晶圓是指硅半導體集成電(dian)路制作所用(yong)的硅晶片，由于(yu)其形狀為(wei)圓形，故稱為(wei)晶圓；在硅晶片上(shang)可加工制作成各(ge)種電(dian)路元件結構，而成為(wei)有(you)特定電(dian)性功能之(zhi)IC產品。晶圓的原始材料(liao)是硅，而地殼表面有(you)用(yong)之(zhi)不竭的二氧(yang)化硅。
晶(jing)圓(yuan)是制造(zao)半導體芯片的基本材料(liao)，半導體集成電路最主要的原(yuan)料(liao)是硅，因此對應的就是硅晶(jing)圓(yuan)。
硅(gui)(gui)在自然界中(zhong)以(yi)硅(gui)(gui)酸鹽(yan)或二氧化硅(gui)(gui)的形式廣泛存在于巖石、砂礫中(zhong)，硅(gui)(gui)晶(jing)圓的制(zhi)造可以(yi)歸納(na)為三個基本步驟(zou)：硅(gui)(gui)提煉及(ji)提純、單(dan)晶(jing)硅(gui)(gui)生長、晶(jing)圓成型(xing)。
首(shou)先是硅(gui)(gui)提純，將(jiang)沙石(shi)原(yuan)料放入(ru)一(yi)個溫(wen)度(du)約為2000℃，并且有碳(tan)源(yuan)存(cun)在的(de)電(dian)弧熔爐中，在高(gao)溫(wen)下，碳(tan)和沙石(shi)中的(de)二氧化(hua)(hua)硅(gui)(gui)進(jin)行(xing)化(hua)(hua)學反應(ying)（碳(tan)與氧結(jie)合，剩(sheng)下硅(gui)(gui)），得到純度(du)約為98%的(de)純硅(gui)(gui)，又稱作(zuo)冶金級硅(gui)(gui)，這對(dui)微電(dian)子(zi)器件來說不夠純，因為半導體材(cai)料的(de)電(dian)學特性(xing)對(dui)雜質的(de)濃(nong)度(du)非(fei)常(chang)敏感，因此對(dui)冶金級硅(gui)(gui)進(jin)行(xing)進(jin)一(yi)步提純：將(jiang)粉(fen)碎的(de)冶金級硅(gui)(gui)與氣態的(de)氯化(hua)(hua)氫進(jin)行(xing)氯化(hua)(hua)反應(ying)，生成液態的(de)硅(gui)(gui)烷，然后通過蒸餾和化(hua)(hua)學還原(yuan)工藝(yi)，得到了(le)高(gao)純度(du)的(de)多(duo)晶硅(gui)(gui)，其純度(du)高(gao)達99.999999999%，成為電(dian)子(zi)級硅(gui)(gui)。
接下(xia)來是單(dan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)生長(chang)，最常用(yong)的(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa)叫直拉(la)(la)(la)法(fa)(fa)。如下(xia)圖所示，高純度(du)的(de)(de)(de)(de)多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)放在石英坩(gan)堝中(zhong)，并用(yong)外面(mian)圍繞著的(de)(de)(de)(de)石墨(mo)加熱(re)器不(bu)(bu)斷(duan)加熱(re)，溫度(du)維持在大約(yue)1400℃，爐中(zhong)的(de)(de)(de)(de)空氣通常是惰(duo)性氣體，使多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)熔化(hua)，同(tong)(tong)時又不(bu)(bu)會產生不(bu)(bu)需(xu)(xu)要的(de)(de)(de)(de)化(hua)學反(fan)應(ying)。為了形成(cheng)單(dan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)，還需(xu)(xu)要控制(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)：坩(gan)堝帶著多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)熔化(hua)物在旋轉，把一顆(ke)籽(zi)(zi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)浸入其(qi)中(zhong)，并且由拉(la)(la)(la)制(zhi)棒帶著籽(zi)(zi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)作(zuo)反(fan)方向(xiang)旋轉，同(tong)(tong)時慢(man)慢(man)地(di)、垂直地(di)由硅(gui)熔化(hua)物中(zhong)向(xiang)上(shang)拉(la)(la)(la)出。