半导体工艺（一）— 晶圆制造

半导体集成电路与晶圆有什么关系？集成电路是一种半导体芯片，它包含许多处理各种功能的电气元件。集成电路是通过在称为晶圆的基板上创建许多相同的电路来制造的。因此，晶圆是半导体的基础。晶圆是从硅棒上切成薄片的圆盘，由硅或砷化镓等元素制成。大多数晶圆是由从沙子中提取的硅制成。美国的硅谷始于半导体产业，最终成为全球软件产业的中心。据报道，它的名字是半导体原材料“硅”和圣克拉拉谷的“山谷”的组合。“硅谷”这个名字可能会帮助你记住硅是半导体晶圆必不可少的原材料。硅供应丰富，是自然界中最丰富的元素，且具有无毒环保的特性。让我们一起看看晶圆制造的工艺。

第一步：制造硅锭。

从沙子中提取的硅需要经过净化过程才能用于制造半导体。它被加热直到熔化成高纯度液体，然后通过结晶凝固。由此产生的硅棒称为硅锭。只有具有超高纯度的锭才能用于半导体工艺，这需要低至几纳米的极高精度。

第二步：切割锭以制造薄晶圆。

硅锭的形状像陀螺，使用锋利的金刚石锯片切成厚度均匀的薄圆盘形晶片即晶圆。锭的直径决定了晶圆的尺寸，例如150毫米（6 英寸）、200毫米（8 英寸）和300毫米（12 英寸）晶圆。晶圆越薄，制造成本越低，直径越大，每个晶圆可以生产的半导体芯片数量就越多。因此，晶圆变得越来越薄，越来越大。

第三步：研磨和抛光晶圆表面。

刚切完的晶圆需要经过加工，以获得光滑、镜面般的光洁度。刚切完的晶圆表面粗糙且包含瑕疵，这可能会对电路的精度产生负面影响。抛光液和抛光机用于抛光晶圆表面。在进一步加工之前抛光晶圆称为裸晶圆，表示尚未制造芯片。

使用许多物理和化学工艺在裸晶圆上制造集成电路后，晶圆最终将如下所示。

晶圆各个部分的名称

1、 晶圆(wafer)：作为半导体IC的核心原材料的圆形板（盘）。

2、 晶粒(die)：在晶圆上有许多小方块，每个小方块称为一个晶粒，是集成电子电路的IC芯片。

3、 分割线(scribe line, 划片槽)：这些晶粒肉眼看起来好像是相互粘在一起的，但实际上，晶粒之间有间隙。此间隙称为分割线或划片槽。分割线存在的目的是在晶圆加工后切出每个芯片并将其组装成芯片。分割线的空间可以使金刚石锯可以安全地切割晶圆。

4、 平坦区(flat zone)：引入该区域是为了帮助识别晶圆结构，并在晶圆加工过程中用作参考线。由于晶圆的晶体结构非常精细并且无法用肉眼判断，因此以这个平坦区为标准来判断晶圆的垂直和水平方向。

5、  凹槽(notch, 缺口)：最近出现了带有凹槽的晶圆，取代之前的平坦区。带有凹槽的晶圆比带有平坦区的晶圆更高效，因为带有凹槽的晶圆可以生产更多的芯片。