蓝宝石结晶面示意图
最常用来做GaN磊晶的是C面(0001)这个不具极性的面,所以GaN的极性将由制程决定
蓝宝石(Al2O3)特性表
分子式 |
Al2O3 |
密度 |
3.95-4.1克/立方厘米 |
晶体结构 |
六方晶格 |
晶格常数 |
a=4.785Å , c=12.991Å |
莫氏硬度 |
9 |
熔点 |
2045℃ |
沸点 |
3000℃ |
热膨胀系数 |
5.8×10 -6 /K |
比热 |
0.418W.s/g/k |
热导率 |
25.12W/m/k (@ 100℃) |
折射率 |
no =1.768 ne =1.760 |
dn/dt |
13x10 -6 /K(@633nm) |
透光特性 |
T≈80% (0.3~5μm) |
介电常数 |
11.5(∥c), 9.3(⊥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:
柴氏拉晶法(Czochralski method)之原理示意图
3 蓝宝石衬底加工流程
蓝宝石晶棒加工流程
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
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
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:C-Plane蓝宝石基板
2:R-Plane或M-Plane蓝宝石基板
3:图案化蓝宝石基板(Pattern Sapphire Substrate简称PSS)
1:C-Plane蓝宝石基板
2:图案化蓝宝石基板
(Pattern Sapphire Substrate简称PSS)
3:R-Plane或M-Plane蓝宝石基板
无极性面是指极性面法线方向上的面,而半极性面则是介于极性面和无极性面之间的面
5 蓝宝石基板的主要技术参数
项目 Item |
规格 Specifications |
材料 Material |
高纯度(> 99。996%) 单晶Al2O3, |
晶向 |
C轴(0001)±0.3° |
直径 Dismeter |
50.8±0.2mm |
厚度 |
330μm/430μm±25μm |
总厚度偏差 TTV |
<10μm |
翘曲度 |
<10μm |
定位面方向 Primary Flat Location |
A面(11-20)±0.5 |
定位边长 Primary Flat Length |
16±1.2mm |
正面 Front Surface |
epi-ready polished (外延开盒即用) |
表面粗糙度 Surface Roughness |
Ra<0.3nm |
背面 |
Ra=0.5~1.2μm |
包装 |
洁净室内真空冲氮包装 |
B:台湾中美矽晶制品制品股份有限公司C面2英寸蓝宝石基板技术参数
项目 Item |
规格 Specifications |
材料 Material |
高纯度单晶Al2O3, |
晶向 |
C面(0001)±0.3° |
对M轴偏离角度 Off-set Angle toward M-axis |
0.20 ± 0.05° |
对A轴偏离角度 Off-set Angle toward A-axis |
0.0 ± 0.1° |
直径 |
50.8±0.15mm |
厚度 |
430μm±15μm |
总厚度偏差 TTV |
<10μm |
表面总平整度TIR |
≦ 10μm |
弯曲度 |
≦ 15μm |
翘曲度 |
-10 ~ 0μm |
定位面方向 |
A面(11-20) |
定位面偏离角度Flat Off-set Angle |
0.0 ± 0.2° |
定位边长Primary Flat Length |
16±0.5mm |
表面粗糙度Frontside Surface Roughness |
RA≦ 3Å(即Ra≦0.3nm) |
背面粗糙度 |
Ra=0.5~1.0μm |
包装 |
洁净室内真空冲氮包装 |
项目 Item |
规格 Specifications |
材料 |
高纯度单晶Al2O3 >99.99% |
晶向 |
C轴(0001)± 0.2° |
直径 |
50.8±0.15mm |
厚度 |
330μm/430μm±25μm |
总厚度偏差 TTV |
≦ 25μm |
翘曲度 |
≦ 20μm |
定位边方向 |
A轴(11-20)± 0.3° |
定位边长Primary Flat Length |
16±1.5mm |
正面 |
精细抛光(开盒即用) finishing polishing epi-ready |
表面粗糙度Surface Roughness(Ra) |
Ra<1nm |
背面 |
精细研磨 Fine grind Rmax 5-10 µm |
包装 |
100级洁净室冲氮包装5/10/25片盒装 |
项目 Item |
规格 Specifications |
材料 |
高纯度单晶Al2O3 >99.99% |
晶向 |
C轴(0001)± 0.2° |
直径 |
50.8±0.1mm |
厚度 |
330μm/430μm±25μm |
总厚度偏差 TTV |
≦ 10μm |
翘曲度 |
≦ 5μm |
定位边方向 |
A轴(11-20)± 0.3° |
定位边长Primary Flat Length |
16±0.8mm |
正面 |
精细抛光(开盒即用) finishing polishing epi-ready |
表面粗糙度Surface Roughness(Ra) |
Ra<0.3nm |
背面 |
精细研磨 Fine grind Ra<1µm或80/50polishing |
包装 |
100级洁净室冲氮包装25片盒装 |