А.сапфировая пластинкаКристаллическая ориентация, внутренние пузырьки, включения, низкоугольные границы зерна,трещины и остаточные нагрузки уже существуют внутри сапфирового шарика и могут определить, производит ли низовая обработка первичные пластины или чрезмерный лом.
Проверка шарика перед разделкой и нарезанием помогает производителям избежать обработки дефектных участков, выбрать правильное направление резки и оценить фактическое количество полезных пластинок.
В этой статье объясняются основные пункты проверки сапфировых шариков, общие методы проверки и взаимосвязь между качеством шариков и конечным урожаем вафли.
![]()
Синтетический сапфир представляет собой однокристаллический оксид алюминия, Al2O3. Он сочетает в себе высокую твердость, химическую устойчивость, тепловую устойчивость и оптическую передачу, что делает его подходящим для:
Выращивание большого сапфирового кристалла не гарантирует, что весь шар может быть преобразован в полезные пластинки.вывих или отклонение ориентации.
Исследования крупных сапфировых шариков показали, что пузыри, включения и двойная преломляемость напряжения могут быть сконцентрированы вблизи периферийных областей, а не равномерно распределены по всему кристаллу.Это делает пространственный осмотр и картографирование дефектов более полезными, чем один результат прохождения/отказаИсследование роста больших сапфировых шариков и распределения дефектов
Инспекция до обработки позволяет производителям:
Упрощенный процесс производства сапфировых пластин включает:
Если ось натяжения не соответствует правильному положению, то все пластины, вырезанные из ядра, могут иметь недопустимую ошибку ориентации.Если внутренняя трещина пропускается, он может распространяться во время нарезания и разрушать несколько пластин.
Ориентация кристаллов является одним из первых параметров, которые должны быть подтверждены перед разбивкой или нарезанием.
Сапфир имеет тригональную кристаллическую структуру и является анизотропным. Его механическое, оптическое и обрабатывающее поведение варьируется в зависимости от кристаллографического направления.
| Ориентация | Общая обозначение | Типичные приложения |
|---|---|---|
| С-плоскость | (0001) | Светодиоды, эпитаксии GaN, полупроводниковые субстраты |
| А-плоскость | (11-20) | Неполярная эпитаксия и специализированное оптическое применение |
| Р-плоскость | (1-102) | Кремний на сапфире и электронные приложения |
| М-плоскость | (10-10) | Неполярные исследования ГаН и специализированные устройства |
С-плоскость сапфира широко используется для светодиодов на основе GaN и полупроводниковой эпитаксии.в то время как A-плоскость и M-плоскость используются в приложениях, которые выигрывают от неполярных кристаллических поверхностей.
Ориентация кристаллов обычно измеряется с помощью рентгеновских методов.
Общие методы включают:
Одно измерение ориентации может быть недостаточным для большого шарика.Средний и хвостовой концы могут помочь определить ориентационный дрейф или регионы, затронутые низкими углами границ.
Допустимая толерантность ориентации зависит от конечного применения.
В докладе об инспекции следует проводить различие между:
Угол отсека и направление отсека не должны объединяться в одно неоднозначное значение.
Пузыри - это внутренние дефекты, похожие на пустоту, которые могут образовываться во время роста кристалла сапфира.
Исследования производства сапфира показывают, что inclusions пузырей, вывихы и низкоугольные границы зерна являются важными дефектами сыпучих кристаллов.Их образование тесно связано с условиями плавления и формой и устойчивостью плавильного интерфейсаОбзор интерфейса плавильного кристалла в производстве сапфира
На образование пузырей могут влиять:
Точный механизм зависит от метода роста кристаллов и условий печи.
Пузырь может влиять как на оптические, так и на полупроводниковые пластины.
Возможные последствия включают:
Глубоко закопанный пузырь может казаться безобидным в шарике, но после того, как шарик разрезан, он становится открывающейся ямой.
В зависимости от размера шариков и оптического состояния, для проверки пузырей могут использоваться:
Дефекты должны регистрироваться по расположению, размеру и плотности. Простое утверждение, такое как "нет видимых пузырей", трудно проверить, если не определены условия освещения и порог обнаружения.
