對於這個問題,我的回答就是:「 因為叫做晶圓不叫做晶方! 」
嘻嘻,開個玩笑,不過嚴肅說起來晶圓並不是完全的圓形,你看到的晶圓是這樣的:
為什麽我知道的晶圓是這樣的?
或是這樣的:
為什麽晶圓是圓形的?
因為制作工藝決定了它是圓形的 。因為提純過後的高純度多晶矽是在一個子晶(seed)上旋轉生長出來的。多晶矽被融化後放入一個坩堝(Quartz Crucible)中,再將子晶放入坩堝中勻速轉動並且向上提拉,則熔融的矽會沿著子晶向長成一個圓柱體的矽錠(ingot)。這種方法就是現在一直在用的CZ法(Czochralski),也叫單晶直拉法。如下圖:
然後矽錠在經過金剛線切割變成矽片:
在經過打磨等等處理後就可以進行後續的工序了(CPU制造的那些事之一:i7和i5其實是孿生兄弟!?)
單晶直拉法工藝中的旋轉提拉決定了矽錠的圓柱型,從而決定晶圓是圓形的。
為什麽後來又不圓了呢?
那為啥後來又不圓了呢?其實這個中間有個過程掠過了,那就是Flat/Notch Grinning。
它在矽錠做出來後就要進行了。在200mm以下的矽錠上是切割一個平角,叫做Flat。在200mm(含)以上矽錠上,為了減少浪費,只裁剪個圓形小口,叫做Notch(參考資料2)。在切片後晶圓就變成了這樣:
如果你仔細看我的第一個圖,你也會發現它其實是有缺一個小豁口的。
為什麽要這樣做呢?這不是浪費嗎?其實,這個小豁口因為太靠近邊緣而且很小,在制作Die時是註定沒有用的,這樣做可以幫助後續工序確定Wafer擺放位置, 為了定位,也標明了單晶生長的晶向 。定位器材可以是這樣:
這樣切割啊,測試啊都比較方便。
結論
嚴格意義上所有的Wafer都不是圓形的。如果忽略Flat/Notch這些小問題,那它的圓形是工藝決定的。
本文首先被釋出在:為什麽晶圓都是圓的不是方的?
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參考資料:
[1]:Why are processor wafers round?
[2]: Wafer (electronics)
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