寸土寸金的晶圆为啥要留平边（flat）或凹槽（notch）？

老虎说芯|Tiger Chip|

2024-09-19 10:27:23 884

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*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。

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