Инклюзии - это твердые инородные фазы или области, состав которых отличается от окружающего сапфирового кристалла.
Потенциальные источники включают:
Включения могут появляться в виде темных точек, отражающих частиц, облачных областей или центров рассеяния.
Даже небольшие пробои могут стать причиной неисправности при резке и полировании, потому что сапфир твердый, но хрупкий.Местные различия в тепловом расширении или механических свойствах создают напряжение вокруг включения.
Для оптического сапфира инклюзии уменьшают качество передачи и прозрачность диафрагмы.
Сапфировые шарики могут развивать трещины во время роста, охлаждения, отжига, транспортировки или предварительной обработки.
Некоторые трещины легко видны, в то время как другие могут быть обнаружены только при направленном освещении или неразрушающем испытании.
Небольшая трещина вблизи края шарика может распространяться во время:
Если трещина достигает планируемой области ядра, окружающий объем следует исключить или отнести к менее требовательному продукту.
Перерезание трещины без первоначального нанесения на нее карты может повредить режущую проволоку, вызвать разрыв вафры и загрязнение оборудования обработки фрагментами.
Остаточное напряжение является еще одним важным параметром качества шариков.
Стресс может быть следствием:
Остатковое напряжение может вызвать:
Исследования показали, что нерегулярное изношение во время ранней обработки сапфировых пластин может повлиять на механически сформированную пластинку.Таким образом, стресс Буле и стресс, вызванный обработкой, должны рассматриваться как отдельные, но взаимодействующие факторы.Исследование формирования лука при переработке сапфировых пластин
Сапфир является оптически анизотропным, поэтому оценка напряжения требует соответствующей конфигурации проверки для выбранного кристаллографического направления.
Поляроскоп или установка с перекрестным поляризатором может выявить оптические шаблоны, связанные со стрессом.
Система контроля должна определять:
Для скрининга полезна качественная проверка поляризованным светом, но для количественной оценки напряжения могут потребоваться калиброванные фотоэластические измерения, спектроскопия Рамана или другие специализированные методы..
Буль, предназначенная для одного кристалла, может содержать соседние области с небольшой кристаллографической дезориентацией.
Их трудно определить при обычном визуальном осмотре, но они могут влиять на:
Рентгеновская топография, ориентационное отображение или методы офорта могут помочь обнаружить эти границы.
Если низкоугольная граница пересекает запланированное ядро, то пластины, вырезанные из этой области, могут показывать различную кристаллическую ориентацию на одной поверхности.Такие пластинки могут быть непригодны для требовательных эпитаксиальных применений, даже если они кажутся оптически прозрачными.
Их плотность и распределение зависят от условий роста кристалла, теплового напряжения и метода роста.
Вывих может повлиять на:
Методы проверки могут включать:
Не каждое применение требует одного и того же предела плотности дислокации.Оптические окна, светодиодные подложки и исследовательские пластины могут иметь различные критерии приемлемости.
Прежде чем рассчитать урожайность, необходимо точно измерить физические размеры шариков.
К важным измерениям относятся:
Большие номинальные размеры шариков могут вводить в заблуждение, если для достижения целевого диаметра ядра необходимо удалить значительную наружную зону.
Карта диаметра вдоль длины шарика помогает определить, где можно извлечь полноразмерное цилиндрическое ядро.
Практическая карта шариков сочетает в себе информацию о измерениях, кристаллографии и дефектах.
Каждый дефект может быть зарегистрирован с помощью:
Эта карта позволяет инженерам выбирать местонахождение ядра и направление резки, которые максимизируют полезный материал.
В некоторых случаях наиболее ценным результатом является не одно большое ядро.
Простое теоретическое количество пластинок можно оценить, используя:
Не используемый. Не используемый.
где:
Первоначальная толщина ломты должна включать в себя достаточное количество:
Эта формула предоставляет только оценку планирования, не включая разрыв, исключение краев, отклонения ориентации или потери качества поверхности.
