為什么叫晶圓?不叫晶方?為什么晶圓是圓的,芯片是方的?晶圓的尺寸怎么計算?……
昨天,寧波晶鉆60 mm × 60 mm的單晶金剛石片在行業(yè)內引起熱度與討論,這是3.35英寸?還是2.36英寸?業(yè)內究竟以什么為標準?
弄清楚這一尺寸之前,我們先了解為什么芯片是方的,晶圓是圓的?
? ?為什么晶圓是圓的,芯片是方的?
這是由制作工藝決定的。
目前,主流半導體材料還是硅半導體。硅晶圓是在圓柱形的硅棒上切割出來的,所以橫截面只能是圓形。
具體可以理解成,提純過后的高純度多晶硅是在一個子晶(seed)上旋轉生長出來的。多晶硅被融化后放入一個坩堝(Quartz Crucible)中,再將籽晶放入坩堝中勻速轉動并且向上提拉,則熔融的硅會沿著籽晶向長成一個圓柱體的硅錠(ingot)。這種方法就是現(xiàn)在一直在用的CZ法(Czochralski),也叫單晶直拉法。然后硅錠再經(jīng)過金剛線切割變成硅片。所以橫截面只能是圓形。也就是說,單晶直拉法工藝中的旋轉提拉決定了硅錠的圓柱型,從而決定晶圓是圓形的。
但日常生活,我們見到的芯片都是方形的,在圓形的晶圓上制造芯片,總會有部分區(qū)域沒有利用到。所以為什么不能使用方形的晶圓來增大利用率呢?
在制造過程中,晶圓需要經(jīng)歷多個步驟,包括沉積、光刻、蝕刻等。這些步驟通常是基于旋轉運動進行的,而圓形晶圓的旋轉運動更加穩(wěn)定和均勻,有利于保持制造過程的準確性和一致性。
但芯片為什么又是方的?其實圓形的芯片其實更難制造!
硅片在經(jīng)過涂膠、光刻、刻蝕、離子注入等步驟后,一顆顆芯片才會被制造出來,不過此時芯片還是“長”在晶圓上的,需要經(jīng)過切割才能變成一顆顆單獨的芯片。方形的芯片僅需幾刀就可以全部切下。如果是圓形的芯片呢?就需要耗費比方形幾倍的時間來切割了。從封裝方向看,方形的芯片也便于進行引線操作,即使是Flip chip型封裝,方形也更方便機器操作芯片將I/O接口與焊盤對齊。
最重要的一點,圓形芯片并不能解決硅片面積浪費的問題。在一個晶圓上切下許多方形區(qū)域,這些區(qū)域中間不會有縫隙,僅會在晶圓邊緣留下空余。但如果從一個平面上切下很多圓形的區(qū)域,中間就一定會有部分區(qū)域被浪費,同時還不能避免晶圓外圍的浪費。其實節(jié)約晶圓面積始終是一項重要課題。晶圓上能生產的芯片越多,生產效率就越高,單顆芯片的成本也越低。目前解決生產效率的最好方法就是提高晶圓面積。從晶圓利用率看,目前不可能有圓形的芯片了。
那么問題又來了,CVD法生長出來的金剛石片到底是叫晶圓?還是晶方?
目前,微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)作為行業(yè)公認的制備大尺寸、高品質單晶金剛石的最佳手段。同質外延生產出來的金剛石片都是方形的。這算晶圓,還是晶方呢?
???CVD金剛石晶圓尺寸怎么計算?
晶圓,又稱wafer, 其大小通常以直徑來表示,常見的尺寸有1英寸(25毫米)、2英寸(51毫米)、3英寸(76毫米)、4英寸(100毫米)、4.9英寸(125毫米)、150毫米(5.9英寸,通常稱為“6英寸”)、200毫米(7.9英寸,通常稱為“8英寸”)、300毫米(11.8英寸,通常稱為“12英寸”)和450毫米(17.7英寸) 。
我們一般度量物品尺寸是用長、寬、高來衡量的,但方形晶體材料怎么計算尺寸?小編也向業(yè)內專家請教,目前通常取的是對角線尺寸。
這種計算方法適用于電子產品,如手機、臺式電腦、平板電腦、筆記本電腦、液晶電視等等。我們度量屏幕尺寸的方法,是指屏幕兩個對角線之間的長度,單位為英寸(1英寸=2.54厘米)。
按照這種計算規(guī)則,對于圖中這一60.4mm的單晶金剛石片,它的晶圓尺寸就可以這樣計算:
所以對于寧波晶鉆昨天報道出來的60 mm?×?60 mm的單晶金剛石片,3.35英寸是沒問題的!
那么,2024年,國際上單晶金剛石尺寸會突破4-5英寸嗎?我們拭目以待!