文档介绍：蓝宝石基本知识
蓝宝石介绍
蓝宝石的组成为氧化铝(Al2O3),是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成,-Plane,C-Plane及R-,从近紫外光(190nm)、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LED的品质取决于氮化镓磊晶(GaN)的材料品质,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Al2O3 )C面与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LED的关键材料.
       
       2、蓝宝石晶体的生长方法常用的有两种:
            1:柴氏拉晶法(Czochralski method),,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(Kyropoulos method),简称KY法,(Czochralskimethod)类似,先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤,再以单晶之晶种(SeedCrystal,又称籽晶棒)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.
蓝宝石基片的原材料是晶棒,晶棒由蓝宝石晶体加工而成
          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
、成本相对较低、物
化性能稳定,在C面进行磊晶的技术成熟稳定.
2:R-Plane或M-Plane蓝宝石基板
   主要用来生长非极性/半极性面GaN外延薄膜,,而c轴是GaN的极性轴,导致GaN基器件有源层量子阱中出现很强的内建电场,发光效率会因此降低,发展非极性面GaN外延,克服这一物理现象,使发光效率提高。
       
 3:图案化蓝宝石基板(Pattern Sapphire Substrate简称PSS)
 以成长(Growth)或蚀刻(Etching)的方式,在蓝宝石基板上设计制作出纳米级特定规则的微结构图案藉以控制LED之输出光形式,并可同时减少生长在蓝宝石基板上GaN之间的差排缺陷,改善磊晶质量,并提升LED内部量子效率、增加光萃取效率。
            C-,突破了InGaN 与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 ,使用InGaN材料,通过MOCVD 技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LED,1999年蓝紫色LED样品开始出货,2001年开始提供白光LED。从而奠定了日亚化学在
LED领域的先头地位.
       台湾紧紧跟随日本的LED技术,台湾LED的发展先是从日本购买外延片加工,进而买来MOCVD机台和蓝宝石基板来进行磊晶,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LED专利授权等方式从而实现蓝宝石晶体,基板,外延片的生产,外延片的加工等等自主的生产技术能力,一步一步奠定了台湾在LED上游业务中的重要地位.
       目前大部分的蓝光/绿光/,以美国Cree公司使用SiC为基板为代表的LED产品则跟随其后
       以蚀刻(在蓝宝石C面干式蚀刻/湿式蚀刻)的方式,在蓝宝石基板上