晶圆和芯片的关系

芯片是晶圆切割完成的半成品。

晶圆是芯片的载体，将晶圆充分利用刻出一定数量的芯片后，进行切割就就成了一块块的芯片了。芯片是由N多个半导体器件组成 半导体一般有二极管、三极管、场效应管、小功率电阻、电感和电容等等。

硅和锗是常用的半导体材料，他们的特性及材质是容易大量并且成本低廉使用于上述技术的材料。一个硅片中就是大量的半导体器件组成，当然功能就是按需要将半导体组成电路而存在于硅片内，封装后就是IC了。

晶圆是指硅半导体积体电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。

晶圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达0.99999999999。

晶圆制造厂再将此多晶硅融解，再于融液内掺入一小粒的硅晶体晶种，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗小晶粒在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过研磨，抛光，切片后，即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片，这就是“晶圆”。

晶圆基本原料：

硅是由石英沙所精练出来的，晶圆便是硅元素加以纯化（99.999%），接着是将些纯硅制成硅晶棒，成为制造积体电路的石英半导体的材料，经过照相制版，研磨，抛光，切片等程序，将多晶硅融解拉出单晶硅晶棒，然后切割成一片一片薄薄的晶圆。

会听到几寸的晶圆厂，如果硅晶圆的直径越大，代表著这座晶圆厂有较好的技术。另外还有scaling技术可以将电晶体与导线的尺寸缩小，这两种方式都可以在一片晶圆上，制作出更多的硅晶粒，提高品质与降低成本。

所以这代表6寸、8寸、12寸晶圆当中，12寸晶圆有较高的产能。当然，生产晶圆的过程当中，良品率是很重要的条件。

芯片是怎么制作出来的如下：

一、芯片设计。

芯片属于体积小，但高精密度极大的产品。想要制作芯片，设计是第一环节。设计需要借助EDA工具和一些IP核，最终制成加工所需要的芯片设计蓝图。

二、沙硅分离。

所有的半导体工艺都是从一粒沙子开始的。因为沙子中蕴含的硅是生产芯片“地基”硅晶圆所需要的原材料。所以我们第一步，就是要将沙子中的硅分离出来。

三、硅提纯。

在将硅分离出来后，其余的材料废弃不用。将硅经过多个步骤提纯，已达到符合半导体制造的质量，这就是所谓的电子级硅。

四、将硅铸锭。

提纯之后，要将硅铸成硅锭。一个被铸成锭后的电子级硅的单晶体，重量大约为1千克，硅的纯度达到了99.9999%。

五、晶圆加工。硅锭铸好后，要将整个硅锭切成一片一片的圆盘，也就是我们俗称的晶圆，它是非常薄的。随后，晶圆就要进行抛光，直至完美，表面如镜面一样光滑。硅晶圆的直径常见的有8英寸（2mm）和12英寸（3mm），直径越大，最终单个芯片成本越低，但加工难度越高。

六、光刻。首先在晶圆上敷涂上三层材料。第一层是氧化硅，第二层是氮化硅，最后一层是光刻胶。再将设计完成的包含数十亿个电路元件的芯片蓝图制作成掩膜，掩膜可以理解为一种特殊的投影底片，包含了芯片设计蓝图，下一步就是将蓝图转印到晶圆上。这一步对光刻机有着极高的要求。紫外线会透过掩膜照射到硅晶圆上的光刻胶上，光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉，清除后留下的图案和掩膜上的一致。用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。蚀刻完成后，清除全部光刻胶，露出一个个凹槽。

七、蚀刻与离子注入。首先要腐蚀掉暴露在光刻胶外的氧化硅和氮化硅，并沉淀一层二氧化硅，使晶体管之间绝缘，然后利用蚀刻技术使最底层的硅暴露出来。然后把硼或磷注入到硅结构中，接着填充铜，以便和其他晶体管互连，然后可以在上面再涂一层胶，再做一层结构。一般一个芯片包含几十层结构，就像密集交织的高速公路。

经过上述流程，我们就得到了布满芯片的硅晶圆。之后用精细的切割器将芯片从晶圆上切下来，焊接到基片上，装壳密封。之后经过最后的测试环节，一块块芯片就做好了。

1.芯片，又称微电路、微芯片、集成电路(英文:integrated电路，IC).它是指包含集成电路的硅芯片，非常小，往往是计算机或其他电子设备的一部分。芯片是半导体元器件产品的总称。是集成电路(IC，完整的电路)载体，其由晶片分割。硅片是一小片包含集成电路的硅，是计算机或其他电子设备的一部分。2.半导体(半导体)是指室温下电导率介于导体和绝缘体之间的材料。它广泛应用于半导体收音机、电视机和温度测量。例如，二极管是由半导体制成的器件。半导体是指其导电性可以控制的材料，范围从绝缘体到导体。无论从科技还是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是巨大的。今天，大多数电子产品的核心单元，如电脑、手机或数码录音机，都与半导体密切相关。常见的半导体材料包括硅、锗、砷化镓等。在各种半导体材料中，硅是商业应用中最有影响力的一种。物质有各种形式，如固体、液体、气体和等离子体。我们通常称导电性差的材料为煤、人造水晶、琥珀、陶瓷等。、绝缘体。具有良好导电性的金属，如金、银、铜、铁、锡和铝，称为导体。导体和绝缘体之间的材料可以简称为半导体。3.集成电路(集成的电路)是一种微型电子器件或元件。通过采用一定的工艺，将电路中所需的元器件和布线，如晶体管、电阻、电容、电感等，相互连接在一起，制作在一个或几个小的半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个封装体内，形成具有所需电路功能的微结构；所有元器件在结构上已经集成为一个整体，使电子元器件向小型化、低功耗、智能化、高可靠性迈进了一大步。在电路中用字母“IC”表示。集成电路的发明者有杰克·基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺伊斯(基于硅(Si)的集成电路)。现在半导体行业多采用硅基集成电路。

---