大硅片行业报告（31页）

根据尺寸分类，半导体硅片的尺寸（以直径计算）主要有 50mm（2 英寸）、75mm （3 英寸）、100mm（4 英寸）、150mm（6 英寸）、200mm（8 英寸）与 300mm（12  英寸）等规格。 1965 年，戈登•摩尔提出摩尔定律：集成电路上所集成的晶体管数量，每隔 18 个 月就提升一倍，相应的集成电路性能增强一倍，成本随之下降一半。对于芯片制造企业 而言，这意味着需要不断提升单片硅片可生产的芯片数量、降低单片硅片的制造成本以 便与摩尔定律同步。半导体硅片的直径越大，在单片硅片上可制造的芯片数量就越多， 单位芯片的成本随之降低。在摩尔定律的影响下，半导体硅片正在不断向大尺寸的方向 发展。硅片的尺寸越大，相对而言硅片边缘的损失会越小，有利于进一步降低芯片的成 本。例如，在同样的工艺条件下，300mm 半导体硅片的可使用面积超过 200mm 硅 片的两倍以上，可使用率（衡量单位晶圆可生产的芯片数量的指标）是 200mm 硅片 的 2.5 倍左右。

根据制造工艺分类，半导体硅片主要可以分为抛光片、外延片与以 SOI 硅片为代 表的高端硅基材料。单晶硅锭经过切割、研磨和抛光处理后得到抛光片。抛光片经过外 延生长形成外延片，抛光片经过氧化、键合或离子注入等工艺处理后形成 SOI 硅片。半导体硅片的生产流程包括拉晶—>滚磨—>线切割—>倒角—>研磨—>腐蚀—>热 处理—>边缘抛光—>正面抛光—>清洗—>检测—>外延等步骤。其中拉晶、研磨和抛光 是保证半导体硅片质量的关键。 单晶生长技术的重点在于保证拉制出的硅锭保持极高纯度水平（纯度至少为 99.999999999%）的同时，有效控制晶体缺陷的密度。当前制备单晶硅技术主要分为 悬浮区熔法（FZ 法）和直拉法（CZ 法）两种。 1）直拉法 该方法可以有效的控制晶体的微缺陷密度，提高晶体质量以满足各技术节点对硅片 的技术要求；有效的控制晶体中的杂质含量，特别是氧、碳含量；并最大程度降低对操 作工人的依赖，保证拉制晶体质量的重复性、稳定性和一致性。相比悬浮区熔法，直拉 法成本更低，生长速率较快，更适合大尺寸（12 英寸）单晶硅棒的拉制，目前约 85% 单晶硅片皆由直拉法制成，主要应用在逻辑，存储器芯片中。直拉法的原理是将高纯度 的多晶硅原料放置在石英坩埚中加热熔化，再将单晶硅籽晶插入熔体表面，待籽晶与熔 体熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶体便会在籽晶下端生长，并随着籽晶的提拉晶体逐渐生 长形成晶棒。