晶圆衬底是半导体制造的基础材料,通常由高纯度硅制成,用于承载和生长各种半导体器件层。作为芯片生产的"地基",它的质量直接影响最终器件的性能和可靠性。
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核心作用
晶圆衬底的主要功能是为后续的光刻、蚀刻等工艺提供平整的基底。通过抛光、清洗等处理,确保表面纳米级光洁度,避免杂质干扰晶体管结构的加工。 -
材料类型
硅(Si)是最常见的衬底材料,但化合物半导体如砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)也用于高频、高功率器件。硅片直径从早期的4英寸发展到现在的12英寸(300mm),提升单晶圆芯片产出量。 -
制备工艺
通过直拉法(CZ)或区熔法(FZ)生长硅单晶柱,切割成薄片后经研磨、化学机械抛光(CMP)形成镜面。掺杂工艺可调节衬底的电导特性,例如P型或N型硅。 -
技术趋势
随着3D芯片堆叠技术兴起,硅通孔(TSV)衬底实现多层互联;SOI(绝缘体上硅)衬底则通过埋氧层降低功耗,提升射频器件性能。
选择衬底需平衡成本、性能与工艺兼容性,其创新持续推动半导体行业突破物理极限。