晶圓定義

晶圓是指硅半導(dǎo)體集成電路制作所用的硅晶片，由于其形狀為圓形，故稱為晶圓；在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結(jié)構(gòu)，而成為有特定電性功能之IC產(chǎn)品。晶圓的原始材料是硅，而地殼表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅礦石經(jīng)由電弧爐提煉，鹽酸氯化，并經(jīng)蒸餾后，制成了高純度的多晶硅，其純度高達(dá)99.999999999%。

制造過程
晶圓是制造半導(dǎo)體芯片的基本材料，半導(dǎo)體集成電路最主要的原料是硅，因此對應(yīng)的就是硅晶圓。
硅在自然界中以硅酸鹽或二氧化硅的形式廣泛存在于巖石、砂礫中，硅晶圓的制造可以歸納為三個基本步驟：硅提煉及提純、單晶硅生長、晶圓成型。
首先是硅提純，將沙石原料放入一個溫度約為2000 ℃，并且有碳源存在的電弧熔爐中，在高溫下，碳和沙石中的二氧化硅進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)（碳與氧結(jié)合，剩下硅），得到純度約為98%的純硅，又稱作冶金級硅，這對微電子器件來說不夠純，因?yàn)榘雽?dǎo)體材料的電學(xué)特性對雜質(zhì)的濃度非常敏感，因此對冶金級硅進(jìn)行進(jìn)一步提純：將粉碎的冶金級硅與氣態(tài)的氯化氫進(jìn)行氯化反應(yīng)，生成液態(tài)的硅烷，然后通過蒸餾和化學(xué)還原工藝，得到了高純度的多晶硅，其純度高達(dá)99.999999999%，成為電子級硅。
接下來是單晶硅生長，最常用的方法叫直拉法。如下圖所示，高純度的多晶硅放在石英坩堝中，并用外面圍繞著的石墨加熱器不斷加熱，溫度維持在大約1400 ℃，爐中的空氣通常是惰性氣體，使多晶硅熔化，同時又不會產(chǎn)生不需要的化學(xué)反應(yīng)。為了形成單晶硅，還需要控制晶體的方向：坩堝帶著多晶硅熔化物在旋轉(zhuǎn)，把一顆籽晶浸入其中，并且由拉制棒帶著籽晶作反方向旋轉(zhuǎn)，同時慢慢地、垂直地由硅熔化物中向上拉出。熔化的多晶硅會粘在籽晶的底端，按籽晶晶格排列的方向不斷地生長上去。因此所生長的晶體的方向性是由籽晶所決定的，在其被拉出和冷卻后就生長成了與籽晶內(nèi)部晶格方向相同的單晶硅棒。用直拉法生長后，單晶棒將按適當(dāng)?shù)某叽邕M(jìn)行切割，然后進(jìn)行研磨，將凹凸的切痕磨掉，再用化學(xué)機(jī)械拋光工藝使其至少一面光滑如鏡，晶圓片制造就完成了。

晶圓制造
單晶硅棒的直徑是由籽晶拉出的速度和旋轉(zhuǎn)速度決定的，一般來說，上拉速率越慢，生長的單晶硅棒直徑越大。而切出的晶圓片的厚度與直徑有關(guān)，雖然半導(dǎo)體器件的制備只在晶圓的頂部幾微米的范圍內(nèi)完成，但是晶圓的厚度一般要達(dá)到1 mm，才能保證足夠的機(jī)械應(yīng)力支撐，因此晶圓的厚度會隨直徑的增長而增長。
晶圓制造廠把這些多晶硅融解，再在融液里種入籽晶，然后將其慢慢拉出，以形成圓柱狀的單晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一顆晶面取向確定的籽晶在熔融態(tài)的硅原料中逐漸生成，此過程稱為“長晶”。硅晶棒再經(jīng)過切段，滾磨，切片，倒角，拋光，激光刻，包裝后，即成為集成電路工廠的基本原料——硅晶圓片，這就是“晶圓”。

一片晶圓到底可以切割出多少的晶片數(shù)目？這個要根據(jù)你的die的大小和wafer的大小以及良率來決定的。目前業(yè)界所謂的6寸，12寸還是18寸晶圓其實(shí)就是晶圓直徑的簡稱，只不過這個吋是估算值。實(shí)際上的晶圓直徑是分為150mm，300mm以及450mm這三種，而12吋約等于305mm，為了稱呼方便所以稱之為12吋晶圓。

名詞解釋：wafer?即為圖片所示的晶圓，由純硅（Si）構(gòu)成。一般分為6英寸、8英寸、12英寸規(guī)格不等，晶片就是基于這個wafer上生產(chǎn)出來的。Wafer上的一個小塊，就是一個晶片晶圓體，學(xué)名die，封裝后就成為一個顆粒。一片載有Nand Flash晶圓的wafer，wafer首先經(jīng)過切割，然后測試，將完好的、穩(wěn)定的、足容量的die取下，封裝形成日常所見的Nand Flash芯片。那么，在wafer上剩余的，要不就是不穩(wěn)定，要不就是部分損壞所以不足容量，要不就是完全損壞。原廠考慮到質(zhì)量保證，會將這種die宣布死亡，嚴(yán)格定義為廢品全部報(bào)廢處理。

一顆集成電路芯片的生命歷程就是點(diǎn)沙成金的過程：芯片公司設(shè)計(jì)芯片——芯片代工廠生產(chǎn)芯片——封測廠進(jìn)行封裝測試——整機(jī)商采購芯片用于整機(jī)生產(chǎn)。

芯片供應(yīng)商一般分為兩大類：一類叫IDM，通俗理解就是集芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝和測試等多個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)于一身的企業(yè)。有些甚至有自己的下游整機(jī)環(huán)節(jié)，如Intel、三星、IBM就是典型的IDM企業(yè)。
另一類叫Fabless，就是沒有芯片加工廠的芯片供應(yīng)商，F(xiàn)abless自己設(shè)計(jì)開發(fā)和推廣銷售芯片，與生產(chǎn)相關(guān)的業(yè)務(wù)外包給專業(yè)生產(chǎn)制造廠商，如高通、博通、聯(lián)發(fā)科、展訊等等。
與Fabless相對應(yīng)的是Foundry（晶圓代工廠）和封測廠，主要承接Fabless的生產(chǎn)和封裝測試任務(wù)，典型的Foundry（晶圓代工廠）如臺積電、格羅方德、中芯國際、臺聯(lián)電等，封測廠有日月光，江蘇長電等。

中國晶圓制造線匯總