矽晶圓製造（長晶・切片・研磨）
涵蓋多晶矽原料、單晶長晶、晶棒切片、研磨拋光、磊晶晶圓與 SOI 晶圓等矽晶圓的製造技術。矽晶圓是幾乎所有半導體元件的起點，其平坦度、潔淨度與結晶品質會影響後續所有製程。
比較文章（5 篇）
- 研磨（Lapping）與雙面拋光（DSP）的差異研磨（Lapping）與雙面拋光的差異在於「是削還是磨」。Lapping是讓數μm的氧化鋁、SiC磨粒滾動、以機械方式切削的粗加工，能在短時間內做出厚度與平坦度，代價是表面下會殘留…
- 磊晶晶圓與拋光晶圓的差異拋光晶圓是將單晶晶棒切片後僅經研磨的晶圓，表層會直接殘留COP（晶體原生凹坑）等源自晶棒的缺陷。磊晶晶圓則是在其上成長數μm～數十μm的單晶矽層，由於表層是新形成的，沒有COP，且…
- CZ法與FZ法的差異（矽單晶成長比較）CZ法與FZ法最大的差異在於「是否使用石英坩堝」。CZ法從石英坩堝內的熔湯中提拉晶種來成長單晶，因此含有一定量來自坩堝的氧，但可對應300mm等大口徑，是量產用晶圓的標準。FZ法不…
- 300mm晶圓與200mm晶圓的差異（成本、用途與設備比較）300mm晶圓與200mm晶圓最大的差異在於「每1片的面積與晶片產出數」。300mm（12吋）面積為200mm的2.25倍，相同晶粒尺寸下可產出約2.4～2.5倍的晶片，大量生產時…
- SOI晶圓與塊材矽晶圓的差異最大的差異在於「電晶體下方是否有絕緣層」。SOI晶圓是在支撐基板上隔著埋入氧化層（BOX）放置一層薄矽層的結構，電晶體與基板在電性上被隔開。因此寄生電容與漏電流較小，不會發生閂鎖效…
用語解說（42 個）
- 矽晶圓製造矽晶圓製造是從多晶矽長成單晶晶棒，再切片、研磨成鏡面晶圓的一連串製程。依晶體成長→外形加工→切片→研磨（lapping）→蝕刻→雙面拋光→最終拋光→清洗・檢測的流程進行，在其中建立…
- SOI（絕緣層上覆矽）SOI（絕緣層上覆矽）是在矽基板上夾入埋入氧化層（BOX），並在其上的薄矽層形成電晶體的基板技術。由於元件與底層絕緣隔離，在降低接面電容、抑制漏電、抗閂鎖效應及抗輻射能力方面表現優…
- 矽晶棒矽晶棒是切成晶圓之前的圓柱狀單晶矽。300mm 晶圓用的晶棒直徑約 300mm、長度約 2m、重量達數百kg，1 根可切出數百～上千片晶圓。摻雜物容易留在熔液中，因此電阻率從頭部往…
- 晶種（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…
- 晶格間隙氧（Oi）晶格間隙氧（Oi）是以晶格間隙形式進入 CZ 法矽晶體中的氧，由於石英坩堝溶解，無可避免地會混入約 10～18ppma。熱處理析出的 BMD 會成為捕捉金屬雜質的吸雜位置，並藉由釘…
- COP（晶體原生凹坑）COP（晶體原生凹坑）是 CZ 晶體中過剩空位聚集而成、尺寸數十～200nm 的八面體狀空洞。若位於閘極氧化層正下方，電場會集中而降低耐壓（GOI），在微縮世代中成為致命缺陷。對策…
- 線鋸（Wire Saw）線鋸是將晶棒壓向纏繞了數百～上千圈、直徑約 0.1mm 線材的線網，一次切出數百片晶圓的設備。目前主流是在線材表面固著鑽石磨粒的固定磨粒方式，切削快且切口也能較窄。切片時的 TTV…
- 切口損耗（Kerf Loss）切口損耗（Kerf Loss）是切割時化為粉末而損失的材料寬度。鑽石線約為 0.1～0.2mm，與成品晶圓厚度（300mm 為 775μm）屬同一數量級，因此有 1 成以上的材料光…
- 平邊・缺口（Orientation Flat／Notch）平邊與缺口是設在晶圓外周、表示結晶方位的標記。200mm 以下以直線狀的平邊為標準，300mm 則以 V 字形的缺口為標準，轉向面積損失較小的缺口。由於先以 X 光繞射實測方位後再…
- 晶圓倒角（邊緣輪廓）晶圓倒角是將晶圓外周的稜角磨圓、修整截面形狀的加工，以及該區域本身。尖銳的稜角是破裂的起點，也是微粒來源，因此以砂輪成形為 R 形後，再以邊緣拋光製成鏡面。在元件製程中，膜會沉積在…
