最後更新:2026年10月8日晶圓製造・基板加工矽晶圓製造(長晶・切片・研磨)中國大陸:籽晶

晶種(Seed Crystal)是什麼

Seed Crystal

晶種是在成長單晶時作為結晶方位範本使用的小單晶片。原子從熔液或蒸氣排列時會承襲晶種的晶格排列,因此晶種的方位決定了整個成長晶體的方位。在 CZ 法中,植晶後會立即進行縮頸,將直徑拉細到 3~5mm,使熱衝擊產生的差排逸散到表面、達到無差排化後再加粗。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

晶種(Seed Crystal)是在成長單晶時作為「結晶方位範本」使用的小單晶片。原子從熔液或蒸氣排列時,會直接承襲晶種的晶格排列,因此晶種的方位決定了整個成長晶體的方位。CZ 法、FZ 法、PVT 法(SiC 的昇華成長)等,幾乎所有製造單晶的方法都會使用。

在矽的 CZ 法中,將切成〈100〉或〈111〉等特定結晶方位的棒狀晶種稍微浸入熔液表面後,開始旋轉與拉起。元件用晶圓多數採用〈100〉方位,是因為 MOS 電晶體的 Si/SiO₂ 介面態密度低,有利於臨界電壓的控制。功率元件或雙極元件用途有時也會使用〈111〉。

植晶後立即進行的「縮頸(Dash 縮頸法)」是左右晶體品質的重要操作。晶種接觸熔液瞬間的熱衝擊會產生大量差排,因此先將直徑拉細到約 3~5mm 再拉起,使差排逸散到晶體表面而消失。經過這道步驟後,才能將無差排的單晶加粗。

SiC 的 PVT 法情況不同。在超過 2,000℃ 下昇華的原料氣體,會在溫度稍低的晶種上再結晶,因此晶種本身會長時間暴露在高溫下。晶種的品質(微管、差排密度)與晶種背面的黏著狀態,會直接傳承為成長晶體的缺陷,因此晶種的準備大幅左右 SiC 基板的良率。

晶種是從上一代的優質單晶切取製成。也就是說,晶體品質具有跨世代傳承的性質;初期建立無差排化的技術,成為之後量產品質的基礎,從這個意義上來說,這也是材料產業累積效果顯著的領域。

晶種(Seed Crystal)的常見問題

縮頸是為了什麼而進行?
晶種接觸熔液瞬間的熱衝擊會產生大量差排,因此先將直徑拉細到約 3~5mm 再拉起,使差排逸散到晶體表面而消失。經過這項操作(Dash 縮頸法)後,才能將無差排的單晶加粗。
為什麼〈100〉方位的晶圓較多?
因為 MOS 電晶體中重要的 Si/SiO₂ 介面,其介面態密度在〈100〉面最低,有利於臨界電壓的控制與可靠度。在優先考量電洞遷移率的設計中有時會選用〈110〉面,功率・雙極用途則有時選用〈111〉。

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