晶圆是什么提炼的？

硅是由沙子所精练出来的，晶圆便是硅元素加以纯化（99.999%），接着是将这些纯硅制成长硅晶棒，成为制造积体电路的石英半导体的材料，经过照相制版，研磨，抛光，切片等程序，将多晶硅融解拉出单晶硅晶棒，然后切割成一片一片薄薄的晶圆。我们会听到几寸的晶圆厂，如果硅晶圆的直径越大，代表著这座晶圆厂有较好的技术。另外还有scaling技术可以将电晶体与导线的尺寸缩小，这两种方式都可以在一片晶圆上，制作出更多的硅晶粒，提高品质与降低成本。所以这代表6寸、8寸、12寸晶圆当中，12寸晶圆有较高的产能。当然，生产晶圆的过程当中，良品率是很重要的条件。

晶圆是指硅半导体积体电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。晶圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达0.99999999999。晶圆制造厂再将此多晶硅融解，再于融液内掺入一小粒的硅晶体晶种，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小晶粒在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过研磨，抛光，切片后，即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片，这就是“晶圆”。

晶圆是制造半导体芯片的基本材料，半导体集成电路最主要的原料是硅，因此对应的就是硅晶圆。

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，硅晶圆的制造可以归纳为三个基本步骤：硅提炼及提纯、单晶硅生长、晶圆成型。

首先是硅提纯，将沙石原料放入一个温度约为2000 ℃，并且有碳源存在的电弧熔炉中，在高温下，碳和沙石中的二氧化硅进行化学反应（碳与氧结合，剩下硅），得到纯度约为98%的纯硅，又称作冶金级硅，这对微电子器件来说不够纯，因为半导体材料的电学特性对杂质的浓度非常敏感，因此对冶金级硅进行进一步提纯：将粉碎的冶金级硅与气态的氯化氢进行氯化反应，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，其纯度高达99.999999999%，成为电子级硅。

接下来是单晶硅生长，最常用的方法叫直拉法。如下图所示，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1400 ℃，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。因此所生长的晶体的方向性是由籽晶所决定的，在其被拉出和冷却后就生长成了与籽晶内部晶格方向相同的单晶硅棒。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，将凹凸的切痕磨掉，再用化学机械抛光工艺使其至少一面光滑如镜，晶圆片制造就完成了。

单晶硅棒的直径是由籽晶拉出的速度和旋转速度决定的，一般来说，上拉速率越慢，生长的单晶硅棒直径越大。而切出的晶圆片的厚度与直径有关，虽然半导体器件的制备只在晶圆的顶部几微米的范围内完成，但是晶圆的厚度一般要达到1 mm，才能保证足够的机械应力支撑，因此晶圆的厚度会随直径的增长而增长。

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，此过程称为“长晶”。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”。

导语：IC芯片的制作流程是怎样的？一个国家的核心技术是指微电子技术，而微电子技术是指能够处理更加微小的电磁信号的技术，所谓微电是区别于强电(例如照明用电)和弱电(例如电话线路)而言。微电子技术的代表就是IC 技术，主要产品就是IC。IC芯片的制作流程是怎样的，欢迎大家一起来了解相关的文章内容。

IC芯片的制作流程是怎样的

普通硅沙(石英砂，沙子)-->分子拉晶(提炼)-->晶柱(圆柱形晶体)-->晶圆(把晶柱切割成圆形薄片)-->光刻(俗称流片，即先设计好电路图，通过激光暴光，刻到晶圆的电路单元上)-->切割成管芯(裸芯片)-->封装(也就是把管芯的电路管脚，用导线接到外部接头，以便与其它器件连接。)

详细流程注解：

1，业已确认，占地壳物质达到28%的石英在地表层呈现为石英砂石矿。用电弧炉冶炼石英砂将其转变成冶金等级硅。通过一步一步去除杂质的处理工艺过程，硅经历液态，蒸馏并最终再沉积成为半导体等级的硅棒，其硅的纯度达到99.999999%。随后，这些硅棒被机械粉碎成块并装入石英坩埚炉中加热熔化至1420摄氏度。

2，将一个单晶籽晶(种)导入熔化过程中，随着籽晶转动，晶体渐渐生长出来。几天之后，慢慢地将单晶提取出来，结果得到一根一米多长的硅棒，视其直径大小，硅棒的价值可高达8000美元到16000美元。这些纯硅单晶棒，每根重量达到(120公斤)

3，随后被金刚石锯床切成薄薄的圆晶片。这些薄片再经过洗涤、抛光、清洁和接受入眼检测与机器检测最后通过激光扫描发现小于人的头发丝宽度的1/300的表面缺陷及杂质，合格的圆晶片交付给芯片生产厂商。

4，芯片结构设计人员设计好电路版图，完整的设计图传送给主计算机并经电子束曝光机进行处理，将这些设计图“刻写”在置于一块石英玻璃上的金属薄膜上，制造出掩膜。制作芯片是对薄膜进行重复进行涂光敏胶、光刻和腐蚀的组合处理，掩膜起着一个很像照相制版的负片作用。精确调准每个掩膜最为重要：如果一个掩膜偏离几分之一微米(百万分之一)，则整个硅圆片就报废不能用。当光通过掩膜照射，电路图就“印制”在硅晶片上。每一个芯片大约需用20个掩膜，这些掩膜要在整个工艺过程枣从硅圆片到制造最终的芯片包括几百个工艺的流程的`不同的位置点上定位。最终一块硅圆片能够做出一定数量的芯片。

5，一旦完成芯片制作过程，硅圆片在金刚石切割机床上被分切成单个的芯片，到此的单个芯片被称为“管芯”(DIE)。将每个管芯分隔放置在一个无静电的平板框中，并传送至下一步，管芯被插装进它的封装中。芯片封装保护管芯避免受环境因素影响，同时提供管芯和电路板通讯所必需的电连接，封装好的芯片在随后的使用中将要安装固定在电路板上。

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