晶圆随着芯片技术升级和降低成本需要而不断发展。在降低成本方面,通过不断变大晶圆尺寸以容纳更多电路和减少废弃比例就是晶圆的历史发展趋势。从1970年代至今,晶圆尺寸已经由过去的100mm(4英寸)发展至当前的300mm(12英寸)。根据IC Insight统计,2016年晶圆出货量为10738百万平方英寸,其中300mm晶圆占晶圆产能的63.6%,预计到2021年,将有123家12英寸晶圆厂,产能占比将达到71.2%。由于目前18英寸晶圆技术尚未成熟,且成本高昂,需求不足,未来几年内300mm(12英寸)晶圆仍将是主流技术路线
众所周知,晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片,是由硅晶棒在经过研磨、抛光、及切片后,形成的硅晶圆片。然而,在实际导片过程中,难免会存在一些边缘损伤,因此,目前企业所使用的导片机中,取料装置将晶圆从取料台中取下后放置在边缘时校准器中,在对晶圆表面检测的同时,也需要进行边缘校准,校准完毕后再由取料装置将晶圆从寻边器中取下后送至取料台中并记录位置。
晶圆是指硅半导体集成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99.999999999%。
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”。
晶圆测试是对晶片上的每个晶粒进行针测,在检测头装上以金线制成细如毛发之探针,与晶粒上的接点接触,测试其电气特性,不合格的晶粒会被标上记号,而后当晶片依晶粒为单位切割成立的晶粒时,标有记号的不合格晶粒会被淘汰,不再进行下一个制程,以免徒增制造成本。
因为制作工艺决定了它是圆形的。因为提纯过后的高纯度多晶硅是在一个子晶(seed)上旋转生长出来的。多晶硅被融化后放入一个坩埚(Quartz Crucible)中,再将子晶放入坩埚中匀速转动并且向上提拉,则熔融的硅会沿着子晶向长成一个圆柱体的硅锭(ingot)。这种方法就是现在一直在用的 CZ 法(Czochralski),也叫单晶直拉法。