半导体领域,单晶直径为什么越大越好?

半导体领域,单晶直径为什么越大越好?,第1张

在制造半导体器件和集成电路时,都是在大圆片上进行的,在一块大圆片上一次即可制作出许多芯片。而大圆片是由单晶材料切割而来的,单晶直径越大,每一块大圆片上的芯片数目就越多,这样可以提高生产效率,经济收益大。

成本限制了晶圆尺寸的增大。不是越大越好,涉及到昂贵的设备升级。因为增大尺寸简单,但一条生产线所有的设备都得跟着换。增加的效益抵不上各类设备换代所产生的成本。任何事都有一个边界效应的。

晶圆是从单晶硅棒切片得来的,生成单晶硅棒一般用的是直拉法,结晶过程中旋转速度越慢直径越大,但是直径越大可能导致由于旋转速度不稳定带来的晶格结构缺陷。同时直径越大就意味着晶圆重量越大,边缘处就更容易出现翘曲的情况。因此,晶圆越大,良品率越低,成本越高。

通常来说,提升晶圆直径是为了提升单晶硅的利用率从而降低成本,当降低的成本不能弥补大直径晶圆生产中增加的成本的时候,选用更大尺寸的晶圆进行生产就变得不可行了。

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片,其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种,然后慢慢拉出,形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨,抛光,切片后,形成硅晶圆片,也就是晶圆。国内晶圆生产线以 8英寸和 12 英寸为主。

晶圆的主要加工方式为片加工和批加工,即同时加工1 片或多片晶圆。随着半导体特征尺寸越来越小,加工及测量设备越来越先进,使得晶圆加工出现了新的数据特点。

同时,特征尺寸的减小,使得晶圆加工时,空气中的颗粒数对晶圆加工后质量及可靠性的影响增大,而随着洁净的提高,颗粒数也出现了新的数据特点。


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