晶圓是當代重要的設備之一,通常熟悉晶圓、電子等相關專業的朋友。為了提高大家對晶圓的理解,本文將介紹晶圓和硅片的區別。如果你對晶圓感興趣,你可以繼續閱讀。
一、晶圓
(一)概念
晶圓是指由硅半導體集成電路制成的硅晶片,由于其形狀為圓形,稱為晶圓;它可以加工成各種電路元件結構,并成為具有特定電氣功能的IC產品。晶圓的原料是硅,地殼表面有用的二氧化硅。
(二)晶圓的制造過程
晶圓是制造半導體芯片的基本材料,半導體集成電路的主要原料是硅,因此對應硅晶圓。
硅在自然界中以硅酸鹽或二氧化硅的形式廣泛存在于巖石和礫石中。硅晶圓的制造可分為三個基本步驟:硅提煉和凈化、單晶硅生長和晶圓形成。
首先是硅凈化,將砂石原料放入溫度約2000℃在有碳源的電弧熔爐中,碳與砂石中的二氧化硅在高溫下發生化學反應(碳與氧結合,剩余硅),純度約為98%純硅,又稱冶金硅,對微電子設備不夠純,由于半導體材料的電氣特性對雜質濃度非常敏感,因此冶金硅進一步凈化:破碎冶金硅與氣體氯化氫氯化反應,產生液體硅烷,然后通過蒸餾和化學還原工藝,獲得高純度多晶硅,純度高達99.999999999%,成為電子級硅。
接下來是單晶硅的生長,最常用的方法是直拉法。石英坩堝中放置高純度多晶硅,周圍的石墨加熱器不斷加熱,溫度保持在1400左右℃爐內的空氣通常是惰性氣體,熔化多晶硅,不會產生不必要的化學反應。為了形成單晶硅,還需要控制晶體的方向:坩堝與多晶硅熔化物旋轉,浸泡一個籽晶體,用拉桿與籽晶反向旋轉,并慢慢、垂直地從硅熔化物中拉出。熔化的多晶硅會粘在籽晶體的底部,并根據籽晶體的排列方向繼續生長。因此,晶體的方向是由籽晶體決定的,拉出冷卻后,生長成與籽晶內晶格方向相同的單晶硅棒。直拉生長后,單晶棒按適當尺寸切割,然后研磨,磨掉凹凸痕跡,然后用化學機械拋光工藝使其至少一面光滑如鏡,完成晶片制造。
單晶硅棒的直徑由籽晶拉出的速度和旋轉速度決定。一般來說,上拉速度越慢,單晶硅棒的直徑就越大。切割晶片的厚度與直徑有關。雖然半導體設備的制備僅在晶片頂部幾微米范圍內完成,但晶片的厚度一般為1mm,為了保證足夠的機械應力支撐,晶圓的厚度會隨著直徑的增加而增加。
晶圓制造商將這些多晶硅熔化,然后在溶液中種植籽晶,然后慢慢拉出形成圓柱形單晶硅晶棒,因為硅晶棒是在熔融硅原料中逐漸生成的晶體表面確定的籽晶體,這個過程被稱為長晶體。硅晶棒經過切割、研磨、切割、倒角、拋光、激光雕刻、包裝后,成為集成電路工廠的基本原料——硅晶片,即晶片。
(三)晶圓的基本原料
硅是由石英砂所精練出來的,晶圓是純化硅元素(99.999%),然后將這些純硅制成硅晶棒,成為制造集成電路的石英半導體材料。經過攝影制版、研磨、拋光、切片等程序,將多晶硅融解拉出單晶硅晶棒,切成薄晶圓。
二、硅片
(一)定義
硅片是制造晶體管和集成電路的原材料。它通常是一個單晶硅片。硅片是制造集成電路的重要材料,通過光刻、離子注入等方式制造各種半導體設備。由硅片制成的芯片具有驚人的計算能力。科學技術的發展不斷促進了半導體的發展。自動化和計算機技術的發展降低了硅片(集成電路)的成本。
(二)硅片的規格
硅片規格有多種分類方法,可以按照硅片直徑、單晶生長方法、摻雜類型等參量和用途來劃分種類。
1.按硅片直徑劃分
硅片直徑主要為3寸、4寸、6寸、8寸、12寸(300寸)mm),目前已發展到18英寸(450英寸)mm)和其他規格。直徑越大,通過一次工藝循環可以在硅片上生產的集成電路芯片越多,每個芯片的成本越低。因此,大直徑硅片是硅片制造技術的發展方向。但硅片尺寸越大,對微電子工藝、材料和技術的要求就越高。
2.按單晶生長方法劃分
直拉法制的單晶硅稱為CZ硅(片);磁控直拉法制的單晶硅稱為MCZ硅(片);懸浮區熔融法制的單晶硅稱為FZ硅(片);硅外延層生長在單晶硅或其它單晶襯底上,稱為外延(硅片)。
三、那么硅片與晶圓的到底有什么區別
未切割的單晶硅材料是一種叫做晶片的薄片,是半導體工業的原材料,切割后稱為硅片,通過光刻、離子注入等方式,可制成各種半導體設備。
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