“為什么晶圓是晶圓不是晶方？”。圓形的wafer里面方形的Die，總是不可避免有些區(qū)域浪費(fèi)了。

圖1：圓形的wafer&方形的Die

為什么晶圓是圓形的？

簡(jiǎn)單的說(shuō)硅晶片是這樣來(lái)的：精挑細(xì)選且提純過(guò)后的高純度多晶硅是在一個(gè)籽晶(seed)上旋轉(zhuǎn)生長(zhǎng)出來(lái)后切成的片片。簡(jiǎn)化的流程如下所述：

首先是硅提純，將沙石原料放入一個(gè)溫度約為2000℃，并且有碳源存在的電弧熔爐中，在高溫下，碳和沙石中的二氧化硅進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)（碳與氧結(jié)合，剩下硅），得到純度約為98%的純硅，又稱作冶金級(jí)硅，這對(duì)微電子器件來(lái)說(shuō)不夠純，因?yàn)榘雽?dǎo)體材料的電學(xué)特性對(duì)雜質(zhì)的濃度非常敏感，因此對(duì)冶金級(jí)硅進(jìn)行進(jìn)一步提純：將粉碎的冶金級(jí)硅與氣態(tài)的氯化氫進(jìn)行氯化反應(yīng)，生成液態(tài)的硅烷，然后通過(guò)蒸餾和化學(xué)還原工藝，得到了高純度的多晶硅，其純度高達(dá)99.999999999%，成為電子級(jí)硅，我想這大概是地球上最純的物質(zhì)之一。

圖2：一切要精挑細(xì)選的石英砂開(kāi)始

隨后將純化后的多晶硅被融化后放入一個(gè)坩堝(Quartz Crucible)中，再將籽晶放入坩堝中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)并且向上提拉，則熔融的硅會(huì)沿著子晶向長(zhǎng)成一個(gè)圓柱體的硅錠(ingot)。這種方法就是現(xiàn)在一直在用的CZ法(Czochralski)，也叫單晶直拉法。單晶直拉法工藝中的旋轉(zhuǎn)提拉決定了硅錠的圓柱型，從而決定晶圓是圓形的。

圖3：熔融提拉過(guò)程

圖4：這大家伙就是拉好的單晶硅了

圖5：隨后硅錠在經(jīng)過(guò)金剛線切割變成硅片

圖6：之后就有了你看到的晶圓了

順便提一下晶圓的尺寸

硅晶圓尺寸是在半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中硅晶圓使用的直徑值。理論上來(lái)說(shuō)硅晶圓尺寸越大越好，這樣每塊晶圓能生產(chǎn)更多的芯片。比如，同樣使用0.13微米的制程在200mm的晶圓上可以生產(chǎn)大約179個(gè)處理器核心，而使用300mm的晶圓可以制造大約427個(gè)處理器核心，300mm直徑的晶圓的面積是200mm直徑晶圓的2.25倍，出產(chǎn)的處理器個(gè)數(shù)卻是后者的2.385倍，并且300mm晶圓實(shí)際的成本并不會(huì)比200mm晶圓來(lái)得高多少。理論上來(lái)說(shuō)，晶片(wafer)越做越大是為了--降低芯片的單位成本！但晶圓越大，對(duì)拉晶對(duì)速度與溫度的要求越高，同時(shí)，晶片越大控制缺陷也越困難，因此做出高品質(zhì)12寸晶圓的技術(shù)難度比8寸晶圓更高。

圖7：晶圓尺寸發(fā)展

但其實(shí)晶圓也不是很圓！

大家仔細(xì)看圖6，其實(shí)晶圓并不是很圓，它是有點(diǎn)小缺口的，那是因?yàn)橹苽淞鞒讨杏袀€(gè)叫“Flat/Notch Grinning”步驟前面說(shuō)明時(shí)被隱去了。

圖8：晶片上的Flat&Notch

它在硅錠做出來(lái)后就要進(jìn)行了。在200mm以下的硅錠上是切割一個(gè)平角，叫做Flat（平槽）。在200mm（含）以上硅錠上，為了減少浪費(fèi)，只裁剪個(gè)圓形小口，叫做Notch（V槽）。在切片后晶圓就變成了這樣：

圖9：12寸硅片Notch（V槽）

圖10：6寸硅片Flat（平槽）

這個(gè)步驟存在的意義：這樣做可以幫助后續(xù)工序確定Wafer的擺放位置，為了定位，也標(biāo)明了單晶生長(zhǎng)的晶向。對(duì)后續(xù)的切割，及測(cè)試都比較方便。而且切割位置在邊緣，大多也是本不能用的區(qū)域。

參考來(lái)源：

1、為什么晶圓都是圓的不是方的？老狼

2、什么是硅晶圓？哪些廠商生產(chǎn)硅晶圓？李倩

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