熔化(hua)的(de)(de)(de)(de)多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)會粘在籽(zi)(zi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)底端，按籽(zi)(zi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)晶(jing)(jing)(jing)(jing)格(ge)排列的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)不(bu)(bu)斷(duan)地(di)生長(chang)上(shang)去。因(yin)此所生長(chang)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)性是由籽(zi)(zi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)所決定的(de)(de)(de)(de)，在其(qi)被(bei)拉(la)(la)(la)出和冷卻后就(jiu)生長(chang)成(cheng)了與籽(zi)(zi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)內部晶(jing)(jing)(jing)(jing)格(ge)方向(xiang)相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)單(dan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)棒。用(yong)直拉(la)(la)(la)法(fa)(fa)生長(chang)后，單(dan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)棒將按適當(dang)的(de)(de)(de)(de)尺寸進(jin)行切割(ge)，然(ran)后進(jin)行研磨，將凹凸的(de)(de)(de)(de)切痕磨掉，再用(yong)化(hua)學機械拋(pao)光(guang)(guang)工藝使其(qi)至少一面(mian)光(guang)(guang)滑如鏡，晶(jing)(jing)(jing)(jing)圓片制(zhi)造(zao)就(jiu)完成(cheng)了。
單晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)棒的(de)(de)(de)直徑(jing)是由籽(zi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)拉出(chu)的(de)(de)(de)速(su)(su)度和(he)旋(xuan)轉速(su)(su)度決定的(de)(de)(de)，一般來說，上拉速(su)(su)率越慢，生(sheng)長(chang)的(de)(de)(de)單晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)棒直徑(jing)越大。而(er)切出(chu)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)圓片(pian)的(de)(de)(de)厚度與直徑(jing)有關(guan)，雖然半導體器件的(de)(de)(de)制備只在晶(jing)(jing)(jing)(jing)圓的(de)(de)(de)頂(ding)部幾微(wei)米的(de)(de)(de)范圍內完(wan)成(cheng)，但是晶(jing)(jing)(jing)(jing)圓的(de)(de)(de)厚度一般要達到1mm，才能保證足夠的(de)(de)(de)機(ji)械(xie)應力支撐(cheng)，因此晶(jing)(jing)(jing)(jing)圓的(de)(de)(de)厚度會隨直徑(jing)的(de)(de)(de)增(zeng)長(chang)而(er)增(zeng)長(chang)。
晶(jing)(jing)(jing)圓制造廠(chang)把這些多(duo)晶(jing)(jing)(jing)硅融解(jie)，再在融液里(li)種入(ru)籽(zi)晶(jing)(jing)(jing)，然后將其慢慢拉出，以(yi)形(xing)成(cheng)圓柱狀的單晶(jing)(jing)(jing)硅晶(jing)(jing)(jing)棒，由(you)于硅晶(jing)(jing)(jing)棒是(shi)由(you)一顆晶(jing)(jing)(jing)面取向確(que)定的籽(zi)晶(jing)(jing)(jing)在熔融態的硅原料(liao)(liao)中逐漸生成(cheng)，此過程稱為“長晶(jing)(jing)(jing)”。硅晶(jing)(jing)(jing)棒再經(jing)過切段，滾磨(mo)，切片(pian)，倒角，拋(pao)光(guang)，激光(guang)刻(ke)，包裝后，即成(cheng)為集成(cheng)電路工廠(chang)的基(ji)本原料(liao)(liao)——硅晶(jing)(jing)(jing)圓片(pian)，這就(jiu)是(shi)“晶(jing)(jing)(jing)圓”。
