Wzrost i obróbka monokryształów szafiru o średnicach 1'' i 2''

• Autorzy: Hofman W. , Kisielewski J.

Warianty tytułu

EN

Growth and machining of 1'' and 2'' of saphire crystals

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy omówiono warunki krystalizacji oraz cykl operacji obr6bczych prowadzących do przetworzenia 1" i 2" krysztat6w szafiru as grown orientacji (0001) na jednostronnie polerowane płytki podłożowe przygotowane do osadzania warstw epitaksjalnych. Z uwagi na wysoką temperaturę topnienia (~2054°C) i dużą twardość (2200 kG/mm2) szafiru należało rozwiązać szereg trudnych zagadnień technicznych, wymagających nowatorskiego podejścia. W zakresie wzrostu kryształu kluczowym problemem okazało się opracowanie odpowiedniego układu termoizolacyjnego generującego niskogradientowe pole temperatur nad cieczą.. Zastosowanie relatywnie dużego, czynnego dogrzewacza irydowego okazało się wysoce efektywne w tym względzie. Natomiast w zakresie obrobki najtrudniejszą operacji okazało się ciecie kryształu na płytki. Problem ten rozwiązano minimalizując odcinek bieżącego kontaktu krawędzi tnącej z kryształem (< 1 mm) oraz maksymalizując kąt natarcia krawędzi na wałek szafirowy. Zaproponowany sposób zawęził grubości ciętych płytek do zakresu 0.6 -r 0.7 mm poprawiając tym samym wydajność całego cyklu. Najbardziej czasochłonnym zabiegiem było pocieniająco - wyrównujące szlifowanie po-wierzchni płytek przed polerowaniem. Uzyskane podłoża spełniały wymagania w zakresie parametrów kształtu oraz jakości powierzchni przeznaczonej do epitaksji.

EN

This paper describes the crystallization conditions and the cycle of machining operation that lead to processing of as grown (0001) sapphire crystals into 1" and 2" epiready substrate wafers. On account of high melting temperature (~2054°C) and high hardness (2200 kG/mm2) of sapphire material, several difficult technical problems had to be solved by applying an innovative approach. All work connected with crystal growth was aimed at reduction of temperature gradients above melt what could be achieved by using relative large active afterheater coupled with Ir crucible. On the other hand, slicing of crystal into thin wafers appeared to be the most difficult opera tion among all connected with machining. This difficulty was overcome by applying an original cutting technique that was based on minimization of current contact length between cutting edge and crystal and maximization of tool rake on sapphire cylinder. Above technique permits to reduce wafer thickness to 0.6 - 0.7 mm and allow to rice a yield of cycle considerably. The coarse and fine lapping operations of wafer faces were the most time consumming. All fabricated substrates showed proper shape and good quality of polishing surfaces.

Słowa kluczowe

PL

monokryształ; krystalizacja; szafir

EN

single crystal; crystallization; sapphire

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 31, nr 3-4
• Strony: 5--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Hofman W.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Ul. Wólczyńska 133 01-919 Warszawa

autor

Kisielewski J.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Ul. Wólczyńska 133 01-919 Warszawa

Bibliografia

• [1] Pajączkowska A., Reiche P., Klimm D.: Bulk growth of MgO, Al2O3, MgAl2O4, LiAlO2, LiGaO2, NdGaO3 and SrLaGaO4. Encyclopedia of Materials: Science and Technology, (w druku 2001)
• [2] Standard for 2 incli sapphire substrates, SEMI M3.2-91© SEMI M3-1296, 1978, 1993, 1996
• [3] Sapphire substrate for gallium nitride applications, Johnson Matthey Electronics USA
• [4] Łukasiewicz T., Kisielewski J., Hofman W., Świrkowicz M., Szyrski W., Kaczmarek B., Sass J., Mazur K., Wagner A.: Opracowanie warunków wytwarzania płytek szafiru (Al2O3) do zastosowania jako podłoże pod warstwy azotku galu (GaN), Instytut Technologii Ma-teriałów Elektronicznych, Warszawa 1999
• [5] Winter, Anwendungstechnische Information, „Trennen von Synthetischen Saphir O = 13 mm in 1.2 mm starke Plattchen"
• [6] Jacksen N.: Materials and technology of wafering. Solid State Technology, July, 1985
• [7] Lane R.L.: ID slicing technology for large diameters. Solid State Technology, July, 1985
• [8] Büttner A.: Cutting sapphire with annular saw blades. Industrial Diamond Review, 37 1977, 2
• [9] Lux B.: Crystal Processing , Prospectus of IKZ, Beriin, 1998
• [10] PN-85/M-59108, Ścierniwo supertwarde, skład ziarnowy