12英寸硅晶圆是一种用于集成电路制造的晶片,用纯硅材料制成的圆盘形基板。12英寸是其直径大小,约为30厘米。由于其较大的尺寸,可以在晶圆上刻制更多的芯片,提高集成度和单片产能。
晶圆上的芯片电路元件由序列化的晶体管等元器件组成。面对越来越多的芯片生产需求,12英寸硅晶圆已逐渐成为当今半导体工业中的重要技术,其使用比例逐年增长。
20世纪60年代初,使用的晶圆直径只有2英寸。1970年代中期,逐渐开始使用4英寸晶圆,然后转向6英寸和8英寸晶圆。随着技术的不断发展,1990年代人们开始研究使用12英寸晶圆,其生产成本比8英寸晶圆更低,以及每个晶圆可以切割比8英寸以上更多的芯片。
而到了21世纪初,12英寸硅晶圆生产已成为了半导体工业的主流,成为了当时集成电路芯片生产的标准,而8英寸甚至更小直径的晶圆逐渐被淘汰。
12英寸硅晶圆制造的工艺复杂,需要多道工序,包括单晶制备、晶圆制备、晶圆清洗、光刻、腐蚀、离子注入等。其中,单晶制备是能够影响晶圆性能的重要因素。其生产步骤主要包括选材、熔化、回火、抽丝、封闭、拉面等。晶片的制备是先将硅单晶在炉子中生长成大的晶体锭,然后将锭切割成圆形片,清洗干净后就可以进行光刻等加工工序。
12英寸硅晶圆主要用于半导体芯片生产。随着人工智能、5G通信、物联网等产业的迅猛发展,集成电路需求量不断增加,同时也促进了12英寸硅晶圆的广泛应用。除了半导体工业,12英寸硅晶圆在能源、仪器仪表、医疗器械等领域也有广泛应用。