- 雷射切片（Laser Slicing）雷射切片是以雷射在晶棒內部的指定深度形成改質層，再從該處薄片剝離以切出晶圓的技術。由於不削除材料，切口損耗幾乎可降至零，特別寄望用於切割慢、材料損耗大的 SiC。它是將與隱形切割相…
- 研磨（Lapping，游離磨粒研磨）Lapping 是在研磨盤與晶圓之間供應分散了磨粒的研磨漿，以磨粒滾動切削的游離磨粒式平面加工。它去除鋸痕與厚度變異，做出可交給拋光製程的平坦度。由於表面下會殘留數μm 的加工變質…
- 雙面拋光（DSP）雙面拋光（DSP）是一邊供應膠體二氧化矽系研磨液、一邊同時研磨晶圓正反兩面的製程。單面拋光需固定晶圓，背面凹凸會轉印到正面形狀；DSP 則讓晶圓從上下均勻受壓、處於自由浮動狀態，因…
- 晶圓平坦度（TTV・SFQR・GBIR）晶圓平坦度是表示表面高度一致程度的一組指標。相對於觀察整片厚度差的 GBIR（舊稱 TTV），實際左右曝光的是以相當於曝光區（shot）的矩形區塊為單位觀察變動幅度的 SFQR，先…
- 奈米形貌（Nanotopography）奈米形貌是波長 0.2～20mm、振幅數nm～數十nm，比平坦度細、比表面粗糙度粗之中間尺度的平緩起伏。CMP 時拋光墊會順著這種起伏而過度研磨凸部，表現為 STI 的膜厚變異或元…
- 翹曲（Bow・Warp）翹曲（Bow・Warp）是自由支撐狀態下整片晶圓的彎曲量。Bow 表示中心的偏移，Warp 表示整個中面的最大位移差，與平坦度的性質不同之處在於吸附後即可矯正。在晶圓製造階段，主因…
- 再生晶圓（Reclaim Wafer）再生晶圓是將使用過的晶圓剝除薄膜與圖形並加以研磨、使其可再次使用的晶圓，作為設備參數調整與微粒管理用的測試晶圓而消耗。晶圓廠使用的測試晶圓數量與產品晶圓相當，因此與全新晶圓之間的價…
- 退火晶圓（氫氣・Ar 退火）退火晶圓是將研磨後的晶圓在氫氣或氬氣氣氛中以1,200℃左右進行熱處理，使表層的 COP 消失而形成無缺陷層的晶圓。藉由原子的擴散與重新排列填補空洞，可得到深度1至數μm的無缺陷層…
- 磊晶晶圓（磊晶片）磊晶晶圓是在鏡面晶圓上成長數μm至數十μm單晶矽層的晶圓。由於基板與成長層的雜質濃度、導電型可各自獨立設計，能在覆蓋表層 COP、提高 GOI 的同時，兼顧低阻值基板與高阻值表層。…
- 柴氏長晶法（CZ 法）柴氏長晶法（CZ 法）是製造半導體用矽單晶晶棒最普遍的長晶技術，將晶種浸入熔融矽中邊旋轉邊緩慢提拉，使大型單晶成長。
- 浮區法（FZ 法）浮區法（FZ 法）是不使用坩堝而使矽單晶成長的長晶技術，由於不接觸石英坩堝，能取得比 CZ 法更高純度、更高電阻率的晶體。
- 矽晶圓矽晶圓是將單晶矽晶棒切成薄片並經鏡面拋光的圓形基板，是所有半導體元件製造的起點材料。先進邏輯、DRAM、NAND 以直徑300mm（12吋）為主流，功率半導體與 MEMS 則仍在使…
- 吸雜（Gettering）吸雜是將混入矽晶圓中的金屬不純物（鐵、銅、鎳等）從形成電晶體的元件主動區移開，捕獲並固定在不影響元件之處的技術。金屬不純物會造成接面漏電與少數載子壽命下降而使良率惡化，因此使其無害…
- 坩堝坩堝是用來在高溫下熔化物質的耐熱容器，在半導體領域指以 CZ 法將矽在約1,414℃下熔化盛裝的石英玻璃製容器。其內壁會微量溶入熔湯，也是 CZ 矽含有10～18ppma 左右氧的…
- Grown-in 缺陷（長晶缺陷）Grown-in 缺陷是矽單晶在長晶過程中，於冷卻階段由過剩點缺陷聚集而成的微小缺陷總稱。拉晶速度 V 與溫度梯度 G 之比 V/G 大於約 0.13mm²/(min·K) 時，會…
- 氧析出物（BMD）氧析出物（BMD）是 CZ 矽中過飽和的間隙氧經熱處理聚集而成的 SiOₓ 微小析出物。位於晶圓內部時可作為捕捉金屬雜質的吸雜位置，位於表面附近時則會造成漏電，因此會進行在表層形成…
