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(jié)構(gòu)排列的方向)對于半導(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),對器件的電性能和蝕刻工藝會產(chǎn)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(dǎo)后續(xù)的晶圓加工操作。
2. 摻雜類型的識別
半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(huán)節(jié)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(shè)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(xiàn)代自動化設(shè)備可以更容易識別和處理notch。
4. 晶圓尺寸與標識方式的關(guān)系
傳統(tǒng)上,2英寸到6英寸的晶圓主要使用flat,這種較大平邊的標識方便手動和半自動的設(shè)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(jù)較多的有效制造區(qū)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(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(shè)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(shè)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(jié)省制造面積,并且與現(xiàn)代自動化設(shè)備更匹配。這些設(shè)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。
跟老虎說芯學(xué)習芯片:通俗理解半導(dǎo)體行業(yè)基礎(chǔ)知識(入門或轉(zhuǎn)行必備)
作者:胡工,北京大學(xué)微電子本碩,北京大學(xué)半導(dǎo)體校友會成員,在半導(dǎo)體行業(yè)工作多年,常駐深圳。歡迎交流,備注姓名+公司+崗位。