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A prima vista, una torta di zaffiro sembra ingannevolmente semplice: rotonda, trasparente e apparentemente simmetrica.Eppure sul suo bordo si trova una sottile caratteristica - una tacca o un piano - che tranquillamente determina se l'epitaxia del GaN riesce o fallisce.

Nella tecnologia GaN-on-sapphire, l'orientamento dei wafer non è un dettaglio cosmetico o un'abitudine ereditaria, ma un'istruzione cristallografica, codificata meccanicamente, e passata dalla crescita del cristallo alla litografia.epitaxia, e la fabbricazione di dispositivi.

Comprendere perché esistono incisioni e piatte, come differiscono e come identificarle correttamente è essenziale per chiunque lavori con GaN su substrati di zaffiro.

1Perche'a GaN su Sapphire importa cosi'tanto dell' orientamento?

A differenza del silicio, lo zaffiro (Al2O3) è:

• Sistema cristallino trigonale (esagonale)

• Forte anisotropia nelle proprietà termiche, meccaniche e superficiali

• Comunemente utilizzato con orientamenti non cubici come c-piano, a-piano, r-piano e m-piano

Epitassi di GaNè estremamente sensibile a:

• Orientazione cristallografica in piano

• Direzione del passo atomico

• Direzione di taglio errata del substrato

L'intaglio o piatto non è quindi solo per la movimentazione, è un marcatore macroscopico di simmetria su scala atomica.

2. Piatto vs Notch: Qual è la differenza?

2.1 Wafer Flat (Il marcatore di orientamento precedente)

Un piatto è un taglio diretto e lineare lungo il bordo del wafer.

Storicamente, gli appartamenti sono stati ampiamente utilizzati in:

• Ofrelle di zaffiro da 2 e 3 pollici

• Produzione iniziale di GaN LED

• Fabbriche manuali o semiautomatiche

Caratteristiche principali:

• Segmento di bordo lungo e retto

• Codifica una specifica direzione cristallografica

• Facile da vedere e sentire

• Consuma superficie utilizzabile del wafer

I piatti sono in genere allineati a una direzione di zaffiro ben definita, come:

• ¥11-20 ¥ (asse a)

• ¥1-100 ¥ (asse m)

2.2 Notch Wafer (Standard moderno)

Una tacca è una piccola, stretta rientrata lungo il bordo del wafer.

È diventato lo standard dominante per:

• Wafer di zaffiro da 4 pollici, 6 pollici e più grandi

• Strumenti completamente automatizzati

• Fabbriche di GaN ad elevata capacità

Caratteristiche principali:

• Taglio compatto e localizzato

• Conserva più superficie utilizzabile del wafer

• Leggibile da macchina

• Altamente ripetibile

L'orientamento della tacca corrisponde ancora a una specifica direzione cristallografica, ma in modo molto più efficiente nello spazio.

3Perché l' industria si è spostata da piatti a tacchi

Il passaggio da piatto a notch non è cosmetico, è guidato dalla fisica, dall'automazione e dall'economia dei rendimenti.

3.1 Scalazione delle dimensioni dei wafer

Mentre i wafer di zaffiro crescevano da 2′′ → 4′′ → 6′′:

• Piatti rimossi area attiva eccessiva

• L'esclusione dei margini è diventata eccessiva

• L' equilibrio meccanico peggiora

Una tacca fornisce informazioni di orientamento con un minimo di interruzioni geometriche.

3.2 Compatibilità dell'automazione

Gli strumenti moderni si basano su:

• rilevamento dei bordi ottici

• Allineamento robotico

• Algoritmi di riconoscimento dell'orientamento

Notches offre:

• Indicazione angolare chiara

• Allineamento più rapido

• Rischio minore di errore di scelta

3.3 Sensibilità del processo GaN

Per l'epitaxia del GaN, gli errori di orientamento possono causare:

• Collegamento a gradini

• Relaxamento della tensione anisotropa

• Propagazione non uniforme dei difetti

La precisione e la ripetibilità delle tazze riducono questi rischi.

4Come identificare l'orientamento dei wafer nella pratica

4.1 Identificazione visiva

• Piatto: margine retto evidente

• Intaglio: piccolo taglio a forma di U o V

Tuttavia, l'identificazione visiva da sola non è sufficiente per il controllo del processo GaN.

4.2 Metodo di riferimento angolare

Una volta posizionata l'intaglio o il piano:

• Definire 0°

• Misurare gli spostamenti angolari intorno al wafer

• Indirizzi del processo di mappatura (litografia, linee di spaccatura, errore di taglio)

Questo è fondamentale quando si allinea:

• Direzione di crescita epitaxiale

• Strisce del dispositivo

• Strade per scrivere con il laser

4.3 Conferma radiografica o ottica (avanzata)

Per applicazioni ad alta precisione:

• XRD conferma l' orientamento del cristallo

• I metodi di anisotropia ottica verificano l'allineamento in piano

• Particolarmente importante per lo zaffiro non c-piano

5Considerazioni speciali per il GaN sul zaffiro

5.1 C-Plano Zaffiro

• Più comune per LED e dispositivi di alimentazione

• Intaglio generalmente allineato all'asse a o all'asse m

• Controlla la direzione del flusso passo passo nella crescita del GaN

5.2 Zaffiro non polare e semipolare

• a-piano, m-piano, r-piano zaffiro

• L'orientamento diventa critico, non facoltativo

• Interpretazione errata di taglia può completamente invalidare il substrato

In questi casi, l'intaglio è effettivamente parte della ricetta epitassiale.

6Errori comuni degli ingegneri

1. Supponendo che la direzione di taglio sia “standard” tra i fornitori

2. Trattamento dello zaffiro come del silicio (non è cubico)

3. Ignorando la direzione del taglio sbagliato codificata dalla tacca

4. Basandosi esclusivamente sull'ispezione visiva

5. Miscelazione di disegni tradizionali a base piatta con wafer a base di tacca

Ognuno di questi può introdurre un processo sottile ma fatale.

7Piatto o intaglio: cosa scegliere?

8Una prospettiva più ampia

Nel GaN sul zaffiro, la tacca o piatta non è una comodità, è una manifestazione fisica della cristallografia.

A scala atomica, la crescita del GaN dipende dai bordi di passo e dalla simmetria.
Sulla scala dei wafer, quelle stesse direzioni sono codificate come un'intaglio o un piatto.

Quello che sembra un piccolo taglio sul bordo è in realtà una mappa del cristallo sottostante.

9Una frase da portare via.

Nella tecnologia GaN-on-sapphire, identificare l'intaglio o il piatto non significa sapere dove inizia il wafer, ma sapere in quale direzione il cristallo vuole crescere.