一、晶圆

        晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。国内晶圆生产线以 8英寸和 12 英寸为主。

        晶圆的主要加工方式为片加工和批加工，即同时加工一片或多片晶圆。随着半导体特征尺寸越来越小，加工及测量设备越来越先进，使得晶圆加工出现了新的数据特点。同时，特征尺寸的减小，使得晶圆加工时，空气中的颗粒数对晶圆加工后质量及可靠性的影响*大，而随着洁净的提高，颗粒数也出现了新的数据特点。

       二、芯片

       芯片，别名微电路，是对半导体元件产品的统称。微电路为集成电路。

       根据一个芯片上集成的微电子器件的数量，集成电路可以分为以下几类：

       小型集成电路（SSI英文全名为Small Scale Integration）逻辑门10个以下或晶体管100个以下。

        中型集成电路（MSI英文全名为Medium Scale Integration）逻辑门11~100个或 晶体管101~1k个。

          大规模集成电路（LSI英文全名为Large Scale Integration）逻辑门101~1k个或 晶体管1,001~10k个。

          超大规模集成电路（VLSI英文全名为Very large scale integration）逻辑门1,001~10k个或 晶体管10,001~100k个。

       非常大规模集成电路（ULSI英文全名为Ultra Large Scale Integration）逻辑门10,001~1M个或 晶体管100,001~10M个。

         GLSI（英文全名为Giga Scale Integration）逻辑门1,000,001个以上或晶体管10,000,001个以上。

        三、晶圆和芯片的关系

        晶圆和芯片的关系，晶圆是芯片的载体，将晶圆充分利用刻出一定数量的芯片后，进行切割就就成了一块块的芯片。

       这两年关于科技的报道非常频繁的新闻就是芯片了，一块小小的芯片上有数以亿计的晶体管集成，一般来说咱们常说的几纳米的制成指的就是晶体管，在同样的面积上集成的晶体管数量越多，该芯片的性自能就或强大，功耗越低。越*端的手机对芯片要求的质量就越高。

        大家可曾记得前几年小米手机刚出来的时候叫为发烧而生，当时的手机用—段手机真的会发烧这就是功耗太大导致的，而随着芯片制成逐渐向14纳米、7纳米、5纳米推进，现在的手机大家用—段时间后基本感觉不到发热的情况了。

        而在生产芯片的时候，直接生产的并不是芯片，而是晶圆，所以我们看中芯国际、台积电等企业都叫晶圆工厂，阿斯麦生产的光刻机就是在晶圆上进行光刻，目前来看晶圆的面积大小不一，每个晶圆上容纳的芯片数量也大不相同，目前14纳米一下的芯片基本全是用12寸的晶圆来制作的，一块这样的晶圆大约可以切割出来符合良品标准的芯片500块，如果台积电每月产100万块晶圆，那么每月可以生产芯片5亿片。

         四、芯片制作流程

         以常见的 200mm CMOS 芯片的晶圆制造过程为例，其晶圆制造过程见配图。

        化学气相沉积是在制造微电子器件时被用来沉积出某种薄膜的技术，这种薄膜可能是介电材料或者半导体。物理气相沉积技术则是使用惰性气体，撞击溅镀靶材，在晶圆表面沉积出所需的材质。制程反应室内的高温和真空环境可以使这些金属原子结成晶粒，在经过图案化（patterned）和蚀刻，得到所需的导电电路。

       光学显影是将光罩上的图形转换到薄膜上。光学显影一般包括光阻涂布、烘烤、光照对准、曝光和显影等步骤。干式蚀刻是常用的蚀刻方式，其以气体为主要的蚀刻媒介，由电浆来驱动反应。蚀刻是将表面某种不需要的材质部分移除。

