蓝宝石衬底详细介绍

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1、宝石详细介绍蓝宝石的组成为氧化铝 (是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成 ,其晶体结构为六方晶格结构 从近紫外光(190中红外线都具有很好的透光性 外装置、高强度镭射镜片材料及光罩材料上，它具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高（ 2045 ）等特点，它是一种相当难加工的材料，因此常被用来作为光电元件的材料。目前超高亮度白 /蓝光 材料品质，而氮化镓磊晶品质则与所使用的蓝宝石基板表面加工品质息息相关，蓝宝石 (单晶 - 和 - 族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小，同时符合 晶制程中耐高温的要求，使得蓝宝石晶片成为制作白 /蓝 /绿光 下图则分别为蓝宝石的切面图 ;晶体结构

2、图上视图 ;晶体结构侧视图 ; 蓝宝石结晶面示意图蓝宝石结晶面示意图最常用来做 面 (0001)这个不具极性的面 ,所以 a)图从 b)图从 性表分子式 克 /立方厘米晶体结构 六方晶格晶格常数 a= c= (仅次于钻石 :10)熔点 2045沸点 3000热膨胀系数 10 s/g/m/k ( 100)折射率 36 /K(633光特性 T80% ( 5 m)介电常数 c), c)2 蓝宝石晶体的生长方法蓝宝石晶体的生长方法常用的有两种 :1:柴氏拉晶法 (简称 先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，再利用一单晶晶种接触到熔汤表面，在晶种与熔汤的固液界面上因温度差而形成过冷。于是熔汤开始在晶种表面凝

3、固并生长和晶种相同晶体结构的单晶。晶种同时以极缓慢的速度往上拉升，并伴随以一定的转速旋转，随着晶种的向上拉升，熔汤逐渐凝固于晶种的液固界面上，进而形成一轴对称的单晶晶锭 . 2:凯氏长晶法 (简称 大陆称之为泡生法 似，先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，再以单晶之晶种 (称籽晶棒 )接触到熔汤表面，在晶种与熔汤的固液界面上开始生长和晶种相同晶体结构的单晶，晶种以极缓慢的速度往上拉升，但在晶种往上拉晶一段时间以形成晶颈，待熔汤与晶种界面的凝固速率稳定后，晶种便不再拉升，也没有作旋转，仅以控制冷却速率方式来使单晶从上方逐渐往下凝固，最后凝固成一整个单晶晶碇 3 蓝宝石衬底加工流程蓝宝石基片的原材料

4、是晶棒 ,晶棒由蓝宝石晶体加工而成 蓝宝石晶体 晶棒晶棒 基片蓝宝石晶棒制造工艺流程蓝宝石晶棒加工流程晶体 晶棒长晶 : 利用长晶炉生长尺寸大且高品质的单晶蓝宝石晶体定向 : 确保蓝宝石晶体在掏棒机台上的正确位置 ,便于掏棒加工掏棒 : 以特定方式从蓝宝石晶体中掏取出蓝宝石晶棒滚磨 : 用外圆磨床进行晶棒的外圆磨削 ,得到精确的外圆尺寸精度品检 : 确保晶棒品质以及以及掏取后的晶棒尺寸与方位是否合客户规格机械加工蓝宝石基片制造工艺流程晶棒 基片定向 :在切片机上准确定位蓝宝石晶棒的位置 ,以便于精准切片加工切片 :将蓝宝石晶棒切成薄薄的晶片研磨 :去除切片时造成的晶片切割损伤层及改善晶片的平坦

5、度倒角 :将晶片边缘修整成圆弧状 ,改善薄片边缘的机械强度 ,避免应力集中造成缺陷抛光 :改善晶片粗糙度 ,使其表面达到外延片磊晶级的精度清洗 :清除晶片表面的污染物 (如 :微尘颗粒 ,金属 ,有机玷污物等 )品检 :以高精密检测仪器检验晶片品质 (平坦度 ,表面微尘颗粒等 ),以合乎客户要求机械加工4 蓝宝石基板应用种类广大外延片厂家使用的蓝宝石基片分为三种 :1:这主要是因为蓝宝石晶体沿 本相对较低、物化性能稳定 ,在2:半极性面 以提高发光效率 致 光效率会因此降低，发展非极性面 服这一物理现象，使发光效率提高。3:图案化蓝宝石基板 (成长 (蚀刻 (方式 ,在蓝宝石基板上设计制作出纳

6、米级特定规则的微结构图案藉以控制 可同时减少生长在蓝宝石基板上 善磊晶质量，并提升 加光萃取效率。1:1993年日本的赤崎勇教授与当时在日亚化学的中村修二博士等人，突破了 蓝宝石基板晶格不匹配（缓冲层）、 p 型材料活化等等问题后，终于在 1993 年底日亚化学得以首先开发出蓝光 使用 通过 术并不断加以改进蓝宝石基板与磊晶技术 ,提高蓝光的发光效率 ,同时 1997年开发出紫外 1999年蓝紫色 2001年开始提供白光 而奠定了日亚化学在 台湾紧紧跟随日本的 台湾 进而买来 之后台湾本土厂商又对蓝宝石晶体的生长和加工技术进行研究生产 ,通过自主研发 ,取得 基板 ,外延片的生产 ,外延片的加

7、工等等自主的生产技术能力 ,一步一步奠定了台湾在 目前大部分的蓝光 /绿光 /白光 使得蓝宝石基板有很大的普遍性 ,以美国 2:图案化蓝宝石基板(蚀刻 (在蓝宝石 湿式蚀刻 )的方式 ,在蓝宝石基板上设计制作出微米级或纳米级的具有微结构特定规则的图案 ,藉以控制 蓝宝石基板上的凹凸图案会产生光散射或折射的效果增加光的取出率 ),同时 减少生长在蓝宝石基板上 善磊晶质量，并提升 加光萃取效率。与成长于一般蓝宝石基板的 亮度增加了 70%以上 中美矽晶、合晶、兆晶，兆 达 ,价格逐渐稳定 ,而大尺寸 (如 6/8英寸 )的普通蓝宝石基板与 2英寸图案化蓝宝石基板处于成长期 ,价格也较高 ,其生产商

8、也是主推大尺寸与图案化蓝宝石基板 ,同时也积极增加产能 图 9:纳米图案化蓝宝石基板图3:膜具有自发极化和压电极化效应，导致薄膜内部 (有源层量子阱 )产生强大的内建电场， (坦克效应 )大大地降低了薄膜的发光效率 . 在一些非 如 面 )和其他一些特殊衬底 (如 铝酸锂 ;上生长的 上述由极化场引起的在发光器件中产生的负面效应将得到部分甚至完全的改善 宝石基板上，若把这类化合物成长于 使产生的内建电场平行于磊晶层，以增加电子电洞对复合的机率。因此，以氮化物磊晶薄膜为主的 比于传统的 将可有效解决 增加元件的发光强度。 最新消息据称非极性 由于无极性具有比传统 而许多国际大厂与研究单位都加大了对此类磊晶技术的研究与生产 宝石基板的需求与要求也是相应地增加