最新LED用蓝宝石衬底.

1、LED蓝宝石衬底i：蓝宝石详细介绍盔宝仆的组成为氧化铝(A1QJ，是由三个氧原犷和两个铝原/以共价键 些式结合而成，英晶体结构刃六方晶格结构它常被应用的切Ifli冇A- Plane, C-Plane及R-Plane.山丁蓝宝石的光学穿透带很宽，从近紫外光(190nm)到中红外线都具有很好的透光性因此被大量用在光学元件、红 外装置、高强度镭射镜片材料及光罩材料上,它具有高声速.耐高漏、 抗腐蚀-Bi硬度、高透光性、熔点奇(2045D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d/ffi光LED的品质取决丁氮化傢磊品(GaN)的材料品质.而氮化傢磊品品质则 与所使

2、用的蓝宝右基板衣面加工品质息息相关蓝宝们(单li/iAlA )Cft*与III- V和II-VI族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小,同时符合GaN磊 品制程中耐高温的要求,使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光LED的关键 材料.卜图则分別为蓝宝仃的切而图；晶体结构图上视图；品体结构侧视图:AlQs分Z结构图；益宝仃结晶血示意图A1Q分Z结构图晶体结构国上视图蓝宝荷切面图c-Aws晶体结构侧视图蓝宝石结晶面示意图最常用来做GaN需品的是5i(0001)这个不具极性的I叭所以GaN的极性 将由制程决定(a)图从C轴俯看(b)图从C轴侧看蓝宝石(Al203)特性表分子式AO3密度3. 98克/立方厘米晶

3、体结构六方晶格晶格常数a=4. 785人,c=12. 991A莫氏硬度9(仅次于钻石：10)熔点20459沸点3000 r热膨胀系数5.8X10 -6 ZK比热0.418W. s/g/k热导率25. 12W/i)/k (0 1009)折射率no =1. 768 ne =1. 760dn/dt13x10 T /K(e633nm)透光特性T=80% (0. 35p m)介电常数11. 5(/7c), 9. 3(c)( ( (C) )(0001)2蓝宝石晶体的生长方法蓝宝石晶体的牛长方法常川的冇三种：1:提拉法(Czochralski method),简称CZ法先将原料加热至熔点后熔化形 成熔体，再

4、利用 m晶籽晶接触到熔体衣面，在籽晶与熔体的固液界面上因 温度差而形成过冷。于是熔体开始在籽晶表面凝固并生长和籽晶相同品体结 构的单晶。籽晶同时以极缓慢的速度往I拉升，并伴随以一定的转速旋转， 随右籽品的向上拉升，熔体逐渐凝固于籽品的液固界面上，进而形成轴对 称的单晶晶锭品体生长示惠图如卜：提拉法(Czochralski ethod)之原理示意图Seed Crvstal2:泡生法(Kyropoulos method),简称KY法, 其原理 与提拉法(Czochralsk imet hod)类似先将原料加热 至熔点后熔化形成熔体，再以单品Z籽晶(SeedCrystal.又称籽晶棒)接触到熔体农面

5、,在籽 晶与熔体的固液界面上开始生长和籽晶相同屈体结构 的单晶，晶种以极缓慢的速度往上拉升.但在品种往I拉晶 段时间以形成品颈，待惨体与籽晶界面的凝 固速率稳定丿二 杠品便不M拉升，也没何件旋传，仅 以控制冷却速率方式來使单晶从I方逐渐往卜凝固， 最后;疑固成幣个单晶品锭.晶体4:氏示意图如凯氏長晶法(Kyropoulos method)之原理示意图nlPumping ySeedCrucibleHeatingUnit 3:热交换法(Heat Exchanger Method)，简称HEM法，在热交换法生长 监宝右品体的过程屮.上11圳底部放置籽品的地方是低泪区，当圳中 的原料全部淞化后.籽晶除

6、接触熔体处略融外，N余部分保持不变。随苕调节通入的氮气流呈逐渐增人，低温区逐渐向上扩人，熔体门上 部的需温I乂至卜部的低温区行成了 个温度梯度分血，其梯度的人小 与通入的氧气屋有关。固液界血的位置产生了 个口下向I:的推移过 程，实现了品体生氏。冈为温度的分布与直力场相反，人1而熔体中没 有对流作用发生,保证了品体在稳定状态下生长,有利于获得高质量 的蓝宝石晶体。品体生长示意图如卜：itro热交换法生长蓝宅石晶体原理示意1炉体2保温屏.3上盖.4旬圳.5籽晶.6热交换器.7催管,8真空泵,9氨气,10热电偶,笛高温计3蓝宝石衬底加工流程蓝宝石基片的原材料是晶棒，晶棒山蓝宝石晶 体加工而成其相关制造流程如下：蓝宝石晶棒制造工艺流程銘宝石品棒加I流程利用丘晶炉生长尺寸大且高品质的单晶蓝宝石晶体确保益宝仃品体在掏悸机台上的疋确位宜，便J掏林加匸以m式从蓝卞石晶体小掏取出蓝宝石晶祥用外関暗床进行品棒的外圆磨削,得到粘确的外圆尺寸梢度晶体晶棒确保晶朴胡质以及以及掏取施的晶桂尺寸与方位是否合客八规格蓝宝石基片制造工艺流程定向:在切片机上准确泄位蓝宝石晶棒的位置,以便于梢准切片加工4:将蓝宝石阳棒切成薄的晶丿v研磨：左除切片时造成的品片切割损伤丿丄及改善品片的半坦度 旦倒角：将晶片边缘修楼成圆弧状改弁薄片边缘的机械强度，避免 Z