法將此多晶硅熔解,再於溶液內摻入一小粒的硅晶體晶種,然後將其慢慢拉出,以形成圓柱狀的單晶硅晶棒,由於硅晶棒是由一顆小晶粒在融熔態的硅原料中逐漸生成,此過程稱為「長晶」。這根晶棒的直徑,就晶圓的直径。。
  4. 硅晶棒再經過切片、研磨、拋光後,即成為積體電路工廠的基本原料——硅晶圓片,這就是「晶圓」(wafer)。
  5. 晶圓經多次光罩處理,其中每一次的步驟包括感光劑塗佈、曝光、顯影、腐蝕、滲透、植入、蝕刻或蒸著等等,將其光罩上的電路複製到層層晶圓上,製成具有多層線路與元件的IC晶圓,再交由後段的測試、切割、封裝廠,以製成實體的積體電路成品。一般來說,大晶圓(12吋)多是用來製作記憶體等技術層次較低的IC,而小晶圓(6吋)則多用來製作類比IC等技術層次較高之IC,8吋的話則都有。

從晶圓要加工成為產品需要專業精細的分工。

著名晶圓廠商[编辑]

英特尔(Intel)等公司則自行設計並製造自己的IC晶圓直至完成並行銷其產品。三星電子等則兼有晶圓代工及自製業務。

晶圓代工[编辑]

著名晶圓代工廠有台積電聯華電子格羅方德(Global Fundries)及中芯國際等。

只製造晶圓基片[编辑]

例如合晶(台灣股票代號:6182)、中美晶(台灣股票代號:5483)、日本的信越化學等。

封装测试[编辑]

日月光半導體等則為晶圓產業後段的封裝、測試廠商。

其他相关[编辑]

多晶硅生产[编辑]

主要制造多晶硅的大厂有: Hemlock(美)、MEMC(美)、Wacker(德)、REC(挪)、OCI(韩)、Tokuyama(日)和徐州中能(日)。

IC设计[编辑]

仅从事IC設計的公司有美国的高通、台湾的聯發科技等。

記憶體[编辑]

南亞科技瑞晶科技(現已併入美光科技,更名台灣美光記憶體)、Hynix美光科技(Micron)等則專於記憶體產品。

引用和注释[编辑]