Wat is Notch op Wafers?

Siliciumwafelsvormen de basis van geïntegreerde schakelingen en halfgeleiderapparaten. Ze hebben een interessant kenmerk: platte randen of kleine groeven aan de zijkanten. Het is geen defect, maar een bewust ontworpen functionele marker.In feite dient deze inkeping tijdens het hele productieproces als richtingsreferentie en identiteitsmarkering.

Vroeger gebruikten wafels meestal een “plat” als markering, wat betekent dat een kort recht segment op de cirkelvormige rand werd geslepen. De positie en het aantal van deze vlakken werden gebruikt om kristaloriëntaties en dopingtypes te onderscheiden. Naarmate de wafelgrootte groter werd en de procesprecisie verbeterde, zijn de reguliere wafers van 200 mm en 300 mm grotendeels gestandaardiseerd op een ontwerp met een kleine boogvormige inkeping. De positie van deze inkeping wordt gedefinieerd door standaarden en bevindt zich in een vaste oriëntatie, die wordt gebruikt om de kristaloriëntatie van de wafer aan te geven (bijvoorbeeld <100> of <111>) en om een ​​gemeenschappelijk referentiepunt te bieden voor daaropvolgende apparatuur.

Wat is de functie van de wafelkerf? 

• Ten eerste biedt het een referentie voor de uitlijning van wafers. Belangrijke stappen zoals lithografie, etsen en ionenimplantatie vereisen dat meerdere patroonlagen worden gestapeld. Als het coördinatensysteem van elke laag niet consistent is, worden de uiteindelijke apparaten verkeerd uitgelijnd en gesloopt. Door de positie van de inkeping te detecteren, kan apparatuur snel een uniform coördinatensysteem tot stand brengen en vervolgens uitlijningsmarkeringen gebruiken om een ​​nauwkeurige overlay te bereiken.
• Ten tweede codeert het waferinformatie. Verschillende kristaloriëntaties en verschillende doteringstypen (zoals P-type en N-type) hebben verschillende materiaaleigenschappen en ontwerpoverwegingen. Dankzij de oriëntatie van de inkepingen, gecombineerd met markeringen op de achterkant en andere middelen, kan de productielijn wafers snel identificeren tijdens geautomatiseerde verwerking en sortering, waardoor verwisselingen tussen verschillende producttypen worden vermeden.
• Ten derde zorgt het voor veiligheid bij geautomatiseerde afhandeling. Moderne fabrieken maken uitgebreid gebruik van robotarmen en Automated Material Handling Systems (AMHS). Deze systemen vertrouwen op de inkeping om de voor-/achterzijde en de oriëntatie van de wafer te bepalen, waardoor verkeerd laden of omdraaien wordt voorkomen, wat anders tot opbrengstverlies zou leiden.

Voor apparaat- en procesingenieurs lijkt de inkeping op een wafer misschien onbeduidend, maar deze loopt door de hele procesketen, van het trekken van kristallen, epitaxie en waferfabricage tot aan de pre-verpakkingstest. Wanneer er sprake is van ‘richting’ – kristaloriëntatie, lay-outuitlijning, spanningsoriëntatie of zelfs het structuurontwerp van bepaalde energieapparaten – bevindt deze kleine geometrische markering zich bijna altijd op de achtergrond. Als je eenmaal de rol van de inkeping begrijpt, wordt het veel gemakkelijker om te volgen hoe een wafer door de productielijn ‘beweegt’ en hoe elke processtap zijn coördinatensysteem rond dit stuk silicium opbouwt.