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晶圓

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蝕刻(etch)製程處理後的晶圓

晶圓(Wafer)是指矽半導體積體電路製作所用的矽晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。晶圓是生產積體電路所用的載體,一般意義晶圓多指單晶矽圓片。

晶圓是最常用的半導體材料,按其直徑分為4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等規格,近來發展出12英寸甚至研發更大規格(14英吋、15英吋、16英吋、……20英吋以上等)。晶圓越大,同一圓片上可生產的IC就越多,可降低成本;但對材料技術和生產技術的要求更高,例如均勻度等等的問題。一般認為矽晶圓的直徑越大,代表著這座晶圓廠有更好的技術,在生產晶圓的過程當中,良品率是很重要的條件。

製造過程[編輯]

2吋、4吋、6吋、與8吋晶圓

很簡單的說,單晶矽圓片由普通矽砂拉製提煉,經過溶解提純蒸餾一系列措施製成單晶矽棒,單晶矽棒經過切片拋光之後,就成為了晶圓。

  1. 二氧化矽礦石(石英砂)與焦炭混合後,經由電弧爐加熱還原,即生成粗矽(純度98%,冶金級)。SiO2 + C = Si + CO2[1]
  2. 鹽酸氯化並經蒸餾後,製成了高純度的多晶矽(半導體級純度11個9,太陽能級7個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矽熔解,再於溶液內摻入一小粒的矽晶體晶種,然後將其慢慢拉出,以形成圓柱狀的單晶矽晶棒,由於矽晶棒是由一顆小晶粒在融熔態的矽原料中逐漸生成,此過程稱為「長晶」。這根晶棒的直徑,就晶圓的直徑。。
  4. 矽晶棒再經過切片、研磨、拋光後,即成為積體電路工廠的基本原料——矽晶圓片,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布、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[編輯]

  • 英特爾(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[編輯]

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[編輯]

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。

封裝測試[編輯]

日月光半導體等則為晶圓產業後段的封裝、測試廠商。

其他相關[編輯]

多晶矽生產[編輯]

主要製造多晶矽的大廠有: Hemlock(美)、MEMC(美)、Wacker(德)、REC(挪)、OCI(韓)、Tokuyama(日)和徐州中能(日)。

IC設計[編輯]

僅從事IC設計的公司有美國的高通、台灣的聯發科技等。

記憶體[編輯]

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。

  1. ^ [1]