什么是晶圆(又称硅晶片)
晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片,其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种,然后慢慢拉出,形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨,抛光,切片后,形成硅晶圆片,也就是晶圆。国内晶圆生产线以8英寸和12英寸为主。
晶圆越大,同一圆片上可生产的IC就越多,可降低成本;但对材料技术和生产技术的要求更高,例如均匀度等等的问题。一般认为硅晶圆的直径越大,代表着这座晶圆厂有更好的技术,在生产晶圆的过程当中,良品率是很重要的条件。
晶圆主要加工方式(片和批量)
晶圆的主要加工方式为片加工和批加工,即同时加工1片或多片晶圆。随着半导体特征尺寸越来越小,加工及测量设备越来越先进,使得晶圆加工出现了新的数据特点。
晶圆的主要型号(6-12吋是主流)
12吋晶圆数据来源:ICInsight,民生证券研究院晶圆的生产过程(预计周期18个月)
一、从沙子中提炼硅元素:硅是地壳内第二丰富的元素,脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,这也是半导体制造产业的基础。
二、硅熔炼:通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅,学名电子级硅(EGS),平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。
三、长晶:单晶硅锭,整体基本呈圆柱形,重约千克,硅纯度99.%。
四、硅锭切割:横向切割成圆形的单个硅片,也就是我们常说的晶圆(Wafer)。
五、晶圆:切割出的晶圆经过抛光后就成了一片片晶圆。
六、光刻:在晶圆表面涂上光刻胶,光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下,变得可溶,掩模上印着预先设计好得电路图案,紫外线透过它照在光刻胶层上,就会形成微处理器的每一层电路图案。一般来说,在晶圆上得到的电路图案是掩模上图案得四分之一。
七、溶解光刻胶:光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,清除后留下的图案和掩模上的一致。
八、蚀刻:使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分,而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。
九、清除光刻胶:蚀刻完成后,光刻胶的使命宣告完成,全部清除后就可以看到设计好的电路图案。
半导体加工工序(图片来源:郑州千磨)
目前全球晶圆产能情况
月29日消息,据外媒报道,由于各大厂商相继建设生产线或增加产能,全球12英寸晶圆厂的产能,在年将创下新高,预计月产能将达到万片晶圆。
预计在年至年预测期内将增加00毫米晶圆厂产能以满足需求增长的芯片制造商包括GlobalFoundries、华虹半导体、英飞凌、英特尔、铠侠、美光、三星、SK海力士、中芯国际、意法半导体、德州仪器、台积电和联电,这些公司计划在年至年期间建设82个新设施和生产线。
图片来源:芯智讯好了,今天为大家介绍了晶圆和生产过程,下一期,我们将聚焦芯片的相关知识,感谢阅读,下期见。
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