虽然最终的微芯片是矩形的,但硅片在制造时却是圆形的。这是因为圆形设计在生产过程中具有诸多优势,而且在后续加工中,圆形硅片更容易处理。不过,由于微芯片是矩形的,圆形硅片上总会有一些无法完全利用的区域,这些区域最终会被丢弃。

了解两种主要的硅片制造工艺——提拉法(Czochralski Process)和区域熔炼法(Float-zone Process)后,圆形硅片的设计就容易理解了。这两种工艺生产的硅片都是单晶结构,且天然呈圆形。
虽然可以将圆形单晶硅切割成矩形,但圆形硅片本身有以下优势:
- 将圆形硅片加工成矩形会对其晶体结构产生额外应力,导致缺陷和位错,从而影响硅片质量。
- 圆形硅片在运输和加工过程中更加稳定,而矩形硅片很容易损坏。
- 在微芯片制造中,许多工艺(如化学气相沉积、蚀刻、旋涂等)都是径向对称的,圆形硅片更容易实现均匀加工。
- 即使是矩形硅片,其边缘的极小部分也无法进行有效加工,因为这些区域在加工过程中容易受损。此外,硅片在运输时需要夹持,如果加工到边缘,可能会导致外层材料剥落。
- 随着硅片面积的增大,边角区域的浪费比例也会相应降低。
不过,硅片并非完全圆形。在直径200毫米以下的硅锭上,会切割出一个平角,称为“平槽”(Flat)。而在直径200毫米(含)以上的硅锭上,为了减少浪费,仅裁剪出一个圆形小口,称为“V槽”(Notch)。

这些微小的缺口不仅用于晶圆对齐,而且占用的晶圆表面成本要低得多。

那么,是不是所有硅片都是圆形的呢?答案是否定的。在太阳能电池制造中,矩形硅片更为常见。通常使用多晶硅,这种材料可以被浇铸成矩形。与微芯片制造相比,太阳能电池的制造过程相对简单,因此可以使用矩形硅片,而且其边缘还可以进行倒角处理。
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