硅晶圆制造的三大步骤

半导体产业最上游是IC设计公司与硅晶圆制造公司，IC设公司计依客户的需求设计出电路图，硅晶圆制造公司则以多晶硅为原料制造出硅晶圆。中游的IC制造公司主要的任务就是把IC设计公司设计好的电路图移植到硅晶圆制造公司制造好的晶圆上。完成后的晶圆再送往下游的IC封测厂实施封装与测试，即大功告成啰！

一颗单片机芯片从设计到制成的所有流程一目了然。单片机芯片需要经过设计、制造（包括硅片制造以及晶圆制造）、封装测试才能最终落到客户手中的全过程。

从图中的集成电路制造厂板块我们可以看到，晶圆制造过程中有几大重要的步骤：氧化、沉积、光刻、刻蚀、离子注入/扩散等。这几个主要步骤都需要若干种半导体设备，满足不同的需要。

设备中应用较为广泛的有氧化炉、沉积设备、光刻机、刻蚀设备、离子注入机、清洗机、化学研磨设备等。

硅晶圆制造的三大步骤

硅在自然界中以硅酸盐或二氧化硅的形式广泛存在于岩石、砂砾中，硅晶圆的制造有三大步骤：硅提炼及提纯、单晶硅生长、晶圆成型。

1、硅提炼及提纯

硅的提纯是第一道工序，需将沙石原料放入一个温度超过两千摄氏度的并有碳源的电弧熔炉中，在高温下发生还原反应得到冶金级硅，然后将粉碎的冶金级硅与气态的氯化氢反应，生成液态的硅烷，然后通过蒸馏和化学还原工艺，得到了高纯度的多晶硅。

2、单晶硅生长

（用直拉法制造晶圆的流程图，由OFweek电子工程网制作）

晶圆企业常用的是直拉法，如上图所示，高纯度的多晶硅放在石英坩埚中，并用外面围绕着的石墨加热器不断加热，温度维持在大约一千多摄氏度，炉中的空气通常是惰性气体，使多晶硅熔化，同时又不会产生不需要的化学反应。

为了形成单晶硅，还需要控制晶体的方向，坩埚带着多晶硅熔化物在旋转，把一颗籽晶浸入其中，并且由拉制棒带着籽晶作反方向旋转，同时慢慢地、垂直地由硅熔化物中向上拉出。

熔化的多晶硅会粘在籽晶的底端，按籽晶晶格排列的方向不断地生长上去。用直拉法生长后，单晶棒将按适当的尺寸进行切割，然后进行研磨，再用化学机械抛光工艺使其至少一面光滑如镜，这时候晶圆片就制造完成了。

晶圆制造厂把这些多晶硅融解，再在融液里种入籽晶，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗晶面取向确定的籽晶在熔融态的硅原料中逐渐生成。

3、晶圆成型

完成了上述两道工艺， 硅晶棒再经过切段，滚磨，切片，倒角，抛光，激光刻，包装后，即成为集成电路工厂的基本原料——硅晶圆片，这就是“晶圆”。