晶圆是什么(晶圆和芯片的关系)
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在半导体的新闻里，总会提到尺寸标注的晶圆厂，比如8寸晶圆厂或者12寸晶圆厂。然而，所谓的晶圆是什么？8寸指的是什么部位？生产大尺寸晶圆的难度有多大？下面将一步步介绍半导体最重要的基础——到底什么是“晶圆”。
什么是威化？
晶圆是制造各种电脑芯片的基础。我们可以把芯片制造比作用乐高积木盖房子，通过一层一层的堆叠，完成想要的形状(也就是各种芯片)。但是，如果没有好的地基，建起来的房子就会歪歪扭扭的，这不是你想要的。为了做出一个完美的房子，你需要一个稳定的基板。对于晶片制造，该衬底是接下来要描述的晶片。
(Souse:Flickr/jonathanstewartccby 2.0)
首先我们回忆一下，小时候玩高积木的时候，积木表面有小的圆形突起。有了这种结构，我们不用胶水就能把两个积木牢牢地叠在一起。晶片制造也以类似的方式将随后添加的原子和衬底固定在一起。因此，我们需要找到一种表面整洁的衬底，以满足后续制造的要求。
在固体材料中，有一种特殊的晶体结构——单晶。它具有原子一个接一个紧密排列的特点，能形成平整的原子表层。所以用单晶做晶圆可以满足上述要求。但是，如何生产出这样的材料，主要有两个步骤，即提纯和拉晶，然后才能完成材料。
如何制作单晶晶片
纯化分为两个阶段。第一步是冶金提纯。这个过程主要是添加碳，通过氧化还原将氧化硅转化为纯度大于98%的硅。大多数金属精炼，如铁或铜，使用这种方法获得足够纯度的金属。但是98%对于晶圆制造来说还是不够的，还是需要进一步提高。因此，西门子工艺将进一步用于提纯，以获得半导体工艺所需的高纯度多晶硅。
硅柱的制造过程(来源:维基百科)
然后，是拉晶的步骤。首先，将上面获得的高纯度多晶硅熔化以形成液态硅。之后，单晶硅籽晶与液面接触，并在旋转的同时缓慢提拉。至于之所以需要单晶硅，是因为硅原子的排列就像人排队一样，会率先让后来人知道如何正确排列。硅物种是让后来的原子知道如何排队的重要线索。最后，离开液面的硅原子凝固后，排列整齐的单晶硅柱就完成了。
单晶硅柱(搜索:维基百科)
但是，8寸和12寸代表什么呢？其实是指水晶柱，也就是上图中看起来像笔筒的部分的直径。制造大尺寸晶圆有什么困难？前面说过，水晶柱的制作过程就像做棉花糖一样，一边旋转一边成型。做过棉花糖的人应该都知道，要做出又大又结实的棉花糖是相当困难的，拉晶的过程也是一样。转速和温度控制会影响水晶柱的质量。因此，尺寸越大，拉晶的速度和温度要求就越高，因此制作高质量的12英寸晶圆比8英寸晶圆更困难。
然而，整个硅柱不能被制成用于芯片制造的衬底。为了一块一块地生产硅片，需要用金刚石切割机将硅柱横向切割成晶片，然后对晶片进行抛光，形成芯片制造所需的硅片。经过这么多步骤，晶圆基板的制造就完成了，接下来就是堆房的步骤，也就是晶圆制造。
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