1樓:禽書苗
我們知道,晶圓是圓的,但是晶圓做成的晶元卻是方的,這主要是考慮到晶元製造時對晶圓的利用率,以及切割的方便,另外晶元做成方形,也更方便佈線。
晶元為什麼不是圓的?
晶元的基本材料是單晶矽,首先把單晶矽做成晶圓,然後用光刻和蝕刻等等技術把晶圓進行精密加工,再切割為成百上千塊的晶元。
無論是電腦還是手機當中,晶元大多做成正方形,之所以做成方的而不是圓的,主要是考慮這麼幾個方面:
1、圓形晶元在切割晶圓時,對邊角料的浪費很大,做成矩形(矩形包括了正方形),能使得邊角料的浪費最少。
2、晶元本是擁有極高精度的產品,在進行晶圓切割時,直線切割最為方便,弧線切割對切割工具的要求很高,而且單晶矽的晶核本身就具有方向性,弧線切割容易把晶元邊緣切壞。
3、矩形的晶元在佈線和安裝時更方便定位,如果做成圓形,由於圓具有任意角度的旋轉對稱性,在佈線和安裝時哪怕出現乙個微小的角度偏差,都有可能導致錯誤。
4、電子產品具有很高的整合度,圓形晶元不利於整體電路板的佈局。
當然,除了正方形外,正三角形和正六邊形也能做到切割時始終是直線,而且不浪費邊角料,但是晶元的研究、設計和製造,是經過幾十年的技術迭代發展而來,最終選擇了正方形的設計。
既然晶元是方的,為何晶圓又是圓的呢?
矽的熔點為1410℃,晶元用的單晶矽對純度的要求極高,純度的矽可以用作太陽能光伏板,還遠遠不夠晶元級別的要求,晶元對單晶矽的純度要求至少是,國內雖然有公司能夠生產晶元級別的單晶矽,但產量還不能滿足國內需求,很大一部分還需要進口。
高純度的單晶矽使用切克勞斯基法(直拉法)進行製造,該方法使用石英坩堝把多晶矽融化,然後把溫度保持在1500℃左右,然後用乙個子晶放在坩堝中勻速旋轉,同時坩堝反向旋轉,並向上緩慢提起子晶,於是熔融狀態的矽就會沿著子晶生長,最後形成乙個圓柱形的矽錠,這個矽錠就是單晶矽,直徑可達30釐公尺,長度可達1公尺。
然後我們把矽錠進行切片,就得到了晶圓,所以晶圓是圓形的,雖然圓形晶圓也會導致一部分邊角料的浪費,但是晶圓尺寸遠比晶元大,一張晶圓可以製作成百上千塊晶元,所以浪費掉的晶圓邊角料是可以接受的。
2樓:寧靜的科技匯
因為方的可以更大面積的與外界接觸,能合理安排針腳。是經過多道工程合成的不易碎。
3樓:搬磚小朋友
因為圓形它的自身具有迴轉特性,而方形就不具備這個特點了,具有迴轉特性的物體便於加工。
晶圓和晶元的關係
4樓:愛旅遊愛自由
晶元是晶圓切割完成的半成品。
晶圓是晶元的載體,將晶圓充分利用刻出一定數量的晶元後,進行切割就就成了一塊塊的晶元了。晶元是由n多個半導體器件組成 半導體一般有二極體、三極體、場效電晶體、小功率電阻、電感和電容等等。
矽和鍺是常用的半導體材料,他們的特性及材質是容易大量並且成本低廉使用於上述技術的材料。乙個矽片中就是大量的半導體器件組成,當然功能就是按需要將半導體組成電路而存在於矽片內,封裝後就是ic了。
晶圓是指矽半導體積體電路製作所用的矽晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓;在矽晶片上可加工製作成各種電路元件結構,而成為有特定電性功能之ic產品。
晶圓的原始材料是矽,而地殼表面有用之不竭的二氧化矽。二氧化矽礦石經由電弧爐提煉,鹽酸氯化,並經蒸餾後,製成了高純度的多晶矽,其純度高達。
晶圓製造廠再將此多晶矽融解,再於融液內摻入一小粒的矽晶體晶種,然後將其慢慢拉出,以形成圓柱狀的單晶矽晶棒,由於矽晶棒是由一顆小晶粒在熔融態的矽原料中逐漸生成,此過程稱為「長晶」。矽晶棒再經過研磨,拋光,切片後,即成為積體電路工廠的基本原料——矽晶圓片,這就是「晶圓」。
晶圓基本原料:
矽是由石英沙所精練出來的,晶圓便是矽元素加以純化(,接著是將些純矽製成矽晶棒,成為製造積體電路的石英半導體的材料,經過照相製版,研磨,拋光,切片等程式,將多晶矽融解拉出單晶矽晶棒,然後切割成一片一片薄薄的晶圓。
會聽到幾寸的晶圓廠,如果矽晶圓的直徑越大,代表著這座晶圓廠有較好的技術。另外還有scaling技術可以將電晶體與導線的尺寸縮小,這兩種方式都可以在一片晶圓上,製作出更多的矽晶粒,提高品質與降低成本。
所以這代表6寸、8寸、12寸晶圓當中,12寸晶圓有較高的產能。當然,生產晶圓的過程當中,良品率是很重要的條件。
半導體晶圓為何做成圓形
5樓:科創
之所以晶圓都做成圓形,主要的是考慮單位面積利用率和生產問題。
首先矽錠被"拉"出來的時候就一定是圓的,幾乎不可能直接獲得方的矽錠,除非將圓的矽錠切削成方的,但這樣無異於浪費。比較直徑為l公釐的圓和邊長為l公釐的正方形,考慮晶圓製造過程中邊緣5到8公釐是不可利用的,算算就知道正方形浪費的使用面積比率是比圓型高的。
再則,很多晶圓生產裝置的工藝原理必然要求選擇圓型晶圓。圓型具有任意軸對稱性,這是晶圓製作工藝必然的要求,可以想象一下,在圓型晶圓表面可以通過旋轉塗布法(spin coating,事實上是目前均勻塗布光刻膠的唯一方法)獲得很均勻一致的光刻膠塗層,但其它形狀的晶圓呢?不可能或非常難,可以的話也是成本很高。
當然,還有很多其它的工藝容易在圓型晶圓上實行而很難在其它形狀上實施。
當然,我也覺得或許在人們開始規模製作晶圓的時候一開始就用諸如正方型的晶圓的話,我們現在也可能還在繼續發展方型晶圓,只不過現在所有的晶圓加工裝置都是為圓型晶圓設計的,這是世界標準。
世界選擇圓型,自然是有其必然性的。看看其後的成本問題就很清楚了。
這樣可以麼?
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