- 滑移（滑移差排）滑移（滑移差排）是在熱處理等過程中晶圓面內產生溫度差或應力時，差排沿晶體滑移面移動而產生的缺陷，在(100)晶圓上呈現為彼此正交的直線狀階差。溫度越高越容易發生，以晶圓外圍或支撐點…
- 雙晶雙晶是以某個晶面為界，兩側晶體呈鏡像對稱關係相接的狀態，在矽中主要以{111}面為界。界面本身的鍵結紊亂小、電性影響也小，但若在 CZ 法拉晶中發生，單晶會崩壞，之後的部分無法成為…
- 晶體缺陷（晶格缺陷）晶體缺陷（晶格缺陷）是晶體中原子規則排列發生紊亂之處，依擴展的維度分為點缺陷（空位、間隙原子）、線缺陷（差排）、面缺陷（堆疊缺陷、雙晶、晶界）、體缺陷（析出物、空洞）。它會在能隙中…
- 點缺陷（空位・間隙原子）點缺陷是晶體中原子1個位置上產生的紊亂，包括晶格點空出的空位、擠進空隙的間隙原子、由其他原子佔據的取代型雜質等。與其他缺陷不同之處在於，即使在熱平衡下也會隨溫度呈指數增加。由於它居…
- 差排差排是晶體中原子排列的錯位呈線狀延伸的缺陷（線缺陷），依錯位方向分為刃差排與螺旋差排。矽中差排沿{111}面滑移，貫穿 pn 接面時會成為漏電流路徑，因此單晶晶棒以無差排方式成長。…
- 堆疊缺陷（Stacking Fault）堆疊缺陷（stacking fault）是原子面的堆疊順序以某個面為界發生紊亂的面狀缺陷，在矽中是{111}面 ABCABC… 順序中有一部分缺少或插入多餘的層。熱氧化時注入的間隙…
- 塊材（塊材矽）Bulk意指「塊狀・內部」，在半導體中是相對於表面或薄膜而言，指材料的內部。特別是整體由單晶矽構成的一般晶圓稱為塊材矽，以與夾有絕緣膜的SOI區分。塊材基板價格低廉、實績豐富，因此…
- 矽矽（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…
- 劈裂（解理）劈裂（解理）是晶體沿著特定晶面平整斷裂的性質，斷裂後出現的面稱為劈裂面。矽主要沿{111}面與{110}面斷裂，在製作截面觀察試片與晶圓切割時須加以考量。GaAs與InP可沿{11…
- 凹坑（Dimple）Dimple意指「酒窩・小凹陷」，是表面形成的淺碟狀凹陷。在半導體中是指研磨後晶圓表面產生的局部凹陷缺陷，在先進製程中會造成曝光失焦，因此作為奈米形貌加以管理。將TEM試片中央磨成…
- 塑性變形塑性變形是指施力使物體變形後，即使移除外力也無法恢復原狀而殘留的變形，與彈性變形相對。在晶體中由差排的移動造成，矽在高溫下會發生塑性變形，因此熱處理中的熱應力或自重會產生滑移缺陷與…
- 漩渦缺陷（Swirl Defect）漩渦缺陷是對矽單晶晶圓進行選擇性蝕刻時，以漩渦狀呈現的微小晶體缺陷分布。它是在晶體冷卻過程中，過剩的空位或間隙原子聚集而成，哪一種殘留較多，由拉晶速度與溫度梯度之比V/G決定。目前…
- 縮頸（Dash晶頸）縮頸（necking）是以CZ法成長矽單晶時，在晶種之後拉出直徑數mm細頸的步驟，也稱為Dash法。目的是讓晶種浸入熔液時因熱衝擊而產生的差排，從細頸側面向外排出，得到無差排的晶體…
- 微粗糙度（Microroughness）微粗糙度是晶圓等表面上原子至奈米等級的細微凹凸，鏡面晶圓以RMS計約為0.1nm。除了以AFM直接量測外，也以雷射光散射（霧度，haze）量測晶圓全面。表面粗糙會對閘極氧化層可靠度…
- 金屬矽（MG-Si）金屬矽（MG-Si）是以碳還原矽石所製成、純度約98～99%的矽，是半導體用超高純度矽的原料。以電爐大量用電生產，因此在電力便宜的地區生產，目前中國佔生產的大部分。經過與氯化氫反應…
- MCZ法（磁場柴氏長晶法）MCZ法（磁場柴氏長晶法）是在CZ法中，一邊從外部對矽熔湯施加強磁場、一邊提拉單晶的方法。利用磁場抑制可導電的熔湯對流，能減少從坩堝溶出的氧被晶體吸收，並精確控制氧濃度。對於要求低…
最後更新：2026年10月8日