从沙子到Wafer，都经历了哪些环节？

为什么用沙子可以当原材料来制备晶圆？

选择沙子的主要原因是因为沙子的主要成分是SiO2，而半导体的原材料就是硅(Si)，所以直接从沙子里面提取。先是沙子(SiO2)与碳在高温下(2000C)置换反应，生成硅和CO2。此时的硅为冶金级别的(MGS: Metallic Grade Silicon)，也就是粗制的多晶硅。再经过多晶硅提纯，接下来用提纯的TCS与H2在1100C下反应，生成电子级别的(EGS: electric grade silicon)多晶硅和HCl，然后进行单晶硅的制作。

如何从硅锭到每一片硅片？

1. 切边/切槽:wafer都有个Notch (6寸是平边/flat)，这个是在ingot做好的时候就要切好的。必须沿着<110>向切，所以Wafer规格上规定Notch orientation为110+/-1deg。notch的深度以及平边大小都是有SEMI M1规定的，6寸用的平边一般有两种47.5mm和57.5mm两种，取决你的机台。而8寸的wafer的notch都是统一的深度约1~1.25mm，角度~90deg，半径0.9mm等。

2. 切割硅锭(ingot)成wafer：采用了线切割(一次可以切很多片)，刀子转动但硅锭/ingot只平移不做转动，因为内凹的刀口接触面积大，ingot不动的原因是怕刀口碰到notch。每片wafer的厚度由两个刀片之间的距离决定，一般4寸为525mm，5寸是625mm，6寸为675mm，8寸为725mm，12寸为775mm。

3. 倒角(Edge rounding)：刚切好的wafer边缘一定是尖锐的柱状体，需要把它磨成圆的减少应力。转动wafer在一个固定的槽子里面磨就行，类似磨刀。

4. 抛光(Lapping)：因为刚刚切下来的wafer，表面一定有很多损伤，而且表面粗糙，所以这一步类似CMP功效用slurry去磨平，所以wafer有时候也叫polish wafer。

5. 湿法蚀刻(wet etch)：因为刚才的抛光还是机械的磨平，所以还是无法完全去除损伤，所以需要一步化学反应去除表面缺陷。主要用4:1:3的HNO3+HF+CH3COOH(醋酸)。硝酸氧化，HF吃SiO2。

6. 退火(Anneal)：怕有晶格损伤，所以退火可以去除晶格损伤，一般用Ar气体，所以我们有时候看到我们的flow用Ar anneal的wafer。用Ar的原因是因为Ar是惰性气体不反应，不用H2的原因以前据说是会导致表面浓度发生变化。

到此硅晶圆就做完了。目前全球硅晶圆已集中在前五大供货商手中，包括信越半导体、胜高、台湾的环球晶、德国的Silitronic、南韩LG等，全球市占率达90%。

什么是wafer晶圆？

wafer晶圆由纯硅（Si）构成。一般分为6英寸、8英寸、12英寸规格不等。三星、东芝、西部数据、美光等采购硅晶圆制作成NAND Flash、DRAM晶圆，由于各家采用的纳米技术不同，所以生产出来的NAND Flash芯片在性能、成本等方面也有所差别。

制作成NAND Flash晶圆后，将Wafer切割成一个一个的晶片，专业用语称为Die，单颗Die的容量单位为Gbit，与芯片的单位Gbyte不同，因为1Byte=8 bit。

切割完成后，再经过测试，三星、东芝、西部数据、美光等会将Flash Die分为合格和不合格，测试合格的Flash Die进行封装，不合格的Downgrade Wafer是一些残留的边角料，原厂会做报废处理，也有很多以蓝膜Wafer的形式流到下游封装厂进行加工、回收利用，被称为黑片Ink Die，最后被一些小型厂商用于廉价的捆绑SD卡和U盘等产品中。

原厂将Good Die进行堆叠封装成不同NAND Flash芯片，然后再与控制芯片封装在一起，生产eMMC产品，eMCP则是将eMMC与LPDDR进行多芯片封装，然后用于手机、平板、智能盒子等终端产品中。SSD则是在PCBA板上贴一片或数片NAND Flash芯片，以及控制芯片或DRAM芯片而成，目前主要用于电脑、服务器领域。