​寸土寸金的晶圆为啥要留平边(flat)或凹槽(notch)?

  • 09/16 11:25

晶圆上留下的平边(flat)或凹槽(notch)主要用于帮助在制造和处理过程中确定晶圆的类型、掺杂和晶向等信息。

1. 晶圆的晶向识别

硅晶圆是由单晶硅锭通过切片制成的,硅晶锭的晶向(晶体结构排列的方向)对于半导体器件的性能和加工工艺非常重要。

晶向包括常见的(100)、(110)和(111)晶向,不同晶向的硅表面有不同的物理和化学性质,对器件的电性能和蚀刻工艺会产生不同的影响。因此,在加工过程中必须确保晶向的正确识别。

平边(flat)或凹槽(notch)就是用来指示晶向的。通过这些标识,可以快速确定晶圆的具体晶向,从而指导后续的晶圆加工操作。

2. 掺杂类型的识别

半导体制造过程中,硅晶圆可以通过掺杂不同的元素(如硼、磷等)来形成p型或n型导电类型。p型硅晶圆掺入的是三价元素(如硼),而n型晶圆掺入的是五价元素(如磷)。

平边(flat)不仅指示晶向,还提供了掺杂类型的信息。通过flat的相对位置和形状,工艺人员可以立即识别晶圆的导电类型(p型或n型),从而避免使用错误类型的晶圆进行器件制造。

3. 机械对准的便捷性

晶圆在制造的多个环节中需要进行定位和对准,如光刻、蚀刻、掺杂等。在这些工艺中,需要精确定位晶圆的方向,确保每一步工艺都与前一步保持一致性。

在2英寸到6英寸的晶圆上,使用平边(flat)作为对准参考点,工艺设备可以方便地将晶圆放置到正确的位置。对于8英寸及以上的大尺寸晶圆,notch更为常见。notch更小,不占用晶圆的有效面积,并且现代自动化设备可以更容易识别和处理notch。

4. 晶圆尺寸与标识方式的关系

传统上,2英寸到6英寸的晶圆主要使用flat,这种较大平边的标识方便手动和半自动的设备进行对准和识别。平边提供了足够大的视觉参考,便于手工操作。

而8英寸及以上的晶圆由于其尺寸较大,平边会占据较多的有效制造区域。notch的引入解决了这个问题:它仅在晶圆的边缘留有一个很小的凹槽,既保留了标识功能,又最大限度地提高了晶圆的有效面积利用率。

5. 可根据客户需求定制

虽然一般情况下8英寸及以上晶圆使用notch,8英寸以下晶圆使用flat,但根据客户的需求,也可以对标识方式进行定制。例如,一些客户可能要求8英寸晶圆依然使用flat来满足特定设备或工艺的需求。SEMI对wafer的标准如下:

平边(flat)和凹槽(notch)的主要作用是提供晶圆的晶向和掺杂信息,同时帮助设备对准晶圆。在小尺寸晶圆中,flat方便手动操作,而在大尺寸晶圆中,notch能有效节省制造面积,并且与现代自动化设备更匹配。这些设计确保了晶圆加工过程的精确性和效率,同时我们一看晶圆就知道一些晶体的基本信息。

跟老虎说芯学习芯片:通俗理解半导体行业基础知识(入门或转行必备)

作者:胡工,北京大学微电子本硕,北京大学半导体校友会成员,在半导体行业工作多年,常驻深圳。欢迎交流,备注姓名+公司+岗位。

人工客服
(售后/吐槽/合作/交友)

相关资讯

  1. 1.
  2. 2.
  3. 3.
  4. 4.
  5. 5.
  6. 6.
  7. 7.
  8. 8.
  9. 9.
  10. 10.
  11. 11.
  12. 12.
  13. 13.
  14. 14.
  15. 15.
  16. 16.
  17. 17.
  18. 18.
  19. 19.
  20. 20.
查看全部20条内容