Более реалистичную оценку можно выразить следующим образом:
Yusable=Ycore×Yslice×Ylap×Ypolish×Yfinal inspectionY_\text{usable}= Y_\text{core} \times Y_\text{slice} \times Y_\text{lap} \times Y_\text{polish} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection}\times Y_\text{core} \times Y_\text{slice} \times Y_\text{lap} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text}
Каждая производительность процесса должна основываться на фактических производственных данных по классу шариков, диаметру пластины, ориентации и требуемой спецификации.
| Стадия обработки | Типичные причины потери урожая |
|---|---|
| Выбор булей | Пузыри, включения, напряжение, ошибка ориентации |
| Корневища | Трещины, недостаточный диаметр, не централизованное ядро |
| Нарезка | Потеря резки, сломанные ломтики, распространение трещин |
| Лапирование | Потеря толщины, отломки, неравномерное удаление |
| Полировка | Поверхностные ямы, царапины, чрезмерное удаление |
| Заключительная проверка | TTV, дуг, варп, ориентация или отторжение поверхности |
Используемая урожайность должна измеряться количеством пластин, соответствующих окончательной спецификации, а не просто количеством произведенных ломтиков.
Предположим, что сапфирное ядро имеет измеренную полезную длину 120 мм после исключения семенного конца, хвостового конца и дефектных областей.
Если планируемая толщина нарезки равна 0,75 мм и эффективная потеря нарезки равна 0,20 мм, теоретическая производительность равна:
Нтеоретический=1200.75+0.20≈126N_\text{теоретический}= \frac{120}{0.75+0.20} \approx126
Если совокупная урожайность ниже по производству составляет 85%, предполагаемое количество приемлемых пластин становится приблизительно:
126×0,85≈107126\кратно 0,85\приблизительно107
Фактическая проницаемость, допустимость обработки и урожайность в дальнейшем зависит от оборудования для резки, диаметра пластины, ориентации кристаллов и окончательной спецификации.
| Инспекционный пункт | Типичный мет
Подробности блога
Дом
Блог
Проверка сапфировых булей перед обработкой пластин: кристаллическая ориентация, дефекты пузырей, стресс и полезная производительностьПроверка сапфировых булей перед обработкой пластин: кристаллическая ориентация, дефекты пузырей, стресс и полезная производительностьА.сапфировая пластинкаКристаллическая ориентация, внутренние пузырьки, включения, низкоугольные границы зерна,трещины и остаточные нагрузки уже существуют внутри сапфирового шарика и могут определить, производит ли низовая обработка первичные пластины или чрезмерный лом. Проверка шарика перед разделкой и нарезанием помогает производителям избежать обработки дефектных участков, выбрать правильное направление резки и оценить фактическое количество полезных пластинок. В этой статье объясняются основные пункты проверки сапфировых шариков, общие методы проверки и взаимосвязь между качеством шариков и конечным урожаем вафли.
Зачем проверять сапфир перед обработкой пластин?Синтетический сапфир представляет собой однокристаллический оксид алюминия, Al2O3. Он сочетает в себе высокую твердость, химическую устойчивость, тепловую устойчивость и оптическую передачу, что делает его подходящим для:
Выращивание большого сапфирового кристалла не гарантирует, что весь шар может быть преобразован в полезные пластинки.вывих или отклонение ориентации. Исследования крупных сапфировых шариков показали, что пузыри, включения и двойная преломляемость напряжения могут быть сконцентрированы вблизи периферийных областей, а не равномерно распределены по всему кристаллу.Это делает пространственный осмотр и картографирование дефектов более полезными, чем один результат прохождения/отказаИсследование роста больших сапфировых шариков и распределения дефектов Инспекция до обработки позволяет производителям:
От сапфировой булы до готовой вафлиУпрощенный процесс производства сапфировых пластин включает:
Если ось натяжения не соответствует правильному положению, то все пластины, вырезанные из ядра, могут иметь недопустимую ошибку ориентации.Если внутренняя трещина пропускается, он может распространяться во время нарезания и разрушать несколько пластин. Подтверждение кристаллической ориентацииОриентация кристаллов является одним из первых параметров, которые должны быть подтверждены перед разбивкой или нарезанием. Сапфир имеет тригональную кристаллическую структуру и является анизотропным. Его механическое, оптическое и обрабатывающее поведение варьируется в зависимости от кристаллографического направления.
