Was ist Notch auf Wafern?

Siliziumwafersind die Grundlage für integrierte Schaltkreise und Halbleiterbauelemente. Sie haben ein interessantes Merkmal – flache Kanten oder winzige Rillen an den Seiten. Es handelt sich nicht um einen Mangel, sondern um eine bewusst gestaltete Funktionsmarkierung.Tatsächlich dient diese Kerbe während des gesamten Herstellungsprozesses als Richtungsreferenz und Identitätsmarkierung.

In der Anfangszeit wurde bei Oblaten meist eine „Abflachung“ als Markierung verwendet, d. h. ein kurzes, gerades Segment, das an der kreisförmigen Kante geschliffen war. Die Position und Anzahl dieser Abflachungen wurden zur Unterscheidung von Kristallorientierungen und Dotierungstypen verwendet. Mit zunehmender Wafergröße und verbesserter Prozesspräzision haben sich gängige 200-mm- und 300-mm-Wafer weitgehend auf ein kleines bogenförmiges Kerbendesign geeinigt. Die Position dieser Kerbe ist durch Standards definiert und befindet sich in einer festen Ausrichtung. Sie dient zur Angabe der Kristallausrichtung des Wafers (z. B. <100> oder <111>) und dient als gemeinsamer Bezugspunkt für nachfolgende Geräte.

Welche Funktion hat die Waferkerbe? 

• Erstens bietet es eine Referenz für die Waferausrichtung. Wichtige Schritte wie Lithographie, Ätzen und Ionenimplantation erfordern das Stapeln mehrerer Musterschichten. Wenn das Koordinatensystem jeder Ebene nicht konsistent ist, werden die endgültigen Geräte falsch ausgerichtet und verschrottet. Durch die Erkennung der Kerbenposition können Geräte schnell ein einheitliches Koordinatensystem erstellen und dann mithilfe von Ausrichtungsmarkierungen eine präzise Überlagerung erzielen.
• Zweitens kodiert es Wafer-Informationen. Unterschiedliche Kristallorientierungen und unterschiedliche Dotierungstypen (z. B. P-Typ und N-Typ) haben unterschiedliche Materialeigenschaften und Designaspekte zur Folge. Die Ausrichtung der Kerben in Kombination mit Markierungen auf der Rückseite und anderen Mitteln ermöglicht es der Produktionslinie, Wafer während der automatisierten Handhabung und Sortierung schnell zu identifizieren und so Verwechslungen zwischen verschiedenen Produkttypen zu vermeiden.
• Drittens sorgt es für Sicherheit bei der automatisierten Handhabung. Moderne Fabriken nutzen in großem Umfang Roboterarme und automatisierte Materialtransportsysteme (AMHS). Diese Systeme basieren auf der Kerbe, um die Vorder-/Rückseite und Ausrichtung des Wafers zu bestimmen und so ein Fehlladen oder Umdrehen zu verhindern, das andernfalls zu Ertragsverlusten führen würde.

Für Geräte- und Prozessingenieure mag die Kerbe auf einem Wafer unbedeutend erscheinen, sie zieht sich jedoch durch die gesamte Prozesskette vom Kristallziehen über die Epitaxie und Waferherstellung bis hin zum Pre-Packaging-Test. Wann immer es um „Richtung“ geht – Kristallorientierung, Layoutausrichtung, Spannungsorientierung oder sogar das Strukturdesign bestimmter Leistungsgeräte – ist dieser kleine geometrische Marker fast immer im Hintergrund. Sobald Sie die Rolle der Kerbe verstanden haben, ist es viel einfacher zu verfolgen, wie sich ein Wafer durch die Produktionslinie „bewegt“ und wie jeder Prozessschritt sein Koordinatensystem um dieses Stück Silizium aufbaut.