晶圆是制造半导体器件的基本材料,通常是由高纯度单晶硅通过一系列复杂工艺制成的薄片。
在集成电路(IC)和微电子工业中,晶圆应用广泛,其表面通过光刻、掺杂、蚀刻形成各种电路结构,最后切割成独立的芯片(裸片),然后封装成各种电子元件,如处理器、存储器、传感器等。
晶圆尺寸有多种尺寸,如6英寸、8英寸和12英寸(直径约为150毫米、200毫米和300毫米),晶圆尺寸越大,同一晶圆上可以生产的芯片数量就越多,可以提高生产率并降低成本。
此外,随着科学技术的发展,还有砷化镓、氮化镓等化合物半导体制成的晶圆,用于制造特定类型的半导体器件,如射频器件、光电元件等。
硅片如此重要,那么硅片是如何生产的呢? 晶圆制造过程中最关键的设备之一是光刻机,它负责将设计的电路图案精确转移到晶圆表面的光刻胶层,这一过程是集成电路制造中必不可少的步骤,决定了芯片的微观结构和性能。
在全球范围内,荷兰公司ASML是高端光刻机领域的领导者,特别是在极紫外光刻(EUV光刻)技术方面,是目前唯一一家可以提供商用EUV光刻机的制造商,主要用于制造7nm和更先进工艺的芯片。
此外,日本还有佳能、尼康等公司,主要通过传统的深紫外(DUV)光刻机和其他类型的非EUV光刻解决方案,以相对成熟的工艺服务于晶圆制造的需求。
在中国,上海微电子设备(SMEE)等国内公司也在努力开发和生产光刻机,以满足当地半导体行业对光刻设备的需求。 但与国际顶级水平相比,国产光刻机的先进技术和市场占有率仍存在一定差距。
最后需要强调的是,每一块芯片都是从晶圆中诞生的,晶圆的质量、纯度和加工精度直接影响到最终芯片的性能和良率。
没有高质量的晶圆作为基础,就无法制造出高性能的集成电路芯片。 因此,在一定程度上,晶圆可以说是芯片的物质基础,或者说是芯片制造过程的“灵魂”。
然而,芯片的完整价值也体现在设计、制造工艺、封装测试等环节,这些环节共同构成了芯片的整体内涵。