Manufacturing Technology

蓝宝石陶瓷基板加工工艺流程

蓝宝石陶瓷基板是一种透明的单晶氧化铝材料，其具有卓越的化学稳定性和出色的机械、热学和光学特性。作为原材料，其性能大大优于玻璃、石英和其他大批量生产的透明材料。 由于目前的LED工艺，蓝宝石陶瓷衬底受到硅衬底和GaN衬底的挑战，但应考虑成本和产量。蓝宝石陶瓷作为一种重要的工艺晶体，已广泛应用于科技、国防和民用工业等诸多领域。

今天，随着LED照明的新应用正在推动正确性、寿命和稳定性的极限，蓝宝石陶瓷衬底上的LED蚀刻提出了新的要求。量子效率的提高正在推动需要额外蚀刻要求的新的垂直结构。蚀刻这些结构具有独特的高温要求，实现了比传统方法高10倍的吞吐量。虽然大多数公司使用干法蚀刻工艺来创建图案化表面，但干法蚀刻也有其缺点，包括加工设备成本高、吞吐量低和可扩展性差。

一、 蓝宝石陶瓷基板的加工技术。

首先，对于蓝宝石陶瓷基板，要经过切割、粗磨、精磨、抛光等几道工序，才能成为合格的基板。以2英寸的蓝宝石为例。

1. 粗铸：切割后的蓝宝石表面非常粗糙，需要进行粗铸以修复更深的划痕，提高整体平整度。该步骤主要采用50～80um的B4C加冷却液进行磨削，磨削后的表面粗糙度约为1um。

2. 精细铸造：下一步是更精细的加工，因为它直接关系到最终产品的产量和质量。目前标准化的2英寸蓝宝石衬底的厚度为430um，因此精细抛光的总去除量约为30um。考虑到去除率和最终表面粗糙度Ra，该工艺主要采用聚晶金刚石液和树脂锡盘进行磨削。

3. 切割：切割是将蓝宝石水晶条通过线切割机切割成厚度约500um的。这个过程中，金刚石线锯是最主要的消耗品，主要来自日本、韩国和台湾地区。

4. 抛光：虽然多晶金刚石造成的划痕明显小于单晶金刚石，但仍会在蓝宝石表面留下明显的划痕，因此也会进行CMP抛光，将划痕全部去除，留下完美的表面。CMP工艺最初用于平坦化硅衬底，现在也适用于蓝宝石陶瓷衬底。经过CMP抛光工艺后，蓝宝石陶瓷基板通过逐层测试，合格的产品可移交外延厂进行外延。