寸土寸金的晶圓為啥要留平邊（flat）或凹槽（notch）？

老虎說芯|Tiger Chip|

2024-09-19 10:29:15 947

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程中確定晶圓的類型、摻雜和晶向等信息。

1. 晶圓的晶向識別

硅晶圓是由單晶硅錠通過切片制成的，硅晶錠的晶向（晶體結構排列的方向）對于半導體器件的性能和加工工藝非常重要。

晶向包括常見的（100）、（110）和（111）晶向，不同晶向的硅表面有不同的物理和化學性質，對器件的電性能和蝕刻工藝會產生不同的影響。因此，在加工過程中必須確保晶向的正確識別。

平邊（flat）或凹槽（notch）就是用來指示晶向的。通過這些標識，可以快速確定晶圓的具體晶向，從而指導后續的晶圓加工操作。

2. 摻雜類型的識別

半導體制造過程中，硅晶圓可以通過摻雜不同的元素（如硼、磷等）來形成p型或n型導電類型。p型硅晶圓摻入的是三價元素（如硼），而n型晶圓摻入的是五價元素（如磷）。

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

3. 機械對準的便捷性

晶圓在制造的多個環節中需要進行定位和對準，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）作為對準參考點，工藝設備可以方便地將晶圓放置到正確的位置。對于8英寸及以上的大尺寸晶圓，notch更為常見。notch更小，不占用晶圓的有效面積，并且現代自動化設備可以更容易識別和處理notch。

4. 晶圓尺寸與標識方式的關系

傳統上，2英寸到6英寸的晶圓主要使用flat，這種較大平邊的標識方便手動和半自動的設備進行對準和識別。平邊提供了足夠大的視覺參考，便于手工操作。

而8英寸及以上的晶圓由于其尺寸較大，平邊會占據較多的有效制造區域。notch的引入解決了這個問題：它僅在晶圓的邊緣留有一個很小的凹槽，既保留了標識功能，又最大限度地提高了晶圓的有效面積利用率。

5. 可根據客戶需求定制

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，但根據客戶的需求，也可以對標識方式進行定制。例如，一些客戶可能要求8英寸晶圓依然使用flat來滿足特定設備或工藝的需求。SEMI對wafer的標準如下：

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，同時幫助設備對準晶圓。在小尺寸晶圓中，flat方便手動操作，而在大尺寸晶圓中，notch能有效節省制造面積，并且與現代自動化設備更匹配。這些設計確保了晶圓加工過程的精確性和效率，同時我們一看晶圓就知道一些晶體的基本信息。

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