2、从厚硅片到超薄芯片：硅片厚度背后的原理与应用

从厚硅片到超薄芯片：硅片厚度背后的原理与应用

一、硅与摩尔定律

硅作为半导体电子学的基础，是现代通信社会技术的材料基石。它广泛渗透到我们生活的方方面面，让电子设备变得经济实惠且无处不在。英特尔联合创始人戈登·摩尔在1965年就认识到集成电路的巨大潜力，提出了著名的摩尔定律，即集成电路上可容纳的元器件密度大约每两年翻一番。这一定律在过去40多年里一直有效，推动了芯片复杂度和性能的提升，同时降低了成本。

随着时间推移，硅片直径显著增大，从1970年的2英寸增加到2000年的300毫米，面积增大了35倍，极大提高了芯片制造的生产率并降低了总成本。这种变化也使得芯片变得更加复杂和强大，如今先进的微处理器能在约1平方厘米的硅芯片上集成超过10亿个晶体管。摩尔定律还为半导体行业的发展提供了现实指导，是国际半导体技术路线图（ITRS）的基础，该路线图定义了每一代设备所需的技术要求，以实现进一步的小型化。

二、硅片尺寸与厚度的关系

1. 尺寸与厚度的历史趋势
   • 随着硅片直径的增大，其厚度也呈现出增加的趋势。不同直径的硅片对应着不同的厚度，例如2英寸硅片厚度为275μm，3英寸为375μm，100毫米为525μm，125毫米和150毫米分别为625μm和675μm，当前大量生产的200毫米和300毫米直径硅片厚度分别为725μm和775μm。
   • 在200毫米硅片时代之前，硅片厚度大多是通过经验确定的。晶圆和器件制造商通过应用导向的实验来确定最佳厚度，并根据之前的经验达成共识。国际半导体设备与材料协会（SEMI）会为每个硅片世代指定标准的直径值。