晶圓？還是晶方？CVD金剛石晶圓尺寸怎么計算？

在以往的印象里，晶圓是圓的，芯片是方的。

為什么叫晶圓？不叫晶方？為什么晶圓是圓的，芯片是方的？晶圓的尺寸怎么計算？……

昨天，寧波晶鉆60 mm × 60 mm的單晶金剛石片在行業(yè)內(nèi)引起熱度與討論，這是3.35英寸？還是2.36英寸？業(yè)內(nèi)究竟以什么為標準？

弄清楚這一尺寸之前，我們先了解為什么芯片是方的，晶圓是圓的？

? ?為什么晶圓是圓的，芯片是方的？

這是由制作工藝決定的。

目前，主流半導體材料還是硅半導體。硅晶圓是在圓柱形的硅棒上切割出來的，所以橫截面只能是圓形。

具體可以理解成，提純過后的高純度多晶硅是在一個子晶(seed)上旋轉(zhuǎn)生長出來的。多晶硅被融化后放入一個坩堝(Quartz Crucible)中，再將籽晶放入坩堝中勻速轉(zhuǎn)動并且向上提拉，則熔融的硅會沿著籽晶向長成一個圓柱體的硅錠(ingot)。這種方法就是現(xiàn)在一直在用的CZ法(Czochralski)，也叫單晶直拉法。然后硅錠再經(jīng)過金剛線切割變成硅片。所以橫截面只能是圓形。也就是說，單晶直拉法工藝中的旋轉(zhuǎn)提拉決定了硅錠的圓柱型，從而決定晶圓是圓形的。

但日常生活，我們見到的芯片都是方形的，在圓形的晶圓上制造芯片，總會有部分區(qū)域沒有利用到。所以為什么不能使用方形的晶圓來增大利用率呢？

在制造過程中，晶圓需要經(jīng)歷多個步驟，包括沉積、光刻、蝕刻等。這些步驟通常是基于旋轉(zhuǎn)運動進行的，而圓形晶圓的旋轉(zhuǎn)運動更加穩(wěn)定和均勻，有利于保持制造過程的準確性和一致性。

但芯片為什么又是方的？其實圓形的芯片其實更難制造！

硅片在經(jīng)過涂膠、光刻、刻蝕、離子注入等步驟后，一顆顆芯片才會被制造出來，不過此時芯片還是“長”在晶圓上的，需要經(jīng)過切割才能變成一顆顆單獨的芯片。方形的芯片僅需幾刀就可以全部切下。如果是圓形的芯片呢？就需要耗費比方形幾倍的時間來切割了。從封裝方向看，方形的芯片也便于進行引線操作，即使是Flip chip型封裝，方形也更方便機器操作芯片將I/O接口與焊盤對齊。

最重要的一點，圓形芯片并不能解決硅片面積浪費的問題。在一個晶圓上切下許多方形區(qū)域，這些區(qū)域中間不會有縫隙，僅會在晶圓邊緣留下空余。但如果從一個平面上切下很多圓形的區(qū)域，中間就一定會有部分區(qū)域被浪費，同時還不能避免晶圓外圍的浪費。其實節(jié)約晶圓面積始終是一項重要課題。晶圓上能生產(chǎn)的芯片越多，生產(chǎn)效率就越高，單顆芯片的成本也越低。目前解決生產(chǎn)效率的最好方法就是提高晶圓面積。從晶圓利用率看，目前不可能有圓形的芯片了。

那么問題又來了，CVD法生長出來的金剛石片到底是叫晶圓？還是晶方？

目前，微波等離子體化學氣相沉積（MPCVD）作為行業(yè)公認的制備大尺寸、高品質(zhì)單晶金剛石的最佳手段。同質(zhì)外延生產(chǎn)出來的金剛石片都是方形的。這算晶圓，還是晶方呢？

???CVD金剛石晶圓尺寸怎么計算？

晶圓，又稱wafer, 其大小通常以直徑來表示，常見的尺寸有1英寸(25毫米)、2英寸(51毫米)、3英寸(76毫米)、4英寸(100毫米)、4.9英寸(125毫米)、150毫米(5.9英寸，通常稱為“6英寸”)、200毫米(7.9英寸，通常稱為“8英寸”)、300毫米(11.8英寸，通常稱為“12英寸”)和450毫米(17.7英寸) 。

我們一般度量物品尺寸是用長、寬、高來衡量的，但方形晶體材料怎么計算尺寸？小編也向業(yè)內(nèi)專家請教，目前通常取的是對角線尺寸。

這種計算方法適用于電子產(chǎn)品，如手機、臺式電腦、平板電腦、筆記本電腦、液晶電視等等。我們度量屏幕尺寸的方法，是指屏幕兩個對角線之間的長度，單位為英寸（1英寸=2.54厘米）。

按照這種計算規(guī)則，對于圖中這一60.4mm的單晶金剛石片，它的晶圓尺寸就可以這樣計算：

所以對于寧波晶鉆昨天報道出來的60 mm?×?60 mm的單晶金剛石片，3.35英寸是沒問題的！

那么，2024年，國際上單晶金剛石尺寸會突破4-5英寸嗎？我們拭目以待！