         化学机械研磨（Chemical Mechanical Polishing，CMP）是既有机械研磨又有酸碱溶液式的化学研磨两种相结合的技术，可以使晶圆表面较为平坦，方便后面工序。在进行研磨时，研磨浆在晶圆和研磨垫之间。影响 CMP 的因素有：研磨头的压力和晶圆平坦度，旋转速度，研磨浆的化学成分等等。

        五、芯片的特能指数

        硅晶圆和硅太阳能电池分别是半导体材料和半导体器件的典型代表。半导体特性参数衡量和表征材料及其器件的性能。由于载流子是半导体材料及器件的功能载体，载流子移动形成电流及电场，同时载流子具有发光、热辐射等特性，因此载流子参数是表征半导体材料及器件载流子输运特性的基础，即载流子参数是硅晶圆和硅太阳能电池特性参数的重要组成部分。当硅晶圆经过加工、制造形成硅太阳能电池后，由于 pn 结和费米能级的差异，导致载流子分离形成电压，进而有饱和电流、填充因子和光电转化效率等电性能参数直观反映并影响太阳能电池伏安特性。综上分析，硅晶圆的主要特性参数如下：

         载流子参数

        载流子分为多数载流子和少数载流子，包括电子和空穴。载流子扩散和漂移形成电流构成半导体器件传递信息的基础。载流子输运参数是描述载流子运动和浓度的基本参数，主要包括载流子寿命、扩散系数及前、后表面复合速率等。这些参数直接反映了半导体材料的物理特性和电学性能，影响载流子浓度、迁移率；掺杂浓度是决定载流子浓度另一重要参数，影响材料电阻率和载流子寿命等参数，决定器件性能。

         载流子浓度

        多数半导体器件为少数载流子器件，如硅太阳能电池。本文后续提到的载流子参数均为少数载流子参数。半导体在热平衡状态下，空穴和电子浓度相等，此时为稳态；当受到外部激励（光、电、热等能量激励）时，半导体处于非平衡状态，电子和空穴均增加，形成过剩载流子。载流子寿命（lifetime），是指过剩载流子平均存在时间，载流子浓度满足指数衰减规律。

载流子寿命

        载流子寿命根据载流子复合类型可分为辐射复合寿命、俄歇复合寿命以及Shockley-Read-Hal（SRH）复合寿命。载流子寿命是反映材料和器件缺陷浓度的重要参数，也是衡量器件开关速度、电流增益、电压等特性的重要指标，同时对半导体激光器、光电探测器以及太阳能电池等光电子器件的电光和光电转化效率起到重要作用。

         表面复合速率

        载流子既在材料体内发生复合也在表面发生复合。表面复合寿命或表面复合速率（Surface recombination velocity，s）是描述载流子在表面复合快慢的物理量。表面复合寿命越大说明表面复合速率越低，反之，表面复合速率越高。表面粗糙度、表面悬挂键等表面物理性质和状态是影响表面复合速率的关键。表面复合速率是表征材料的表面质量的重要性能参数。

     有效寿

        载流子有效寿命是将体寿命和表面复合寿命综合的参数，是特定样件载流子整体寿命的表征。目前大多数检测技术检测的载流子寿命为载流子有效寿命，无法将体寿命和表面复合速率分离，因此很难逐一分析表面处理工艺、体内缺陷和掺杂等过程对硅晶圆和太阳能电池性能的影响。

         扩散系数

        扩散系数（Diffusion coefficient，D）是表征在单位时间单位面积上，载流子通过界面快慢的物理量。扩散系数和载流子寿命共同决定载流子扩散长度（Diffusion length），扩散长度是评价材料性能的典型参数，载流子扩散长度越长材料质量越好；对于太阳能电池来说，载流子扩散长度越长载流子分离和收集效率越好、光电转化效率越高。

        掺杂

      掺杂是形成功能半导体的必要环节，掺杂浓度对电阻率和载流子输运参数有着重要影响。本征半导体，即不掺杂半导体，常温时电阻率非常高，随着掺杂浓度增加，电阻率降低，载流子寿命和扩散长度逐渐降低。