晶圓
此條目需要補充更多來源。 (2015年10月5日) |
晶圓(英語:Wafer)是半導體晶體圓形片的簡稱,其為圓柱狀半導體晶體的薄切片,用於集成電路製程中作為載體基片,以及製造太陽能電池;由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。最常見的是矽晶圓,另有氮化鎵晶圓、碳化矽晶圓等;一般晶圓產量多為單晶矽圓片。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d4/Etchedwafer.jpg/220px-Etchedwafer.jpg)
晶圓是最常用的半導體元件,按其直徑分為3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等規格,近來發展出12英寸甚至研發更大規格(14英吋、15英吋、16英吋、20英吋以上等)。晶圓越大,同一圓片上可生產的集成電路(integrated circuit, IC)就越多,可降低成本;但對材料技術和生產技術的要求更高,例如均勻度等等的問題,使得近年來晶圓不再追求更大,有些時候廠商會基於成本及良率等因素而停留在成熟的舊製程[1]。一般認為矽晶圓的直徑越大,代表着這座晶圓廠有更好的技術,在生產晶圓的過程當中,良品率是很重要的條件[2]。
製造過程
編輯很簡單的說,首先由普通矽砂拉製提煉,經過溶解、提純、蒸餾一系列措施製成單晶矽棒,單晶矽棒經過切片、拋光之後,就得到了單晶矽圓片,也即單晶矽晶圓。
- 將二氧化矽礦石(石英砂)與焦炭混合後,經由電弧爐加熱還原,即生成粗矽(純度98%,冶金級)。SiO2 + C = Si + CO2 ↑ [3]
- 鹽酸氯化並經蒸餾後,製成了高純度的多晶矽(半導體級純度11個9,太陽能級7個9),因在精密電子元件當中,矽晶圓需要有相當的純度(99.999999999%),不然會產生缺陷。
- 晶圓製造廠再以柴可拉斯基法將此多晶矽熔解,再於溶液內摻入一小粒的矽晶體晶種,然後將其慢慢拉出,以形成圓柱狀的單晶矽晶棒,由於矽晶棒是由一顆小晶粒在融熔態的矽原料中逐漸生成,此過程稱為「長晶」。這根晶棒的直徑,就是晶圓的直徑。
- 矽晶棒再經過切片、研磨、拋光後,即成為集成電路工廠的基本原料——矽晶圓片,這就是「晶圓」(wafer)。
- 晶圓經多次光罩處理,其中每一次的步驟包括感光劑塗佈、曝光、顯影、腐蝕、滲透、植入、蝕刻或蒸著等等,將其光罩上的電路複製到層層晶圓上,製成具有多層線路與元件的IC晶圓,再交由後段的測試、切割、封裝廠,以製成實體的集成電路成品。一般來說,大晶圓(12吋)多是用來製作記憶體等技術層次較高的IC,而小晶圓(6吋)則多用來製作模擬IC等技術層次較低之IC,8吋的話則都有。
從晶圓要加工成為產品需要專業精細的分工。
著名晶圓廠商
編輯英特爾(Intel)等公司自行設計並製造自己的IC晶圓直至完成並行銷其產品。三星電子等則兼有晶圓代工及自製業務。
晶圓基片製造
編輯例如:環球晶(台灣股票代號:6488)、合晶(台灣股票代號:6182)、中美晶(台灣股票代號:5483),日本的信越化學、SUMCO(勝高),美國的Cree(科銳)。
著名晶圓代工廠有台積電、安森美、聯華電子、格羅方德(Global Foundries)及中芯國際等。
封裝測試
編輯日月光半導體、艾克爾國際科技等則為世界前二大晶圓產業後段的封裝、測試廠商。
其他相關
編輯多晶矽生產
編輯主要製造多晶矽的大廠有: Hemlock(美國)、MEMC(美國)、Wacker(德國)、REC(挪威)、東洋化工/OCI(韓國)、德山/Tokuyama(日本)和 協鑫集團/GCL(中國)。
IC設計
編輯僅從事IC設計的公司有美國的高通、輝達、AMD,台灣的威盛、聯發科技等。
南亞科技、瑞晶科技(現已併入美光科技,更名台灣美光記憶體)、Hynix、美光科技(Micron)等則專於記憶體產品。
生產設備
編輯引用和註釋
編輯- ^ 老舊製程擦亮!8 吋代工市場在熱什麼??. [2020-12-26]. (原始內容存檔於2020-11-27).
- ^ 半導體產業的根基:矽晶圓是什麼?. [2015-07-26]. (原始內容存檔於2015-07-25).
- ^ 痞客幫 - 半導體產業上游---矽晶圓產業 (頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)