1.2.1 硅片的制造工藝
硅（Si）是熔點高、硬而脆、具有銀白色金屬光澤的固體，是地球上儲量第二豐富的元素，硅構成地殼總質量的26.4%。硅元素位于元素周期表Ⅳ主族，原子序數為14，相對分子質量為28.09，密度為2.33 g/cm3，熔點為1420℃，沸點為2355℃。硅在自然界中主要以二氧化硅和硅酸鹽等形式存在，需要經過較為復雜的冶煉過程和超高的提純加工工藝才能達到和滿足半導體產業生產制造的要求，用于半導體的單晶硅純度要求為99.9999%，甚至達到99.9999999%以上。單晶硅生長方法按照晶體的生長方式不同，可分為直拉法、區熔法和外延法等，其中，以下介紹的直拉法是現在比較主流的單晶硅生長方法。單晶硅通過切片、圓邊、研磨等工序后得到硅片。以下是具體流程介紹：
（1）熔化。
將符合高純度要求的塊狀多晶硅放入單晶爐的坩堝中，依據產品需求的電性特質指標要求加入特定劑量的金屬物質或其他雜質，加熱至1420℃以上的熔化溫度來熔化多晶硅。
（2）長晶。
當硅熔漿的溫度穩定后，將晶種慢慢下降進入硅熔融體中（晶種在硅熔融體內也會被熔化），隨后將具有一定轉速的晶種按照一定的速度向上提升，最后生產出合格的硅晶柱。硅晶柱質量的關鍵在于硅的純度和硅的單晶性。硅晶柱直徑越大，則硅的單晶性越難掌控，質量也越難保證，因此直徑越大的硅晶柱制程的技術門檻也越高。長晶生成硅晶柱的制造過程主要包括潤晶、縮頸、放肩、等徑生長、收尾等復雜的工藝流程。（見圖1-7、圖1-8）
圖1-7 硅晶柱制造工序流程示意圖
圖1-8 硅晶柱制造過程展示圖
（3）切片。
硅晶柱完成后需再進行裁切與檢測。對硅晶柱切取試樣，以檢測其電阻率、氧/碳含量和晶體缺陷等技術參數。切片首先使用工業級鉆石模具進行加工，將晶柱磨成平滑圓柱體，并切除頭尾兩端錐狀晶錠的頭和尾，形成標準圓柱，再以內徑鋸片進行切片加工。切片后的硅片厚度、弓形度及撓曲度等特性指標是切片制程質量管控的關鍵。
（4）圓邊。
剛切好的硅片其邊緣皆為銳利的直角，由于其硬而脆的材料特性，直角容易碎裂，且在后續制程中易產生熱應力、破裂、崩邊等其他質量缺陷，除了影響硅片強度，也會成為整個制程中污染微粒的來源。圓邊就是對硅片邊緣進行倒角加工的過程，也稱倒角。圓邊后的硅片具有光滑的邊緣和較低的中心應力，可以有效地改善和提高硅片整體的機械強度和可加工性。（見圖1-9）
圖1-9 硅片制造工序流程示意圖
（5）研磨、蝕刻、去疵、拋光。
研磨是為了去除切割和輪磨后所造成的鋸痕、黏附的碎屑和污漬等，使硅片表面達到可進行進一步拋光處理的平整度。經前述加工制程后，硅片表面因加工而形成一層損傷層（Damaged Layer），在拋光之前用化學溶液蝕刻予以去除，再以純水沖洗吹干，利用噴砂法等工藝將硅片上的缺陷處理完善，從而制造出完整而無缺陷的晶圓片材料。