硅片有哪几种晶向？有几种定位边？定位边是如何定位的？

硅片是大多数芯片的载体。但是一块硅片中却隐藏了很多不为人知的细节，比如：硅片有哪几种晶向？有几种定位边？定位边是如何定位的？定位边与定位槽有什么区别？等等。今天就来详细讲解一下。



什么是定位边/槽？

8inch以上（含）硅片用来定位的是定位槽（notch），8inch以下的硅片用来定位的是定位边（flat）。 硅片定位边是硅晶圆的一个短边，而定位槽是边缘部分的一个半圆或V形的缺口。

定位槽/边是如何制作的？

当用CZ法拉出晶锭后，需要切掉两端，然后将硅柱径向研磨得到合适的直径，之后再对硅柱的某一部分进行研磨，得到定位边，最后用线锯或内圆切割机将硅柱切为一片一片的硅片。

与晶向&掺杂的关系

一般只有定位边具有指示晶向和掺杂类型的作用，根据定位边的位置与数量来确定硅片的晶向和掺杂类型。而定位槽会在硅片的底部，一般无法通过定位槽直观地看出晶向与掺杂类型。常见的晶向为<100>,<110>,<111>,而掺杂类型则为N型与P型。

一块硅片定位边的数量为一条或两条。只有一条定位边的硅片类型为P型<111>。如果硅片有两条定位边，那么一条长的定位边为主定位边，短一点的为次定位边。主定位边主要便于硅片在半导体工序中对位，而次定位边则标明晶向和掺杂类型。主定位边在硅片的下部，而次定位边的位置则不固定，随着晶圆的晶向和掺杂类型的变化而变化。

一般2inch的主定位边长度为15.8mm，4inch硅片主定位边长度为32.5mm，6inch硅片主定位边为57.5mm。 当主定位边与次定位边夹角为45°时，硅片类型为n型<111>;当主定位边与次定位边夹角为90°时，硅片类型为p型<100>;当主定位边与次定位边夹角为180°时，硅片类型为n型<100>。由于<110>晶向不是主流的硅片晶向，因此没有一个标准来表示，可以根据硅片供应商自己的标准来表示<110>晶向。



晶向对半导体工艺的影响

在(100)晶面上，硅原子的排列是四方的，而在(111)晶面上，硅原子的排列是六方的。由于(111)晶面的硅原子更为紧密，其化学反应性相对较低，而(100)晶面则相反，其化学反应性较高。 因此，(100)晶面的硅比(111)晶面的硅刻蚀得更快，而(111)晶面的氧化速率通常低于(100)晶面。



硅片的掺杂浓度对半导体工艺的影响

在刻蚀工序中，掺杂剂增加了硅的导电性，使其更容易受到电化学刻蚀的影响。不同的掺杂浓度会导致不同的刻蚀速率，高掺杂的硅通常刻蚀得更快。 在扩散工序中，硅片的掺杂浓度也会影响掺杂剂在硅中的扩散速率。高掺杂的硅会导致掺杂剂扩散得更深。

审核编辑：刘清