• 晶圓

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    晶圓

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    電子產品中,晶圓(也稱為切片或基板)是半導體的薄片,例如晶體硅 (c-Si),用于制造集成電路,在光伏器件中用于制造太陽能電池。 晶圓用作內置于晶圓內和晶圓上的微電子設備的基板。 它經歷了許多微加工過程,例如摻雜、離子注入蝕刻、各種材料薄膜沉積和光刻圖案化。 最后,單個微電路通過晶圓切割分離并封裝為集成電路。

    歷史

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    在半導體或硅晶圓行業,晶圓一詞出現于 1950 年代,用于描述半導體材料的圓形薄片,通常是鍺或硅。 圓形來自通常使用 Czochralski 方法生產的單晶錠。 硅晶圓于 1940 年代首次推出。

    到 1960 年,MEMC/SunEdison 等公司在美國生產硅晶片。 1965 年,在 IBM 工作期間,美國工程師 Eric O. Ernst、Donald J. Hurd 和 Gerard Seeley 為xxx臺高容量外延設備申請了專利 US3423629A。

    硅晶片由 Sumco、Shin-Etsu Chemical、Hemlock Semiconductor Corporation 和 Siltronic 等公司生產。

    制作

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    編隊

    晶圓由高純度、幾乎無缺陷的單晶材料制成,純度為 99.9999999% (9N) 或更高。一種形成結晶晶圓的工藝被稱為 Czochralski 法,由波蘭化學家 Jan Czochralski 發明。 在此過程中,通過從熔體中拉出籽晶,形成圓柱形的高純度單晶半導體錠(例如硅或鍺),稱為晶錠。 施主雜質原子,例如硅中的硼或磷,可以以精確的量添加到熔融的本征材料中,以摻雜晶體,從而將其變成 n 型或 p 型的非本征半導體。

    然后用晶圓鋸(一種線鋸)對晶錠進行切片,進行機加工以提高平整度,進行化學蝕刻以去除加工步驟中的晶體損傷,最后拋光形成晶圓。 光伏晶圓的尺寸為 100-200 平方毫米,厚度為 100-500 微米。 電子產品使用的晶圓尺寸從 100 到 450 毫米不等。 制造的xxx晶圓直徑為 450 毫米,但尚未普遍使用。

    清潔、紋理化和蝕刻

    用弱酸清洗晶圓以去除不需要的顆粒。 有幾種標準清潔程序可確保硅晶圓表面無污染。 最有效的方法之一是 RCA 清潔。當用于太陽能電池時,晶圓經過紋理處理以形成粗糙表面,以增加表面積,從而提高效率。 生成的 PSG(磷硅酸鹽玻璃)在蝕刻過程中從晶圓邊緣去除。

    晶圓特性

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    標準晶圓尺寸

    硅晶圓的直徑從 25.4 毫米(1 英寸)到 300 毫米(11.8 英寸)不等。 半導體制造廠,俗稱晶圓廠,由它們使用工具生產的晶圓的直徑來定義。 直徑逐漸增加以提高吞吐量并降低成本,目前最先進的晶圓廠使用 300 毫米,并建議采用 450 毫米。 英特爾、臺積電和三星分別對 450 毫米原型(研究)晶圓廠的出現進行研究,但仍存在嚴重障礙。

    使用硅以外的材料生長的晶圓將具有與相同直徑的硅晶圓不同的厚度。 晶圓厚度由所用材料的機械強度決定; 晶圓必須足夠厚以支撐其自身重量而不會在處理過程中破裂。 表中的厚度與引入該工藝的時間有關,目前不一定正確,例如 IBM BiCMOS7WL 工藝是在 8 英寸晶圓上進行的,但這些厚度只有 200 μm。 晶圓的重量隨著其厚度和直徑的增加而增加。

    晶圓

    晶圓尺寸的歷史增長

    一個單位的晶圓制造步驟,例如一個蝕刻步驟,可以生產出與晶圓面積增加成比例的更多芯片,而單位制造步驟的成本上升速度比晶圓面積慢。 這是增加晶圓尺寸的成本基礎。 2000 年初開始從 200 毫米晶圓轉換為 300 毫米晶圓,并將每個芯片的價格降低了約 30-40%。 更大直徑的晶圓允許每個晶圓有更多的管芯。

    光伏

    到 2020 年,M1 晶圓尺寸(156.75 毫米)正在中國逐步淘汰。各種非標準晶圓尺寸已經出現,因此正在努力全面采用 M10 標準(182 毫米)。 與其他半導體制造工藝一樣,降低成本一直是這種嘗試增加尺寸的主要驅動因素,盡管存在差異。

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    詞條目錄
    1. 晶圓
    2. 歷史
    3. 制作
    4. 編隊
    5. 清潔、紋理化和蝕刻
    6. 晶圓特性
    7. 標準晶圓尺寸
    8. 晶圓尺寸的歷史增長
    9. 光伏

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