“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)域浪費了。

圖1：圓形的wafer&方形的Die

為什么晶圓是圓形的？

簡單的說硅晶片是這樣來的：精挑細選且提純過后的高純度多晶硅是在一個籽晶(seed)上旋轉(zhuǎn)生長出來后切成的片片。簡化的流程如下所述：

首先是硅提純，將沙石原料放入一個溫度約為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行化學反應（碳與氧結(jié)合，剩下硅），得到純度約為98%的純硅，又稱作冶金級硅，這對微電子器件來說不夠純，因為半導體材料的電學特性對雜質(zhì)的濃度非常敏感，因此對冶金級硅進行進一步提純：將粉碎的冶金級硅與氣態(tài)的氯化氫進行氯化反應，生成液態(tài)的硅烷，然后通過蒸餾和化學還原工藝，得到了高純度的多晶硅，其純度高達99.999999999%，成為電子級硅，我想這大概是地球上最純的物質(zhì)之一。

圖2：一切要精挑細選的石英砂開始

隨后將純化后的多晶硅被融化后放入一個坩堝(Quartz Crucible)中，再將籽晶放入坩堝中勻速轉(zhuǎn)動并且向上提拉，則熔融的硅會沿著子晶向長成一個圓柱體的硅錠(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體生產(chǎn)過程中硅晶圓使用的直徑值。理論上來說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個處理器核心，而使用300mm的晶圓可以制造大約427個處理器核心，300mm直徑的晶圓的面積是200mm直徑晶圓的2.25倍，出產(chǎn)的處理器個數(shù)卻是后者的2.385倍，并且300mm晶圓實際的成本并不會比200mm晶圓來得高多少。理論上來說，晶片(wafer)越做越大是為了--降低芯片的單位成本！但晶圓越大，對拉晶對速度與溫度的要求越高，同時，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

但其實晶圓也不是很圓！

大家仔細看圖6，其實晶圓并不是很圓，它是有點小缺口的，那是因為制備流程中有個叫“Flat/Notch Grinning”步驟前面說明時被隱去了。

圖8：晶片上的Flat&Notch

它在硅錠做出來后就要進行了。在200mm以下的硅錠上是切割一個平角，叫做Flat（平槽）。在200mm（含）以上硅錠上，為了減少浪費，只裁剪個圓形小口，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F(xiàn)lat（平槽）

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

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