Bloggegevens

Op het eerste gezicht lijkt een saffierwafel bedrieglijk eenvoudig: rond, transparant en schijnbaar symmetrisch.Toch ligt er aan de rand een subtiel kenmerk, een inkeping of een platte, die stilletjes bepaalt of je GaN-epitaxie slaagt of mislukt..

In de GaN-op-safirtechnologie is waferoriëntatie geen cosmetisch detail of een erfelijke gewoonte, maar een crystallografische instructie, mechanisch gecodeerd en doorgegeven van kristalgroei naar lithografie.Epitaxie, en de fabricage van apparaten.

Begrijpen waarom er inkeringen en vlakken zijn, hoe ze verschillen en hoe ze correct kunnen worden geïdentificeerd, is essentieel voor iedereen die met GaN werkt op saffiersubstraten.

1Waarom GaN op Sapphire zoveel om oriëntatie geeft.

In tegenstelling tot silicium is saffier:

• Trigonaal (hexagonaal) kristalsysteem

• Sterk anisotrope in thermische, mechanische en oppervlakte eigenschappen

• Meestal gebruikt met niet-kubische oriëntatie zoals c-vlak, a-vlak, r-vlak en m-vlak

GaN-epitaxiezeer gevoelig is voor:

• In-plane kristallografische oriëntatie

• De richting van de atoomstap

• Ondergrond miscut richting

De inkeping of platte is dus niet alleen voor het hanteren, het is een macroscopische marker van atomaire symmetrie.

2Flat versus Notch: Wat is het verschil?

2.1 Waferplatte (de oude oriëntatie-marker)

Een platte is een rechte, lineaire snee langs de waferrand.

Historisch gezien werden flats uitgebreid gebruikt in:

• 2 en 3 inch saffieren wafers

• Vroege productie van GaN-LED

• handmatige of semi-automatische fabrieken

Belangrijkste kenmerken:

• Lange, rechte kanten

• Codeert een specifieke kristallografische richting

• Makkelijk te zien en te voelen

• Verbruikt bruikbare waferoppervlakte

Flats zijn meestal uitgelijnd op een goed gedefinieerde saffierrichting, zoals:

• ¥11-20 ¥ (a-as)

• ¥1-100 ¥ (m-as)

2.2 Wafer notch (de moderne standaard)

Een inkeping is een kleine, smalle inkeping langs de rand van de wafer.

Het is de dominante standaard geworden voor:

• 4 inch, 6 inch en grotere saffieren wafers

• Volledig geautomatiseerde gereedschappen

• GaN-fabrieken met een hoge doorvoer

Belangrijkste kenmerken:

• Compact, geschikt gesneden

• Behoudt meer bruikbare wafers

• Machinaal leesbaar

• Zeer herhaalbaar

De inkeppingsoriëntatie komt nog steeds overeen met een specifieke kristallografische richting, maar op een veel ruimterefficiëntere manier.

3Waarom de industrie verhuisde van flats naar notches

De verschuiving van plat naar nietch is niet cosmetisch, het wordt gedreven door natuurkunde, automatisering en rendementseconomie.

3.1 Wafergrootteschaal

Als saffieren wafers groeiden van 2′′ → 4′′ → 6′′:

• Vlakken verwijderd te veel actief gebied

• De uitsluiting van de rand werd buitensporig

• Mechanische balans verslechterd

Een notch levert oriëntatie-informatie met minimale geometrische verstoring.

3.2 Compatibiliteit met automatisering

Moderne instrumenten zijn gebaseerd op:

• Optische randdetectie

• Robot-uitlijning

• Algoritmen voor oriëntatieherkenning

Notches biedt:

• Duidelijke hoekverwijzing

• Snellere uitlijning

• Lagere risico's op foutieve keuze

3.3 GaN-procesgevoeligheid

Bij GaN-epitaxie kunnen oriëntatiefouten leiden tot:

• Stap-en-stap verzamelen

• Anisotrope spanningsrelaxatie

• Niet-eenvormige verspreiding van gebreken

De nauwkeurigheid en herhaalbaarheid van inkeringen verminderen deze risico's.

4. Hoe de waferoriëntatie in de praktijk te identificeren

4.1 Visuele identificatie

• Vlak: duidelijke rechte rand

• Notch: kleine, U- of V-vormige insnijding

Voor de GaN-procescontrole is echter alleen visuele identificatie niet voldoende.

4.2 Hoekreferentiemethode

Zodra de inkeping of platte is geplaatst:

• Definieer 0°

• Maat hoekverschuivingen rond de wafer

• Kaartprocesrichtingen (lithografie, splitslijnen, miscut)

Dit is van cruciaal belang bij het afstemmen:

• Epitaxiale groeirichting

• Strips van het apparaat

• met een vermogen van niet meer dan 10 kW

4.3 Röntgen- of optische bevestiging (gevorderd)

Voor toepassingen met een hoge precisie:

• XRD bevestigt de kristallen oriëntatie.

• Optische anisotropie-methoden verifiëren de uitlijning in het vlak

• Vooral belangrijk voor niet-c-vlakte saffieren

5Bijzondere overwegingen voor GaN op saffier

5.1 c-Plane Sapphire

• Meestal voor LED's en energieapparaten

• Inkerking meestal op de as- of m-as uitgelijnd

• Beheert de richting van de stappenstroom in de groei van GaN

5.2 Niet-polair en halfpolair saffier

• a-vlak, m-vlak, r-vlak saffier

• Oriëntatie wordt cruciaal, niet facultatief

• Onjuiste notch interpretatie kan het substraat volledig ongeldig maken

In deze gevallen is de inkeping effectief onderdeel van het epitaxiale recept.

6Veel voorkomende fouten die ingenieurs maken

1. Veronderstellen dat de inkeppingsrichting “standaard” is voor alle leveranciers

2. Het behandelen van saffier als silicium (het is niet kubisch)

3. Ignoreren van de door de inkeping gecodeerde misscutrichting

4. Alleen op visuele inspectie

5. Vermenging van oude platte tekeningen met notch-based wafers

Elk van deze kan een subtiel maar fataal proces leiden.

7Vlak of nietch: wat moet je kiezen?

8Een breder perspectief

In GaN op saffier is de inkeping of vlakte geen gemak, het is een fysieke manifestatie van kristallografie.

Op atomaire schaal is de groei van GaN afhankelijk van de stapkanten en de symmetrie.
Op de waferschaal worden dezelfde richtingen gecodeerd als een inkeping of vlak.

Wat er op de rand uitziet als een kleine snee is in werkelijkheid een kaart van het kristal daaronder.

9Een zinsverhaal.

Bij GaN-on-sapphire-technologie gaat het identificeren van de inkeping of platte niet over het weten waar de wafer begint, maar over het weten in welke richting het kristal wil groeien.