一片成品wafer里面有啥呢?

原创 射频美学 2024-06-22 08:54

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2024射频美学50篇原创计划 第 32


作为一名芯片工程师,经常跟回来的wafer打交道,你知道一片成品的wafer具体有哪些部分组成吗?


首先我们先来搞清楚什么是Wafer?

Wafer 即为图片所示的晶圆,由纯硅(Si)构成。一般分为6英寸、8英寸、12英寸规格不等,晶片就是基于这个wafer上生产出来的。晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆,在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构,而成为有特定电性功能的集成电路产品。

一片wafer有多大?

其大小通常以直径来表示,常见的尺寸有1英寸(25毫米)、2英寸(51毫米)、3英寸(76毫米)、4英寸(100毫米)、4.9英寸(125毫米)、150毫米(5.9英寸,通常称为“6英寸”)、200毫米(7.9英寸,通常称为“8英寸”)、300毫米(11.8英寸,通常称为“12英寸”)和450毫米(17.7英寸) 。

一片晶圆可以切出多少芯片?

抛去良率因素,这是一个简单的图形面积计算问题,它的专有表征名词是“DPW”,DPW是Die Per Wafer的缩略词。晶圆可切割晶粒数(DPW)的计算是非常简单的,它的计算实际上是与圆周率π有密切的关联。

晶圆上的晶粒其实可以看作是圆形所能容纳下的所有方形的集合。可切割晶粒数的计算就是利用圆周率和晶圆尺寸作为已知参数,确定出整体圆形区域能容量下的方形数量。

国际上Fab厂通用的计算公式:

其中晶片面积=晶粒的长度*晶粒的宽度。

聪明的读者们一定有发现公式中 π*(晶圆直径/2)的平方,不就是圆面积的式子吗?再将公式化简的话就会变成:


接下来我们一起来看一张下面的图,一起来认识认识哈。





1-芯片(Chip、Die)、器件(device)、电路(circuit)、微芯片(microchip)或条码(bar):所有这些名词指的都是在晶圆表面占大部分面积的微芯片图形。
什么是Die? Die指的是芯片未封装前的晶粒,是从wafer上用激光切割而成的一个单独的晶圆区域,它包含了芯片的一个完整功能单元或一组相关功能单元。每个Die最终都切割成一个小方块并封装起来,成为我们常见的芯片。

2-划片线(scribe line、saw line)或街区(street、avenue):这些区域是在晶圆上用来分隔不同芯片的间隔区。划片线通常是空白的,但有些公司在间隔区内放置对准标记或测试的结构(参见光掩模版)。

3-工程试验芯片(engineering die)和测试芯片(test die):这些芯片与正式器件芯片或电路芯片不同;它包括特殊的器件和电路模块,用于对晶圆生产工艺的电性能测试。

4-边缘芯片(edge die):在晶圆的边缘有一些掩模残缺不全的芯片而产生面积损耗。由于单个芯片尺寸增大而造成的更多边缘浪费可以由采用更大直径晶圆来弥补。推动半导体工业向更大直径晶圆发展的动力之一就是为了减小边缘芯片所占的比例,节省浪费的资源。


5-晶圆的晶面(wafer crystal plane):图中的剖面展示了器件下面的晶格构造。此图中显示的器件边缘与晶格构造的方向是相关的。

6-晶圆定位边(wafer flat)/定位缺口(notche):例如图示的晶圆有主定位边(major flat)和副定位边(minor flat),表示这是一个P型<100>晶向的晶圆。300mm和450mm直径的晶圆都是用定位缺口作为晶体定向的标识的。这些定位边和定位缺口在一些晶圆生产工艺中还有助于晶圆的套准。



参考:
部分参考互联网。







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