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❒ 柴氏拉晶法的製作流程
以矽晶圓為例，柴氏拉晶法的製作流程如＜圖一＞所示，其製作步驟如下：

1.將高純度的矽固體放在坩堝內，使用電磁線圈加熱到1500°C，高溫使矽熔化成液體，如＜圖一(a)＞所示。知識力www.ansforce.com。
2.以小塊之單晶「晶種(Seed)」與矽液體表面接觸，單晶晶種向上拉起並旋轉，如＜圖一(b)＞所示。
3.拉出液面的矽原子冷卻凝固，並且隨晶種排列成單晶「矽晶棒(Silicon ingot)」，矽晶棒中央是圓柱形，兩端則是尖尖的形狀，很像一條火腿，如＜圖一(c)＞所示。
4.使用鑽石線將固體晶棒橫向切成圓片，很像我們將一條火腿切片，再將表面拋光(Polish)即形成「矽晶圓(Silicon wafer)」，如＜圖二＞所示。

圖一　矽晶圓的製作流程。

圖二　矽晶棒與矽晶圓的外觀。

資料來源：www.saswafer.com。

❒ 單晶晶種(Seed)
「晶種(Seed)」是指已經成長好的小塊單晶固體，當液體原子在晶種表面凝固時，會隨著晶種的原子而排列成單晶結構，最後得到單晶的固體晶棒。這個原理就好像要讓一群人排列成整齊的隊伍，最簡單的方法就是先讓第一排的人排列整齊(排頭為準)，則後面的人只要對準排頭(向前看齊)，自然就會很整齊了。在拉單晶時所使用的「晶種」就好像是「晶圓的排頭」一樣。

❒ 柴氏拉晶法的優缺點
➤優點：製造成本較低，可以製作出不同原子排列方向的晶圓，而且晶圓面積較大，通常大多使用在矽晶圓、砷化鎵晶圓等的製造。知識力www.ansforce.com。
➤缺點：製程參數不易控制，所以並不是所有的材料都可以使用，例如：陶瓷(金屬氧化物)的晶圓一般不容易使用柴氏拉晶法成長。

❒ 柴氏拉晶法的應用
矽固體的熔點為1683K(相當於1410°C)，所以圖一中矽液體的溫度高達1410°C以上，要盛放如此高溫的液體一定要用熔點更高的固體製作的坩堝(鍋子)才行。此外，要使原子排列成單晶，其冷凝速度必須很慢，一般要拉成一支單晶棒大約需要數天的時間，是非常消耗能源的產業，而且晶棒的直徑愈大，所需要的時間愈長。目前商業化的晶圓，最常使用的有下列幾種：
➤矽晶圓(Si wafer)：只有一種元素，製程較好控制，目前商業化的矽晶圓直徑最大為12吋(大約300mm)，就是我們一般常聽到的「12吋晶圓」，而且已經有廠商開始研發18吋矽晶圓。由於矽不會發光，大多用來生產不會發光的積體電路(IC)，例如：台積電、聯電等晶圓代工廠都必須使用大量的矽晶圓；此外，單晶太陽電池也是使用矽晶圓來製作。知識力www.ansforce.com。
➤砷化鎵晶圓(GaAs wafer)：含有二種元素，製程較難控制，目前商業化的砷化鎵晶圓直徑最大為6吋。發光二極體(LED)或雷射二極體(LD)由於晶粒比較小，一般使用4吋晶圓做基板，例如：國聯光電、晶元光電；射頻積體電路(RF IC)由於晶粒比較大，一般使用6吋晶圓做基板，例如：全新光電、穩懋半導體。

【注意】
台積電是「使用」矽晶圓生產積體電路(IC)，而不是「生產」矽晶圓的公司，真正生產矽晶圓的公司是中美晶、中德電子，或國外一些供應商。

【延伸閱讀】其他詳細內容請參考「積體電路與微機電產業，全華圖書公司」。＜我要買書＞

【文章圖示】www.saswafer.com。