LED外延藍寶石基板(襯底)詳細介紹

文章來源:恒光電器

發布時間:2014-04-07

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 藍寶石詳細介紹

    下圖則分別為藍寶石的切面圖;晶體結構圖上視圖;晶體結構側視圖; Al2O3分之結構圖;藍寶石結晶面示意圖


 

藍寶石結晶面示意圖

最常用來做GaN磊晶的是C面(0001)這個不具極性的面,所以GaN的極性將由制程決定   

 

藍寶石(Al2O3)特性表

分子式

Al2O3

密度

3.95-4.1克/立方厘米

晶體結構

六方晶格

晶格常數

a=4.785Å , c=12.991Å

莫氏硬度

9      (僅次于鉆石:10)

熔點

2045℃

沸點

3000℃

熱膨脹系數

5.8×10 -6 /K 

比熱

0.418W.s/g/k 

熱導率

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) 

介電常數

11.5(∥c), 9.3(⊥c) 

2 藍寶石晶體的生長方法

藍寶石晶體的生長方法常用的有兩種:

    1:柴氏拉晶法(Czochralski method),簡稱CZ法.先將原料加熱至熔點后熔化形成熔湯，再利用一單晶晶種接觸到熔湯表面，在晶種與熔湯的固液界面上因溫度差而形成過冷。于是熔湯開始在晶種表面凝固并生長和晶種相同晶體結構的單晶。晶種同時以極緩慢的速度往上拉升，并伴隨以一定的轉速旋轉，隨著晶種的向上拉升，熔湯逐漸凝固于晶種的液固界面上，進而形成一軸對稱的單晶晶錠.

    2:凱氏長晶法(Kyropoulos method),簡稱KY法,大陸稱之為泡生法.其原理與柴氏拉晶法(Czochralskimethod)類似，辦公照明，先將原料加熱至熔點后熔化形成熔湯，再以單晶之晶種(SeedCrystal，又稱籽晶棒)接觸到熔湯表面，在晶種與熔湯的固液界面上開始生長和晶種相同晶體結構的單晶，晶種以極緩慢的速度往上拉升，但在晶種往上拉晶一段時間以形成晶頸，CE認證，待熔湯與晶種界面的凝固速率穩定后，晶種便不再拉升，建筑照明，也沒有作旋轉，僅以控制冷卻速率方式來使單晶從上方逐漸往下凝固，最后凝固成一整個單晶晶碇.

    兩種方法的晶體生長示意圖如下:

柴氏拉晶法(Czochralski method)之原理示意圖

3 藍寶石襯底加工流程

     藍寶石基片的原材料是晶棒,晶棒由藍寶石晶體加工而成.其相關制造流程如下:

                        藍寶石晶棒制造工藝流程
藍寶石晶棒加工流程
 

長晶: 利用長晶爐生長尺寸大且高品質的單晶藍寶石晶體

定向: 確保藍寶石晶體在掏棒機臺上的正確位置,便于掏棒加工

掏棒: 以特定方式從藍寶石晶體中掏取出藍寶石晶棒

滾磨: 用外圓磨床進行晶棒的外圓磨削,得到精確的外圓尺寸精度

品檢: 確保晶棒品質以及以及掏取后的晶棒尺寸與方位是否合客戶規格

定向:在切片機上準確定位藍寶石晶棒的位置,以便于精準切片加工

切片:將藍寶石晶棒切成薄薄的晶片