最後更新:2026年10月8日半導體材料矽晶圓製造(長晶・切片・研磨)中國大陸:硅

矽是什麼

Silicon

矽(Silicon)是原子序14、元素符號Si的元素,是構成大部分半導體元件的基本材料。它在地殼中含量豐富,能隙約1.12eV、容易以雜質控制,並可透過熱氧化形成優質絕緣膜,這些都是它成為主角的原因。矽會從矽石經過冶金級矽、eleven nines等級的多晶矽,再加工成單晶晶圓。

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

矽(Silicon)是原子序14、元素符號Si的元素,是構成大部分半導體元件的基本材料。中文正式元素名稱為「矽」,英文名稱為silicon,在日本正式名稱則為「珪素」,半導體業界一般都稱為矽。另外,以矽為骨架的樹脂矽氧樹脂(silicone,俗稱矽利康)是不同的物質。矽是僅次於氧、地殼中含量第二多的元素,約占地殼重量的4分之1以上,以石英或砂的主要成分二氧化矽(SiO₂)的形式大量存在。

矽之所以成為半導體的主角,有幾個原因。其晶體為鑽石結構(晶格常數約0.543nm),能隙約1.12eV,在室溫下容易處理,並可用硼或磷等摻雜物精密控制導電型態與導電量。最大的優勢在於可透過熱氧化在表面形成優質的絕緣膜(SiO₂),而且其界面缺陷少,這對製作MOS電晶體具有決定性的重要意義。再加上原料豐富,製作直徑300mm、近乎無缺陷之大型單晶的技術也已確立。熔點約1,414℃,密度約2.33g/cm³。

半導體用的矽要經過多個階段的精煉才能製成。首先以碳還原矽石(石英),製成純度98~99%左右的冶金級矽,再使其與氯化氫反應形成三氯矽烷等氣體,經蒸餾精煉後以西門子法析出,得到純度99.999999999%(eleven nines)等級的多晶矽。接著以柴可拉斯基法(CZ法)將其長成單晶晶棒,再經切片・研磨製成晶圓。在功率半導體或高頻・光元件中,則由SiC、GaN、GaAs等化合物半導體彌補矽的極限。

矽的常見問題

矽、珪素與silicon指的是同一種東西嗎?
指的是同一元素(Si)。「矽」是中文的正式元素名稱,「珪素」是日本的正式名稱,silicon則是英文名稱,半導體業界一般稱為矽。含矽的樹脂矽氧樹脂(silicone)是不同的物質,需要注意。
為什麼半導體要使用矽?
主要原因是原料豐富且便宜、具有在室溫下容易處理的能隙且能以摻雜物精密控制電氣特性,以及能透過熱氧化形成界面缺陷少的優質絕緣膜(SiO₂)。製作大口徑、低缺陷單晶的技術已經確立,也是一大優勢。

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