晶圓

晶圆（英語：Wafer）是半导体晶体圆形片的简称，其为圆柱状半导体晶体的薄切片，用于集成电路制程中作为载体基片，以及制造太阳能电池；由于其形状为圆形，故称为晶圆。最常见的是硅晶圆，另有氮化镓晶圆、碳化硅晶圆等；一般晶圆產量多為单晶硅圆片。

經蝕刻（etch）製程處理後的晶圓

晶圆是最常用的半导体元件，按其直径分为3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等规格，近来发展出12英寸甚至研發更大规格（14英吋、15英吋、16英吋、20英吋以上等）。晶圆越大，同一圆片上可生产的集成电路（integrated circuit, IC）就越多，可降低成本；但对材料技术和生产技术的要求更高，例如均勻度等等的問題，使得近年來晶圓不再追求更大，有些時候廠商會基於成本及良率等因素而停留在成熟的舊製程^[1]。一般認為矽晶圆的直径越大，代表著这座晶圆厂有更好的技術，在生产晶圆的过程当中，良品率是很重要的条件^[2]。

製造過程

柴可拉斯基法示意圖

参见：半导体器件制造

很簡單的說，首先由普通矽砂拉製提煉，經過溶解、提純、蒸餾一系列措施製成單晶矽棒，單晶矽棒經過切片、拋光之後，就得到了單晶矽圓片，也即單晶矽晶圓。

1. 将二氧化矽礦石（石英砂）与焦炭混合后，經由電弧爐加热还原，即生成粗矽（纯度98%，冶金级）。SiO₂ + C = Si + CO₂ ↑ ^[3]
2. 鹽酸氯化並經蒸餾後，製成了高純度的多晶矽（半导体级純度11个9，太阳能级7个9），因在精密電子元件當中，矽晶圓需要有相當的純度（99.999999999%），不然會產生缺陷。
3. 晶圓製造廠再以柴可拉斯基法將此多晶矽熔解，再於溶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融熔態的矽原料中逐漸生成，此過程稱為「長晶」。這根晶棒的直徑，就是晶圓的直径。
4. 矽晶棒再經過切片、研磨、拋光後，即成為積體電路工廠的基本原料——矽晶圓片，這就是「晶圓」（wafer）。
5. 晶圓經多次光罩處理，其中每一次的步驟包括感光劑塗佈、曝光、顯影、腐蝕、滲透、植入、蝕刻或蒸著等等，將其光罩上的電路複製到層層晶圓上，製成具有多層線路與元件的IC晶圓，再交由後段的測試、切割、封裝廠，以製成實體的積體電路成品。一般來說，大晶圓（12吋）多是用來製作記憶體等技術層次較高的IC，而小晶圓（6吋）則多用來製作類比IC等技術層次較低之IC，8吋的話則都有。

從晶圓要加工成為產品需要專業精細的分工。

著名晶圓廠商

2吋、4吋、6吋、與8吋晶圓

英特尔（Intel）等公司自行設計並製造自己的IC晶圓直至完成並行銷其產品。三星電子等則兼有晶圓代工及自製業務。

晶圓基片製造

例如：環球晶（台灣股票代號：6488）、合晶（台灣股票代號：6182）、中美晶（台灣股票代號：5483），日本的信越化學、SUMCO（勝高），美國的Cree（科銳）。

晶圓代工

著名晶圓代工廠有台積電、安森美、聯華電子、格羅方德（Global Foundries）及中芯國際等。

封裝測試

日月光半導體、艾克爾國際科技等則為世界前二大晶圓產業後段的封裝、測試廠商。

英特爾博物館所展示的矽晶棒

其他相关

多晶矽生產

主要制造多晶矽的大廠有： Hemlock（美國）、MEMC（美國）、Wacker（德國）、REC（挪威）、東洋化工/OCI（韓國）、德山/Tokuyama（日本）和 协鑫集团/GCL（中國）。

IC设计

仅从事IC設計的公司有美国的高通、輝達、AMD，台湾的威盛、聯發科技等。

記憶體

南亞科技、瑞晶科技（現已併入美光科技，更名台灣美光記憶體）、Hynix、美光科技（Micron）等則專於記憶體產品。

生產設備

• 曝光機：艾司摩爾（ASML）、尼康（Nikon）、佳能（Canon）
• 其他：應用材料、東京威力科創

引用和注释

1. 老舊製程擦亮！8 吋代工市場在熱什麼？？. [2020-12-26]. （原始内容存档于2020-11-27）.
2. 半導體產業的根基：矽晶圓是什麼？. [2015-07-26]. （原始内容存档于2015-07-25）.
3. 痞客帮 - 半導體產業上游---矽晶圓產業 （页面存档备份，存于互联网档案馆）