Общие ориентации сапфировых пластин
С-плоскость сапфира широко используется для светодиодов на основе GaN и полупроводниковой эпитаксии.в то время как A-плоскость и M-плоскость используются в приложениях, которые выигрывают от неполярных кристаллических поверхностей. Методы проверки ориентацииОриентация кристаллов обычно измеряется с помощью рентгеновских методов. Общие методы включают:
Одно измерение ориентации может быть недостаточным для большого шарика.Средний и хвостовой концы могут помочь определить ориентационный дрейф или регионы, затронутые низкими углами границ. Ориентация ТолерантностьДопустимая толерантность ориентации зависит от конечного применения. В докладе об инспекции следует проводить различие между:
Угол отсека и направление отсека не должны объединяться в одно неоднозначное значение. Дефекты пузырьков в сапфировых буляхПузыри - это внутренние дефекты, похожие на пустоту, которые могут образовываться во время роста кристалла сапфира. Исследования производства сапфира показывают, что inclusions пузырей, вывихы и низкоугольные границы зерна являются важными дефектами сыпучих кристаллов.Их образование тесно связано с условиями плавления и формой и устойчивостью плавильного интерфейсаОбзор интерфейса плавильного кристалла в производстве сапфира Почему образуются пузыриНа образование пузырей могут влиять:
Точный механизм зависит от метода роста кристаллов и условий печи. Почему пузыри важныПузырь может влиять как на оптические, так и на полупроводниковые пластины. Возможные последствия включают:
Глубоко закопанный пузырь может казаться безобидным в шарике, но после того, как шарик разрезан, он становится открывающейся ямой. Методы проверки пузырейВ зависимости от размера шариков и оптического состояния, для проверки пузырей могут использоваться:
Дефекты должны регистрироваться по расположению, размеру и плотности. Простое утверждение, такое как "нет видимых пузырей", трудно проверить, если не определены условия освещения и порог обнаружения. Включения и чужеродный материалИнклюзии - это твердые инородные фазы или области, состав которых отличается от окружающего сапфирового кристалла. Потенциальные источники включают:
Включения могут появляться в виде темных точек, отражающих частиц, облачных областей или центров рассеяния. Даже небольшие пробои могут стать причиной неисправности при резке и полировании, потому что сапфир твердый, но хрупкий.Местные различия в тепловом расширении или механических свойствах создают напряжение вокруг включения. Для оптического сапфира инклюзии уменьшают качество передачи и прозрачность диафрагмы. Трещины и повреждения подповерхностиСапфировые шарики могут развивать трещины во время роста, охлаждения, отжига, транспортировки или предварительной обработки. Общие типы трещин
Некоторые трещины легко видны, в то время как другие могут быть обнаружены только при направленном освещении или неразрушающем испытании. Почему небольшие трещины опасныНебольшая трещина вблизи края шарика может распространяться во время:
Если трещина достигает планируемой области ядра, окружающий объем следует исключить или отнести к менее требовательному продукту. Перерезание трещины без первоначального нанесения на нее карты может повредить режущую проволоку, вызвать разрыв вафры и загрязнение оборудования обработки фрагментами. Остатковый стресс и стрессовое нарушениеОстаточное напряжение является еще одним важным параметром качества шариков. Стресс может быть следствием:
Последствия стрессаОстатковое напряжение может вызвать:
Исследования показали, что нерегулярное изношение во время ранней обработки сапфировых пластин может повлиять на механически сформированную пластинку.Таким образом, стресс Буле и стресс, вызванный обработкой, должны рассматриваться как отдельные, но взаимодействующие факторы.Исследование формирования лука при переработке сапфировых пластин Инспекция поляризованным светомСапфир является оптически анизотропным, поэтому оценка напряжения требует соответствующей конфигурации проверки для выбранного кристаллографического направления. Поляроскоп или установка с перекрестным поляризатором может выявить оптические шаблоны, связанные со стрессом. Система контроля должна определять:
