通常将95-99%纯度的硅称为工业硅。沙子、矿石中的二氧化硅经过纯化，可制成纯度98%以上的硅；高纯度硅经过进一步提纯变为纯度达99.%至99.99%（9-11个9）的超纯多晶硅；超纯多晶硅在石英坩埚中熔化，并掺入硼（P）、磷（B）等元素改变其导电能力，放入籽晶确定晶向，经过单晶生长，制成具有特定电性功能的单晶硅锭。

熔体的温度、提拉速度和籽晶/石英坩埚的旋转速度决定了单晶硅锭的尺寸和晶体质量，而熔体中的硼（P）、磷（B）等杂质元素的浓度决定了单晶硅锭的电特性。

单晶硅锭经过切片、研磨、蚀刻、抛光、外延（如有）、键合（如有）、清洗等工艺步骤，制造成为半导体硅片。在半导体硅片上可布设晶体管及多层互联线，使之成为具有特定功能的集成电路或半导体器件产品。在生产环节中，半导体硅片需要尽可能地减少晶体缺陷，保持极高的平整度与表面洁净度，以保证集成电路或半导体器件的可靠性。

根据制造工艺分类，半导体硅片主要可以分为抛光片、外延片与以SOI硅片为代表的高端硅基材料。单晶硅锭经过切割、研磨和抛光处理后得到抛光片。抛光片经过外延生长形成外延片，抛光片经过氧化、键合或离子注入等工艺处理后形成SOI硅片。

随着集成电路特征线宽的不断缩小，光刻机的景深也越来越小，硅片上极其微小的高度差都会使集成电路布线图发生变形、错位，这对硅片表面平整度提出了苛刻的要求。此外，硅片表面颗粒度和洁净度对半导体产品的良品率也有直接影响。抛光工艺可去除加工表面残留的损伤层，实现半导体硅片表面平坦化，并进一步减小硅片的表面粗糙度以满足芯片制造工艺对硅片平整度和表面颗粒度的要求。

抛光片可直接用于制作半导体器件，广泛应用于存储芯片与功率器件等，也可作为外延片、SOI硅片的衬底材料。

外延是通过化学气相沉积的方式在抛光面上生长一层或多层，掺杂类型、电阻率、厚度和晶格结构都符合特定器件要求的新硅单晶层。外延技术可以减少硅片中因单晶生长产生的缺陷，具有更低的缺陷密度和氧含量。外延片常在CMOS电路中使用，如通用处理器芯片、图形处理器芯片等，由于外延片相较于抛光片含氧量、含碳量、缺陷密度更低，提高了栅氧化层的完整性，改善了沟道中的漏电现象，从而提升了集成电路的可靠性。

除此之外，通常在低电阻率的硅衬底上外延生长一层高电阻率的外延层，应用于二极管、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）等功率器件的制造。

功率器件常用在大功率和高电压的环境中，硅衬底的低电阻率可降低导通电阻，高电阻率的外延层可以提高器件的击穿电压。外延片提升了器件的可靠性，并减少了器件的能耗，因此在工业电子、汽车电子等领域广泛使用。

SOI硅片即绝缘体上硅，是常见的硅基材料之一，其核心特征是在顶层硅和支撑衬底之间引入了一层氧化物绝缘埋层。SOI硅片的优势在于可以通过绝缘埋层实现全介质隔离，这将大幅减少硅片的寄生电容以及漏电现象，并消除了闩锁效应。SOI硅片具有寄生电容小、短沟道效应小、低压低功耗、集成密度高、速度快、工艺简单、抗宇宙射线粒子的能力强等优点。因此，SOI硅片适合应用在要求耐高压、耐恶劣环境、低功耗、集成度高的芯片上，如射频前端芯片、功率器件、汽车电子、传感器以及星载芯片等。

射频前端芯片是超小型内置芯片模块，集成了无线前端电路中使用的各种功能芯片，包括功率放大器、天线调谐器、低噪声放大器、滤波器和射频开关等。射频前端芯片主要功能为处理模拟信号，是以移动智能终端为代表的无线通信设备的核心器件之一。近年来，移动通信技术迅速发展，移动数据传输量和传输速度不断提升，对于配套的射频前端芯片的工作频率、集成度与复杂性的要求随之提高。

RF-SOI硅片，包括HR-SOI（高阻）和TR-SOI（含有电荷陷阱层的高阻SOI），是用于射频前端芯片的SOI硅片，其具有寄生电容小、短沟道效应小、集成密度高、速度快、功耗低、工艺简单等优点，符合射频前端芯片对于高速、高线性与低插损等要求。为了应对射频前端芯片对于集成度与复杂性的更高要求，RF-SOI工艺可以在不影响半导体器件工作频率的情况下提高集成度并保持良好的性能；另一方面，SOI以其特殊的结构与良好的电学性能，为系统设计提供了巨大的灵活性。

由于SOI是硅基材料，很容易与其它器件集成，同时可以使用标准的集成电路生产线以降低芯片制造企业的生产成本。例如，SOI与CMOS工艺的兼容使其能将数字电路与模拟电路混合，在射频电路应用领域优势明显。

