陸芯精密切割機(jī)分析:晶圓和硅片的區(qū)別

晶圓是當(dāng)代重要的設(shè)備之一，通常熟悉晶圓、電子等相關(guān)專業(yè)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(qū)別。如果你對晶圓感興趣，你可以繼續(xù)閱讀。

一、晶圓

(一)概念

晶圓是指由硅半導(dǎo)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(jié)構(gòu)，并成為具有特定電氣功能的IC產(chǎn)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(dǎo)體芯片的基本材料，半導(dǎo)體集成電路的主要原料是硅，因此對應(yīng)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)(碳與氧結(jié)合，剩余硅)，純度約為98%純硅，又稱冶金硅，對微電子設(shè)備不夠純，由于半導(dǎo)體材料的電氣特性對雜質(zhì)濃度非常敏感，因此冶金硅進(jìn)一步凈化：破碎冶金硅與氣體氯化氫氯化反應(yīng)，產(chǎn)生液體硅烷，然后通過蒸餾和化學(xué)還原工藝，獲得高純度多晶硅，純度高達(dá)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(nèi)的空氣通常是惰性氣體，熔化多晶硅，不會產(chǎn)生不必要的化學(xué)反應(yīng)。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(zhuǎn)，浸泡一個籽晶體，用拉桿與籽晶反向旋轉(zhuǎn)，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(jù)籽晶體的排列方向繼續(xù)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(nèi)晶格方向相同的單晶硅棒。直拉生長后，單晶棒按適當(dāng)尺寸切割，然后研磨，磨掉凹凸痕跡，然后用化學(xué)機(jī)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(zhuǎn)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(guān)。雖然半導(dǎo)體設(shè)備的制備僅在晶片頂部幾微米范圍內(nèi)完成，但晶片的厚度一般為1mm，為了保證足夠的機(jī)械應(yīng)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?yàn)楣杈О羰窃谌廴诠柙现兄饾u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(jīng)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(dǎo)體材料。經(jīng)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(dǎo)體設(shè)備。由硅片制成的芯片具有驚人的計算能力?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷促進(jìn)了半導(dǎo)體的發(fā)展。自動化和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展降低了硅片（集成電路）的成本。

(二)硅片的規(guī)格

硅片規(guī)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(fā)展到18英寸(450英寸)mm)和其他規(guī)格。直徑越大，通過一次工藝循環(huán)可以在硅片上生產(chǎn)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(shù)的發(fā)展方向。但硅片尺寸越大，對微電子工藝、材料和技術(shù)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(qū)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(qū)別

未切割的單晶硅材料是一種叫做晶片的薄片，是半導(dǎo)體工業(yè)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(dǎo)體設(shè)備。