什么是wafer（晶圆）？

Answer 1

硅片，即晶圆，是由高纯度结晶硅制成的薄片。作为芯片的基板，硅晶圆在电子电路制造中极为有用。硅是宇宙中第七大元素，地球上第二常见元素。硅广泛用于建筑材料、沙子、石英等含硅材料中。硅在半导体技术中应用最广。

国产硅片切割机技术正在不断发展。

硅晶圆并非全金属材质，而是通过原子间的自由电子使金属成为电导体。硅则几乎为绝缘体，仅允许极少电流通过。通过掺杂少量杂质，可以改变硅晶圆的导电性。

掺杂是将微量杂质引入硅晶体，以改变其性质并集成到导体中。这些杂质称为掺杂剂。硅本身不导电，但通过精确掺杂可以控制电阻率。在芯片制造中，添加硼、铟、铝、镓和硼等元素作为掺杂剂。这使非导电硅成为半导体。

硅晶圆有多种形状和尺寸，包括2英寸至12英寸。它们是集成电路的关键材料，由多个执行特定任务的晶体管组成。硅表面光滑，提高纯度，适用于半导体器件。制造方法包括Vertical Bridgeman和Czochralski拉法。

硅晶圆的制造流程从提取硅开始，然后通过加热至熔融纯度高达99.9999999%的高纯度液体，使用Floating Zone或Czochralski工艺等制造方法使其冷却成硅棒或硅锭。Czochralski方法包括在熔融硅池中放置一小块固体硅，随着液体转化为圆柱形硅锭而缓慢旋转。最终产品为圆盘状晶圆，在完全冷却前，金属锭的金字塔形末端被去除。使用锋利的金刚石锯片将主体切成相同厚度的薄晶片。

硅晶圆直径从1英寸到11.8英寸不等，50年代初期直径仅有三英寸。此后，尺寸稳步增加，降低生产成本并提高生产效率。硅晶圆直径从25.4毫米至300毫米不等，450毫米晶圆直径虽可用，但尚未广泛使用。

成品晶圆的厚度和直径需与材料的机械强度和物理质量相匹配。晶圆必须足够坚固以支撑重量，避免在处理过程中破裂。随着添加更多材料，晶圆直径增加，重量也随之增加。当重量达到一定值后，直径不再增加，以免损害晶圆强度。

晶圆表面的处理包括CMP工艺和研磨化学品，用于抛光表面至完美光滑状态。这有助于电子电路布局的精确制造。

硅晶圆的用途广泛，包括生产边缘芯片、划线、芯片、平面区和测试元件组等。硅晶圆主要应用于集成电路，作为关键组件。它们被用于制造各种电子设备，包括晶体管、二极管和集成电路。硅晶圆在数字时代中占有重要地位，广泛应用于计算、电子和光学领域。它们还用于制造太阳能电池和航空工业中的覆盖和粘合材料。

硅晶圆的稳定性和品质使其成为技术领域的广泛应用材料。通过硅晶片驱动的IC发明，技术进步得以实现，从大型机器简化为易于携带的手持设备。这在制造业中推动了广泛的创新变革。