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Chapter020 这个硅片～它又大又圆（第1页）

书接上回~~

利用提拉法制造的硅棒可以决定晶圆的尺寸。

要大晶圆就拉粗点，短点，要小晶圆就拉细点长点……（好像有点不太对的感觉……是什么？！！）

硅棒直径和提拉速度可以利用溶液、硅棒与辐射热量三者之间的热平衡进行估算。

举个栗子，12英寸的晶圆硅棒有1.5米长，就需要拉8小时。

之后就是将硅棒切成硅片，送晶圆厂造芯片。

有人会说，你这硅片和晶圆变来变去的到底是什么意思啊，一会说晶圆一会儿说硅片，这不是同一个东西吗？！

其实硅片、晶圆还有芯片三者的关系可以说是爷爷、父亲和儿子的祖孙关系。

硅片就是光秃秃的晶圆，需要经过一系列光刻、外延、刻蚀等加工变成含有数百枚芯片的晶圆，之后再进行切割封装就变成了一枚枚芯片。

用形象点的比喻就是硅片是烤肉架上的烤肉，滋滋冒油~晶圆就是撒上了孜然、辣椒粉、和盐等各种佐料的烤肉，香味扑鼻忍不住口水哗哗流。

芯片就是烤好的肉被大师傅片出来一片装盒……

（饿了的请举手！?（ˊ?????ˋ）忽然想去吃烤肉……）

从硅棒到硅片，最少要经过十个步骤。

第一、截断。硅棒要掐头去尾，因为制作工艺的原因，硅头硅尾是不规则形状。这部分如果质量好就会被制成晶体条，用来拉出新的硅棒。算是实现了硅棒生产的无限套娃~~~

之后是探查棒身电阻率，检查轴向的杂质浓度是否异常，之后再截成三十厘米左右的硅段。

第二、滚磨。就是把硅段打磨。

因为硅的硬度很强，高达9.5，是仅次于天然金刚石和天然莫氏硬度更高的陨石。打磨工具就是用金刚石制造。

其次，提拉法制造的硅棒不是完美的圆柱体，所以我们想要得到标准尺寸也必须打磨。

硅段和金刚轮剧烈摩擦会大量发热，所以需要持续加水降温。之后还要在硅段上磨出定位边，确保光刻机对晶圆进行光刻时候精准对位。

第三、切片。打磨好的硅段就要切片，变成硅片。一般使用内圆切割机。

就像带有环形刀片的狗头铡（来人啊，狗头铡伺候！！）

优点是切割面平整，效率稳定，缺点是效率低，耗损多。因为一次只能切一片……

还有一种方法是使用金刚砂线切割机，优点是切割效率高，损耗低。缺点是切割面不平整，需要花更多时间打磨。

第四、打磨。正面打磨，背面做磨砂处理，为之后的工序做充分准备。

第五、倒角。用倒角机把打磨好的硅片直角磨成圆弧形。因为硅是一种脆度很高的材料，这样做是为了避免硅片边缘发生崩裂风险。

同时为后面涂抹光刻胶做准备，因为光刻胶是用旋转方式涂抹在硅片上的，如果硅片是直角，光刻胶就会因为离心力淤积在硅片边缘处，造成厚度不均，从而影响光刻。

还有在做外延生长时候，沉积物也会优先堆积在直角边，影响沉积效果，而圆弧状的角可以消除边缘沉积现象。

第六、精磨。做好倒角后给硅片再做一次打磨去掉一些厚度，让硅片更加光滑。

第七、刻蚀。使用化学溶剂对硅片进行化学刻蚀（氢硝酸和氢氟酸）腐蚀掉表面20-50微米的厚度，祛除之前打磨过程中，硅片累积的机械损伤以及混入硅片表面的磨料。

到此，经过一系列操作的硅片表面已经很光滑了，但用来制造芯片还是不够光滑。

光刻的图像尺寸和精度都是纳米级别，所以要求硅片的表面就是一个完美的平面，一点点起伏层次都会影响光刻效果。