??硅晶圓基礎知識

什么是硅晶片？

硅晶片是一種圓盤狀材料，用作半導體產品的襯底。它有時也寫作“wafer”或“wafer”。

這些是硅單晶錠的薄片，其表面形成微型電子電路，是制造集成電路（IC）和大規模集成電路（LSI）等半導體器件的基礎。它們是極其重要的材料，為現代電子產業提供根本支撐。

硅晶片的應用

硅晶片被廣泛用作各種半導體產品的襯底，應用范圍很廣，包括以下領域：

• 信息和通信設備：智能手機、個人電腦、服務器等設備中安裝的中央處理器和內存芯片。

• 移動出行：用于汽車發動機控制、ADAS（高級駕駛輔助系統）和EV（電動汽車）的功率半導體。

• 工業設備及其他：人工智能（AI）處理芯片、工業機器人控制單元、太陽能電池板基板。

硅晶片原理

硅晶片的半導體特性是由純度的硅（Si）單晶結構決定的。

硅是地球上含量第二豐富的元素，僅次于氧，自然界中以石英（二氧化硅：SiO? ）等形式存在。為了制造硅片，需要對產自特定“礦源”（例如美國北卡羅來納州）的高純度石英進行還原和提純，以制成純度高達99.999999999%（十一個九）的超高純度多晶硅。其原理是，通過在高溫下熔化這種多晶硅，并將其拉制成具有規則原子排列的“單晶錠”，從而實現對半導體的精確電性能控制。

硅晶片的類型

根據制造方法和添加雜質的不同，硅晶片大致可分為幾種類型。

1. 按制造方法分類

晶圓有兩種類型：一種是采用“CZ法（切克勞斯基法）”拉制的晶圓，這是目前主流的方法，適合增大晶圓的直徑；另一種是采用“FZ法（浮區法）”制造的晶圓，這種方法雜質較少，可以生產純度的晶圓。

2. 按導電性分類

由于硅本身導電性差，因此在硅錠鑄造過程中會添加少量雜質（摻雜劑）。摻雜劑分為兩種類型：“P型”，添加了硼；“N型”，添加了磷和其他雜質。

如何選擇硅晶片

在半導體制造中，根據器件設計和生產線規格選擇晶圓至關重要。

• 尺寸（直徑）選擇：過去，150 毫米（6 英寸）和 200 毫米（8 英寸）是主流尺寸，但為了增加一次可制造的芯片數量并降低成本，出現了向更大直徑發展的趨勢，目前，300 毫米（12 英寸）可提供較高的批量生產效率，是先進生產線的標準尺寸。

• 指定晶體取向：由于硅單晶錠的原子密度會隨切割面的不同而變化，因此需要指定“晶體取向”，例如100面或111面，以便進行切割。這是一個極其重要的選擇標準，它直接影響器件的電學特性和蝕刻過程。

• 電阻率規格：調整 P 型和 N 型晶片的摻雜濃度，使其符合目標器件的要求規格，并選擇具有最佳電阻率的晶片。