Для скрининга полезна качественная проверка поляризованным светом, но для количественной оценки напряжения могут потребоваться калиброванные фотоэластические измерения, спектроскопия Рамана или другие специализированные методы.. Границы зерна с низким угломБуль, предназначенная для одного кристалла, может содержать соседние области с небольшой кристаллографической дезориентацией. Их трудно определить при обычном визуальном осмотре, но они могут влиять на:
Рентгеновская топография, ориентационное отображение или методы офорта могут помочь обнаружить эти границы. Если низкоугольная граница пересекает запланированное ядро, то пластины, вырезанные из этой области, могут показывать различную кристаллическую ориентацию на одной поверхности.Такие пластинки могут быть непригодны для требовательных эпитаксиальных применений, даже если они кажутся оптически прозрачными. Вывих и качество кристалловИх плотность и распределение зависят от условий роста кристалла, теплового напряжения и метода роста. Вывих может повлиять на:
Методы проверки могут включать:
Не каждое применение требует одного и того же предела плотности дислокации.Оптические окна, светодиодные подложки и исследовательские пластины могут иметь различные критерии приемлемости. Размерное осмотр булыПрежде чем рассчитать урожайность, необходимо точно измерить физические размеры шариков. К важным измерениям относятся:
Большие номинальные размеры шариков могут вводить в заблуждение, если для достижения целевого диаметра ядра необходимо удалить значительную наружную зону. Карта диаметра вдоль длины шарика помогает определить, где можно извлечь полноразмерное цилиндрическое ядро. Картографирование булы перед кореномПрактическая карта шариков сочетает в себе информацию о измерениях, кристаллографии и дефектах. Каждый дефект может быть зарегистрирован с помощью:
Эта карта позволяет инженерам выбирать местонахождение ядра и направление резки, которые максимизируют полезный материал. В некоторых случаях наиболее ценным результатом является не одно большое ядро. Вычисление теоретической производительности пластинкиПростое теоретическое количество пластинок можно оценить, используя: Не используемый. Не используемый. где:
Первоначальная толщина ломты должна включать в себя достаточное количество:
Эта формула предоставляет только оценку планирования, не включая разрыв, исключение краев, отклонения ориентации или потери качества поверхности. Оценка полезного урожаяБолее реалистичную оценку можно выразить следующим образом: Yusable=Ycore×Yslice×Ylap×Ypolish×Yfinal inspectionY_\text{usable}= Y_\text{core} \times Y_\text{slice} \times Y_\text{lap} \times Y_\text{polish} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection}\times Y_\text{core} \times Y_\text{slice} \times Y_\text{lap} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text{final inspection} \times Y_\text} Каждая производительность процесса должна основываться на фактических производственных данных по классу шариков, диаметру пластины, ориентации и требуемой спецификации. Основные причины потери урожая
Используемая урожайность должна измеряться количеством пластин, соответствующих окончательной спецификации, а не просто количеством произведенных ломтиков. Пример планирования урожайностиПредположим, что сапфирное ядро имеет измеренную полезную длину 120 мм после исключения семенного конца, хвостового конца и дефектных областей. Если планируемая толщина нарезки равна 0,75 мм и эффективная потеря нарезки равна 0,20 мм, теоретическая производительность равна: Нтеоретический=1200.75+0.20≈126N_\text{теоретический}= \frac{120}{0.75+0.20} \approx126 Если совокупная урожайность ниже по производству составляет 85%, предполагаемое количество приемлемых пластин становится приблизительно: 126×0,85≈107126\кратно 0,85\приблизительно107 Фактическая проницаемость, допустимость обработки и урожайность в дальнейшем зависит от оборудования для резки, диаметра пластины, ориентации кристаллов и окончательной спецификации. Методы проверки и их роль
|
|---|