晶圓其實(shí)不是絕對(duì)“圓”的！即使拋開加工精度，晶圓也不是圓的！

“111”P-type晶圓

就像上圖“111”P-type晶圓一樣，我們通常看到的晶圓，是有一個(gè)切口的。這個(gè)切口或是平切掉一塊，或是一個(gè)小小的缺口。為什么呢？

有個(gè)小缺口的晶圓

在硅晶圓片的制造和加工中，通常會(huì)在圓形表面上切割或研磨一個(gè)小的平面區(qū)域，這個(gè)區(qū)域被稱為flat zones（“切平區(qū)”或“研磨平面”）。切平區(qū)通常位于晶圓周邊的某個(gè)特定位置，這個(gè)位置的準(zhǔn)確定義取決于晶圓的規(guī)格和設(shè)計(jì)。

晶圓切口的作用？

首先，切平區(qū)的作用是提供一個(gè)可供參考的定向標(biāo)記，以便在芯片制造過(guò)程中，確定晶圓的方向和位置。

晶圓切口所代表的晶向及摻雜（SEMI標(biāo)準(zhǔn)）

其次，還可用于識(shí)別Wafer基本信息的晶體方向和類型，晶圓上的切口數(shù)量及位置，代表了晶圓的“晶向”及“摻雜類型”。如，根據(jù)使用最廣泛的SEMI標(biāo)準(zhǔn)，它通過(guò)初級(jí)和次級(jí)平面形成的角度來(lái)區(qū)分晶圓：

二次切平區(qū)與主要切平區(qū)成180° ：n 型 <100>

二次切平區(qū)與主要切平區(qū)成90°：P 型 <100>

二次切平區(qū)與主要切平區(qū)成45° ：n 型 <111>

無(wú)二次平面：p 型 <111>

小晶圓切平角，大晶圓切小口

當(dāng)晶圓尺寸越來(lái)越大的時(shí)候，如果還是切下一個(gè)平角，就會(huì)造成較大浪費(fèi)。

flat與notch

因此，在200mm以下的硅錠上是切割一個(gè)平角，叫做Flat，在200mm（含）以上硅錠上，為了減少浪費(fèi)，只裁剪個(gè)U型或V型小口，叫做Notch。

“111”P-type晶圓缺口

國(guó)標(biāo)規(guī)定Notch 槽(V 形槽)深度為 1mm 角度為 90°是種具有一定角度和深度的凹型結(jié)構(gòu),因此無(wú)法直接測(cè)量 Notch 槽晶向?？梢酝ㄟ^(guò)利用X射線測(cè)試與其垂直位置的晶向偏離度來(lái)表征 Notch 槽的晶向偏離度。

Notch槽結(jié)構(gòu)放大圖

為什么要區(qū)分晶向呢？

首先，硅晶圓晶格結(jié)構(gòu)是立方體，具有四個(gè)等效的 <100> 方向和兩個(gè)等效的 <110> 方向（就是說(shuō)，雖然是同一種物質(zhì)，特性卻完全不一樣，可以理解為同樣用磚頭蓋房子，磚塊不同的交錯(cuò)排列方式，會(huì)導(dǎo)致墻體特性完全不一樣）。

磚墻壘法1

磚墻壘法2

硅晶圓的電子遷移率與其晶向有關(guān)，晶向不同，電子遷移率也不同。（晶向這一點(diǎn)太過(guò)專業(yè)，大家了解就好，不要深究，感興趣可以看看材料學(xué)書籍）

硅晶圓晶格結(jié)構(gòu)

<110> 晶向的原子排列相對(duì)緊密，電子在該方向上移動(dòng)時(shí)，會(huì)遇到比較少的阻礙，因此電子遷移率高。

<100> 晶向的原子排列比較寬松，電子在該方向上移動(dòng)時(shí)，會(huì)受到許多阻礙，所以電子遷移率較低。

除此之外，有些特殊應(yīng)用需要采用其他方向的硅晶圓，如加速器用硅晶圓采用<111>晶向，以獲得更好的性能。

直觀來(lái)看，不同晶向硅片在碎裂時(shí)，碎裂形態(tài)差異非常之大。

不同晶向的硅片碎片情況

目前以CMOS為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體工藝一般使用的是<100>晶向的硅晶圓。因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程中切割成<100>晶向硅晶片的成本較低，且該晶向的硅晶片已經(jīng)有較為成熟的制造工藝和生產(chǎn)設(shè)施。同時(shí)，<100>晶向硅晶片也具有優(yōu)異的電學(xué)特性和較低的漏磁等特點(diǎn)，能夠較好的適應(yīng)目前集成電路的設(shè)計(jì)需求。