RF-SOI工艺在射频集成方面具有多种优势：SOI硅片中绝缘埋层（BOX）的存在，实现了器件有源区和衬底之间的完全隔离，有效降低了寄生电容，从而降低了功耗；RF-SOI可以提供高阻衬底，降低高频RF和数字、混和信号器件之间的串扰并大幅度降低射频前端的噪声量，同时降低了高频插入损耗；作为一种全介质隔离，RF-SOI实现了RF电路与数字电路的单片集成。

半导体硅片制造的技术重点包括硅片纯度、氧含量、表面颗粒、晶体缺陷、表面/体金属含量、翘曲度、平整度、外延层电阻率均匀性、外延层厚度均匀性、键合空洞等参数的控制，以生产出高纯度、低杂质含量、高平坦度且具有特定电学性能的半导体硅片。

（1）单晶生长技术

电子级高纯度多晶硅通过单晶生长工艺可拉制成单晶硅锭。单晶生长技术的重点在于保证拉制出的硅锭保持极高纯度水平（纯度至少为99.99%）的同时，有效控制晶体缺陷的密度。

对半导体级硅片规模制造而言，最具挑战的是晶体生长过程中各种晶体微缺陷（如原生晶体缺陷、氧沉淀、位错等）以及微缺陷相互作用的控制。由于晶体中的氧含量是决定半导体硅片质量的关键因素之一，必须按硅片的最终使用要求对含氧量加以严格控制。晶体中氧含量受保护气体气流、气压、拉晶工艺参数（如籽晶转速和拉晶速度）、坩埚设计、热场温度分布以及外部磁场等因素影响。

（2）滚圆与切割技术

硅锭通过滚圆工艺，直径将更接近目标值、边缘将更光滑。

（3）研磨技术

研磨技术可去除切片的印痕与表面损伤，使表面加工程度保持均匀一致，使同一硅片各处厚度均匀并缩小硅片之间的厚度差异，从而改善硅片厚度与平整度的精准性。

双面研磨工艺改善了硅片厚度和总厚度变化等参数，使得硅片能够达到后续抛光工艺的要求，避免了常规工艺需要的粗磨和精磨两道工艺，降低了工艺复杂性。

（4）化学腐蚀技术

硅片经过前述切割及研磨等机械加工制程之后，其表面因机械加工而形成一层损伤层，为使硅片维持高质量的单晶特性，损伤层需通过化学腐蚀的方式予以去除。

（5）抛光技术

抛光工艺目的是为了获得平坦、光滑的抛光片。抛光工序的重点是对表面粗糙度、局部平整度和表面颗粒的控制。

（6）硅片清洗技术

基本上硅片加工的每一个步骤后，都需要进行清洗，包括线切割后清洗，研磨后清洗，倒角后清洗，腐蚀后清洗，双面抛光后清洗，最终抛光后清洗等。硅片的清洗工序要求较高的集成度，需要清洗设备、清洗药液、清洗过程控制（温度、压力、时间等）的紧密配合，才能有效去除硅片表面的机械损伤、沾污和杂质，同时需保证不引入新的杂质。

（7）外延技术

外延是通过化学气相沉积的方式在抛光面上生长一层或多层，掺杂类型、电阻率、厚度和晶格结构都符合特定器件要求的新硅单晶层。外延技术可以减少硅片中因单晶生长产生的缺陷，具有更低的缺陷密度和氧含量。

外延技术的重点包括外延层厚度及其均匀性、电阻率均匀性、体金属控制、颗粒控制、层错、位错等缺陷控制。

（8）SOI技术

SOI硅片是差异化、功能性集成电路衬底材料，其全介质隔离特征能够实现全新的、不同于抛光片和外延片的器件设计，从而达到抗辐射、高速、低功耗的技术效果。SOI硅片制造方法主要包括SIMOX技术、Bonding技术、Simbond技术以及SmartCutTM生产技术。

①SIMOX技术

SIMOX即注氧隔离技术，通过氧离子注入和退火两个关键步骤在普通半导体硅片内部嵌入氧化物隔离层，从而制备SOI硅片。

②Bonding技术

Bonding即键合技术，是通过将两片普通半导体硅片氧化、键合以及退火加固后，通过研磨与抛光将其中一个半导体硅片减薄到所要求的厚度来制备SOI硅片的方法。

③Simbond技术

Simbond即注氧键合技术，通过在硅材料上注入离子并结合高温退火，形成分布均匀的离子注入层作为化学腐蚀阻挡层，实现对最终器件层的厚度及其均匀性的良好控制。Simbond技术制备的SOI硅片具有优越的顶层硅均匀性，同时也能得到厚的绝缘埋层。因此广泛应用于汽车电子、硅光子等领域。

④SmartCutTM生产技术

SmartCutTM即智能剥离技术，是世界领先的SOI制备技术，通过氢离子注入实现硅层的可控转移。氢注入不会导致硅片晶格的损伤，大幅度提升了顶层硅晶体质量，达到与体硅晶体质量相同的水准。此外，剥离的硅片衬底经过抛光加工后重复使用，大幅度降低了生产成本；顶层硅厚度可以通过氢离子的注入能量来调节，可以满足顶层硅厚度1.5μm以下各类SOI硅片领域的应用。因此广泛应用于汽车电子、硅光子、射频前端芯片等领域。

（9）量测技术

利用量测技术对已制备的半导体硅片进行表面微颗粒及缺陷检测筛选，以便包装、输送合格的半导体硅片。