寸土寸金的晶圓為啥要留平邊（flat）或凹槽（notch）？

老虎說(shuō)芯|Tiger Chip|

2024-09-19 10:27:23 894

晶圓上留下的平邊（flat）或凹槽（notch）主要用于幫助在制造和處理過(guò)程中確定晶圓的類型、摻雜和晶向等信息。

1. 晶圓的晶向識(shí)別

硅晶圓是由單晶硅錠通過(guò)切片制成的，硅晶錠的晶向（晶體結(jié)構(gòu)排列的方向）對(duì)于半導(dǎo)體器件的性能和加工工藝非常重要。

晶向包括常見(jiàn)的（100）、（110）和（111）晶向，不同晶向的硅表面有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，對(duì)器件的電性能和蝕刻工藝會(huì)產(chǎn)生不同的影響。因此，在加工過(guò)程中必須確保晶向的正確識(shí)別。

平邊（flat）或凹槽（notch）就是用來(lái)指示晶向的。通過(guò)這些標(biāo)識(shí)，可以快速確定晶圓的具體晶向，從而指導(dǎo)后續(xù)的晶圓加工操作。

2. 摻雜類型的識(shí)別

半導(dǎo)體制造過(guò)程中，硅晶圓可以通過(guò)摻雜不同的元素（如硼、磷等）來(lái)形成p型或n型導(dǎo)電類型。p型硅晶圓摻入的是三價(jià)元素（如硼），而n型晶圓摻入的是五價(jià)元素（如磷）。

平邊（flat）不僅指示晶向，還提供了摻雜類型的信息。通過(guò)flat的相對(duì)位置和形狀，工藝人員可以立即識(shí)別晶圓的導(dǎo)電類型（p型或n型），從而避免使用錯(cuò)誤類型的晶圓進(jìn)行器件制造。

3. 機(jī)械對(duì)準(zhǔn)的便捷性

晶圓在制造的多個(gè)環(huán)節(jié)中需要進(jìn)行定位和對(duì)準(zhǔn)，如光刻、蝕刻、摻雜等。在這些工藝中，需要精確定位晶圓的方向，確保每一步工藝都與前一步保持一致性。

在2英寸到6英寸的晶圓上，使用平邊（flat）作為對(duì)準(zhǔn)參考點(diǎn)，工藝設(shè)備可以方便地將晶圓放置到正確的位置。對(duì)于8英寸及以上的大尺寸晶圓，notch更為常見(jiàn)。notch更小，不占用晶圓的有效面積，并且現(xiàn)代自動(dòng)化設(shè)備可以更容易識(shí)別和處理notch。

4. 晶圓尺寸與標(biāo)識(shí)方式的關(guān)系

傳統(tǒng)上，2英寸到6英寸的晶圓主要使用flat，這種較大平邊的標(biāo)識(shí)方便手動(dòng)和半自動(dòng)的設(shè)備進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)和識(shí)別。平邊提供了足夠大的視覺(jué)參考，便于手工操作。

而8英寸及以上的晶圓由于其尺寸較大，平邊會(huì)占據(jù)較多的有效制造區(qū)域。notch的引入解決了這個(gè)問(wèn)題：它僅在晶圓的邊緣留有一個(gè)很小的凹槽，既保留了標(biāo)識(shí)功能，又*大限度地提高了晶圓的有效面積利用率。

5. 可根據(jù)客戶需求定制

雖然一般情況下8英寸及以上晶圓使用notch，8英寸以下晶圓使用flat，但根據(jù)客戶的需求，也可以對(duì)標(biāo)識(shí)方式進(jìn)行定制。例如，一些客戶可能要求8英寸晶圓依然使用flat來(lái)滿足特定設(shè)備或工藝的需求。SEMI對(duì)wafer的標(biāo)準(zhǔn)如下：

平邊（flat）和凹槽（notch）的主要作用是提供晶圓的晶向和摻雜信息，同時(shí)幫助設(shè)備對(duì)準(zhǔn)晶圓。在小尺寸晶圓中，flat方便手動(dòng)操作，而在大尺寸晶圓中，notch能有效節(jié)省制造面積，并且與現(xiàn)代自動(dòng)化設(shè)備更匹配。這些設(shè)計(jì)確保了晶圓加工過(guò)程的精確性和效率，同時(shí)我們一看晶圓就知道一些晶體的基本信息。

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