为什么硅片不是方的？

  晶圆就是一块薄薄的、圆形的高纯硅晶片，而在这种高纯硅晶片上可以加工制作出各种电路元件结构，使之成为有特定电性功能的集成电路产品。

  说到集成电路（integratedcircuit，IC），或者实物，或者图片，大家都见过，如下图所示：

  眼前这密密麻麻的元器件，被整整齐齐的安放在一块单晶硅材料之上，都是规规矩矩、方方正正的。可见，晶圆在实际应用之中还是要被切割成方形的。

  所以疑问来了——硅片为何需要做成圆的？为什么是“晶圆”，而不做成“晶方”？

  要解释这样的一个问题，有两方面的原因：一方面似乎是由“基因决定的”；另一方面是“环境能够造成的”。

  “基因决定”——生长方法导致若要回答这样的一个问题，首先要说一个大约有100余年历史的原因。。。

  1918年，前苏联科学家切克劳斯基（Czochralski）建立起来一种晶体生长方法——直拉式晶体生长方法，简称CZ法。

  硅晶圆的制造可以归纳为三个基本步骤：硅提炼及提纯、单晶硅生长、晶圆成型。

  首先是硅砂的提纯及熔炼。此阶段主要是通过溶解、提纯、蒸馏等一系列措施得到多晶硅。

  接下来是单晶硅生长工艺。就是从硅熔体中生长出单晶硅。高纯度的多晶硅放在石英坩埚中，在保护性气氛中高温加热使其熔化。使用一颗小的籽晶缓慢地从旋转着的熔体中缓慢上升，即可垂直拉制出大直径的单晶硅锭。

  最后一步是晶圆成型。单晶硅锭一般呈圆柱型，直径从3英寸到十几英寸不等。硅锭经过切片、抛光之后，就得到了单晶硅圆片，也即晶圆。

  目前，直拉法是生长晶圆最常用的方法了，除了直拉法之外，常用的方法还有区熔法。

  区熔法，简称Fz法。1939年，在贝尔实验室工作的W·G·Pfann最先萌生了“区域匀平”的念头，后来在亨利·休勒、丹·多西等人的协助下，生长出了高纯度的锗以及硅单晶，并获得了专利。

  这种方法是利用热能在半导体多晶棒料的一端产生一熔区，使其重结晶为单晶。使熔区沿一定方向缓慢地向棒的另一端移动，进而通过整根棒料，使多晶棒料生长成一根单晶棒料，区熔法也需要籽晶，且最终得到的柱状单晶锭晶向与籽晶的相同。

  区熔法分为两种：水平区熔法和立式悬浮区熔法。前者大多数都用在锗、GaAs等材料的提纯和单晶生长；后者大多数都用在硅。

  为什么有横着和竖着长的不同捏？这是由于硅的熔点高，化学性能活泼，容易受到异物的玷污，所以难以找到符合的器皿来盛方，自然水平区熔法不能用在硅的生长上啦。

  区熔法与直拉法最大的不同之处在于：区熔法一般不使用坩锅，引入的杂质更少，生长的材料杂质含量也就更少。

  总而言之，单晶硅棒是圆柱形的，使用这种方法得到的单晶硅圆片自然也是圆形的了。就是下图这个样的——

  你知道是两头的尖尖是如何造成的吗？Bingo，图左的尖尖是籽晶，图右的尖尖是晶棒长到最后，从熔融态里出来后，由于复杂的流体力学原理，以及熔融态的硅迅速凝固而导致的。

  其实，除了晶圆的生长方法决定的“晶圆”是圆形的这个原因之外，还有以下3条其他的决定因素：

  2⃣️有人计算过，比较直径为L毫米的圆和边长为L毫米的正方形，考虑晶圆制作的完整过程中边缘5到8毫米是不可利用的，算算就知道正方形浪费的使用面积比率是比圆型高的。所以，圆形是等周长时表面积做大的二维图形，加工时能够充分的利用原料，在一片晶圆上能分出最多的芯片。

  3⃣️在实际的加工制成当中，圆形的物体比较便于生产操作。圆型具有任意轴对称性,这是晶圆制作流程与工艺必然的要求，能想象一下，在圆型晶圆表面能够最终靠旋转涂布法(spincoating，事实上是目前均匀涂布光刻胶的唯一方法)获得很均匀一致的光刻胶涂层，但其它形状的晶圆呢？不可能或非常难，可以的线⃣️作为圆柱的单晶硅晶锭更便于运输，有效的避免了在运输途中磕碰损坏，边角碎掉什么的造成材料损耗。

  在硅棒做出来后，在200mm以下的硅棒上是切割一个平角，叫Flat。在200mm（含）以上硅棒上，为减少浪费，只裁剪个圆形小口，叫做Notch。最后再进行切片，得到的晶圆如下。

  那么，这个小豁口是做什么用的呢？很容易想到——定位。这样每片晶圆的晶向就能确定，在加工的时候也不容易出错了。

  所以，为什么“晶圆”没有方的？？？答案很简单，是一个历史遗留的问题，也是一个技术限制的问题。而且，真的没有必要做出来正方的硅片呢～

  关键字：硅片引用地址：为什么硅片不是方的？上一篇：台积电和三星要在7nm EUV上拼出“生死时速”

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  出货量今年正复苏，2022年将创历史新高 /

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  集微网消息，12月28日，中环领先集成电路用大直径硅片项目开工仪式在宜兴市举行。该项目总投资约30亿美元，是由中环股份携手无锡市政府、浙江晶盛机电三方投建的大型半导体材料研发制造基地，致力于促进无锡集成电路产业链的优化与发展。 据了解，中环领先集成电路用大直径硅片项目是由浙江晶盛机电、中环股份及其全资子公司中环香港、无锡市人民政府下属公司三方共同投资组建，并设立中环领先半导体材料有限公司（简称“中环领先”）运营，中环领先注册资本50亿元，其中浙江晶盛机出资5亿占比10%；中环股份出资15亿（以现有半导体资产出资），占比30%；中环香港出资15亿，占比30%；无锡市人民政府下属公司出资15亿，占比30%。 中环股份副总经理、董秘秦世

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