硅(gui)是由(you)石英(ying)砂所(suo)精練(lian)出來(lai)的，晶(jing)圓便是硅(gui)元素加以純化（99.999%），接(jie)著(zhu)是將這(zhe)些純硅(gui)制成(cheng)硅(gui)晶(jing)棒，成(cheng)為制造集成(cheng)電(dian)路(lu)的石英(ying)半導體(ti)的材料，經過照相制版，研(yan)磨，拋(pao)光(guang)，切片(pian)等程序(xu)，將多晶(jing)硅(gui)融解(jie)拉(la)出單晶(jing)硅(gui)晶(jing)棒，然后(hou)切割成(cheng)一(yi)片(pian)一(yi)片(pian)薄(bo)薄(bo)的晶(jing)圓。
硅(gui)(gui)片(pian)(pian)是(shi)制(zhi)作(zuo)晶體(ti)管和集成(cheng)(cheng)(cheng)電路(lu)的(de)(de)(de)原料。一般(ban)是(shi)單晶硅(gui)(gui)的(de)(de)(de)切片(pian)(pian)。硅(gui)(gui)片(pian)(pian)，是(shi)制(zhi)作(zuo)集成(cheng)(cheng)(cheng)電路(lu)的(de)(de)(de)重要材(cai)料，通過對硅(gui)(gui)片(pian)(pian)進行(xing)光(guang)刻、離(li)子注入等(deng)手段(duan)，可以制(zhi)成(cheng)(cheng)(cheng)各種半導體(ti)器(qi)件(jian)。用硅(gui)(gui)片(pian)(pian)制(zhi)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)芯片(pian)(pian)有著驚人的(de)(de)(de)運算能(neng)力。科(ke)學技術(shu)的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)不斷推動著半導體(ti)的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)。自動化和計(ji)算機(ji)等(deng)技術(shu)發(fa)展(zhan)，使硅(gui)(gui)片(pian)(pian)（集成(cheng)(cheng)(cheng)電路(lu)）這種高(gao)技術(shu)產品的(de)(de)(de)造價已降(jiang)到十分低廉的(de)(de)(de)程度。
硅片規(gui)格有多種(zhong)(zhong)分(fen)類(lei)(lei)方法，可以按照(zhao)硅片直徑(jing)、單晶生(sheng)長方法、摻(chan)雜類(lei)(lei)型等參(can)量和用(yong)途來劃分(fen)種(zhong)(zhong)類(lei)(lei)。
硅(gui)片直(zhi)徑(jing)主要有3英(ying)寸(cun)(cun)(cun)、4英(ying)寸(cun)(cun)(cun)、6英(ying)寸(cun)(cun)(cun)、8英(ying)寸(cun)(cun)(cun)、12英(ying)寸(cun)(cun)(cun)（300mm），目前已發(fa)展到18英(ying)寸(cun)(cun)(cun)（450mm）等(deng)規格(ge)。直(zhi)徑(jing)越大(da)(da)，在一個硅(gui)片上經一次工(gong)藝(yi)循環可制(zhi)作的集(ji)成(cheng)電路(lu)芯片數就(jiu)越多(duo)，每個芯片的成(cheng)本也就(jiu)越低(di)。因此(ci)，更大(da)(da)直(zhi)徑(jing)硅(gui)片是(shi)硅(gui)片制(zhi)各技術的發(fa)展方向(xiang)。但硅(gui)片尺寸(cun)(cun)(cun)越大(da)(da)，對微電子(zi)工(gong)藝(yi)設各、材料和(he)技術的要求也就(jiu)越高。
直拉法制(zhi)各(ge)的單(dan)晶硅(gui)(gui)，稱為CZ硅(gui)(gui)（片(pian)）;磁控直拉法制(zhi)各(ge)的單(dan)晶硅(gui)(gui)，稱為MCZ硅(gui)(gui)（片(pian)）;懸浮區熔法制(zhi)各(ge)的單(dan)晶硅(gui)(gui)，稱為FZ硅(gui)(gui)（片(pian)）;用(yong)外(wai)(wai)延(yan)法在單(dan)晶硅(gui)(gui)或其他單(dan)晶襯(chen)底上生長硅(gui)(gui)外(wai)(wai)延(yan)層，稱為外(wai)(wai)延(yan)（硅(gui)(gui)片(pian)）。
未切(qie)割的單晶(jing)硅材料(liao)是一種薄型圓片(pian)叫晶(jing)圓片(pian)，是半導體(ti)行業(ye)的原材料(liao)，割后叫硅片(pian)，通過對硅片(pian)進行光刻(ke)、離子注入等手段，可以制(zhi)成各種半導體(ti)器件。