晶圆是当代重要的设备之一,通常熟悉晶圆、电子等相关专业的朋友。为了提高大家对晶圆的理解,本文将介绍晶圆和硅片的区别。如果你对晶圆感兴趣,你可以继续阅读。
一、晶圆
(一)概念
晶圆是指由硅半导体集成电路制成的硅晶片,由于其形状为圆形,称为晶圆;它可以加工成各种电路元件结构,并成为具有特定电气功能的IC产品。晶圆的原料是硅,地壳表面有用的二氧化硅。
(二)晶圆的制造过程
晶圆是制造半导体芯片的基本材料,半导体集成电路的主要原料是硅,因此对应硅晶圆。
硅在自然界中以硅酸盐或二氧化硅的形式广泛存在于岩石和砾石中。硅晶圆的制造可分为三个基本步骤:硅提炼和净化、单晶硅生长和晶圆形成。
首先是硅净化,将砂石原料放入温度约℃在有碳源的电弧熔炉中,碳与砂石中的二氧化硅在高温下发生化学反应(碳与氧结合,剩余硅),纯度约为98%纯硅,又称冶金硅,对微电子设备不够纯,由于半导体材料的电气特性对杂质浓度非常敏感,因此冶金硅进一步净化:破碎冶金硅与气体氯化氢氯化反应,产生液体硅烷,然后通过蒸馏和化学还原工艺,获得高纯度多晶硅,纯度高达99.%,成为电子级硅。
接下来是单晶硅的生长,最常用的方法是直拉法。石英坩埚中放置高纯度多晶硅,周围的石墨加热器不断加热,温度保持在左右℃炉内的空气通常是惰性气体,熔化多晶硅,不会产生不必要的化学反应。为了形成单晶硅,还需要控制晶体的方向:坩埚与多晶硅熔化物旋转,浸泡一个籽晶体,用拉杆与籽晶反向旋转,并慢慢、垂直地从硅熔化物中拉出。熔化的多晶硅会粘在籽晶体的底部,并根据籽晶体的排列方向继续生长。因此,晶体的方向是由籽晶体决定的,拉出冷却后,生长成与籽晶内晶格方向相同的单晶硅棒。直拉生长后,单晶棒按适当尺寸切割,然后研磨,磨掉凹凸痕迹,然后用化学机械抛光工艺使其至少一面光滑如镜,完成晶片制造。
单晶硅棒的直径由籽晶拉出的速度和旋转速度决定。一般来说,上拉速度越慢,单晶硅棒的直径就越大。切割晶片的厚度与直径有关。虽然半导体设备的制备仅在晶片顶部几微米范围内完成,但晶片的厚度一般为1mm,为了保证足够的机械应力支撑,晶圆的厚度会随着直径的增加而增加。
晶圆制造商将这些多晶硅熔化,然后在溶液中种植籽晶,然后慢慢拉出形成圆柱形单晶硅晶棒,因为硅晶棒是在熔融硅原料中逐渐生成的晶体表面确定的籽晶体,这个过程被称为长晶体。硅晶棒经过切割、研磨、切割、倒角、抛光、激光雕刻、包装后,成为集成电路工厂的基本原料——硅晶片,即晶片。
(三)晶圆的基本原料
硅是由石英砂所精练出来的,晶圆是纯化硅元素(99.%),然后将这些纯硅制成硅晶棒,成为制造集成电路的石英半导体材料。经过摄影制版、研磨、抛光、切片等程序,将多晶硅融解拉出单晶硅晶棒,切成薄晶圆。
二、硅片
(一)定义
硅片是制造晶体管和集成电路的原材料。它通常是一个单晶硅片。硅片是制造集成电路的重要材料,通过光刻、离子注入等方式制造各种半导体设备。由硅片制成的芯片具有惊人的计算能力。科学技术的发展不断促进了半导体的发展。自动化和计算机技术的发展降低了硅片(集成电路)的成本。
(二)硅片的规格
硅片规格有多种分类方法,可以按照硅片直径、单晶生长方法、掺杂类型等参量和用途来划分种类。
1.按硅片直径划分
硅片直径主要为3寸、4寸、6寸、8寸、12寸(寸)mm),目前已发展到18英寸(英寸)mm)和其他规格。直径越大,通过一次工艺循环可以在硅片上生产的集成电路芯片越多,每个芯片的成本越低。因此,大直径硅片是硅片制造技术的发展方向。但硅片尺寸越大,对微电子工艺、材料和技术的要求就越高。
2.按单晶生长方法划分
直拉法制的单晶硅称为CZ硅(片);磁控直拉法制的单晶硅称为MCZ硅(片);悬浮区熔融法制的单晶硅称为FZ硅(片);硅外延层生长在单晶硅或其它单晶衬底上,称为外延(硅片)。
三、那么硅片与晶圆的到底有什么区别
未切割的单晶硅材料是一种叫做晶片的薄片,是半导体工业的原材料,切割后称为硅片,通过光刻、离子注入等方式,可制成各种半导体设备。