晶体结构与Wafer生产工艺的关系

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晶面的选择

半导体器件一般选用(111)晶面的晶片。原因如下:

1.晶体管和集成电路的生产工艺主要是将杂质掺入硅、锗等单晶片内形成pn结。一般采用高温扩散法，这就需要选用晶面密度大的(111)晶面，因为杂质原子通过(111)晶面向内扩散的速度最慢，较易获得均匀平整的结面，且扩散深度也便于控制。

2.选用(111)晶面的晶片还有一个方便之处，即(111)晶面是最好的解理面，易于从单晶棒上切割下来，因为硅、锗等单晶的(111)晶面间键密度最小。

3.在拉制单晶时，一般选用[111]晶向，因沿[111]晶向晶体的生长速度小，易生成单晶。

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单晶的外形

沿[111]晶向拉制出的硅或锗单晶外形是具有3条棱线的圆柱体，沿[100]晶向拉制出的硅或锗单晶处形是具有4条棱线的圆柱体。原因如下:

无论天然生长的或人工培育的晶体，其外表面总是趋向于最稳定两晶面，即原子面密度最大的晶面.这种晶面对硅、锗单最来说就是(111)晶面，因α₍₁₁₁₎最大。

现在，从8个金刚石型结构的晶胞所形成的立方体中取出一个由(111)晶面所构成的正八面体

根据上述晶体外表面总是最稳定晶面的事实，可以认为从熔融态的硅或锗结晶出来的单晶，其生长是正八面体不断尚外扩展的结果。

在沿[111]晶向拉制单晶时，由于外界条件的限制，单晶的生长只沿[111]晶向发展，例如沿上图中所示的[111]晶向发展，形成的单晶外形应是横断面为正六边形的棱柱体，下图就是八面体在(111)晶面ACD上的投影：

但实际上拉出的单晶外形是侧面具有3个棱线的圆柱体，这是表面张力的作用所带来的影响，表面张力越大，晶体越接近圆柱体。例如：硅的表面张力比锗大所以硅单晶的棱线没有锗单晶显著。

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晶面的切割

1.自[111]晶向的单晶棒切出(111)晶面的晶片，或自[100]晶向的单晶棒切出(100)晶面的晶片都是横断切割，即切割方向与晶向垂直。

2.大多数单晶都是沿[111]晶向拉制出的，如果工艺上需要(110)晶面或(112)晶面，也可从[111]晶向的单晶棒上切出。

上图中的晶面为(111)晶面，其晶向与单晶轴线的方向一致。当切割方向垂直于晶面上正三角形的任一个边时，如图中(a),切出的晶面便是(110)晶面。因为正三角形任一边都是[110]晶向的缘故。当切割方向平行于晶面上正三角形任一边时，如图中(b),切出的晶面便是(112)晶面。因为[112]晶向垂直正三角形任一个边。

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划片

在单晶片上制成几十个到几百个管芯或电路后，需要划片分割。

如果是(100)晶面的晶片，则光刻对版时要注意方位，应使图形的排布平行于下图中所示的对角线，以便划片时沿对角线方向平行分割开。

上图中的对角线是由4个棱角连成的正方形的对角线。沿对角线方向平行分割时，切出的断面是(110)晶面，因为α_键(110)<α_键(100),所以划片时不会由于出现(100)晶面所形成的断面而碎裂。