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藍寶石晶圓襯底（Sapphire Wafer Substrate）是一種由人工合成的單晶α-氧化鋁（Al?O?）制成的晶圓，因其優(yōu)異的物理和化學性能，廣泛應用于半導體、光電子和微電子領域，尤其是作為LED（發(fā)光二極管）、射頻器件和光學窗口的襯底材料。
耐磨性強 | 化學穩(wěn)定 | 高熔點 | 絕緣性 | 光學透明性 | 晶格匹配 |
莫氏硬度達9，僅次于金剛石，耐磨性強，是半導體和精密儀器制造領域的理想材料。 | 耐酸堿腐蝕，在高溫下也能保持穩(wěn)定，為半導體工藝中的化學處理和高溫工藝提供保障。 | 約2045°C，能承受外延生長等高溫工藝，為半導體器件制備奠定基礎。 | 阻率極高，在高頻器件中可減少信號干擾和損耗，保障信號精準傳輸。 | 在紫外到紅外波段透光率高，是激光器和光學傳感器的理想材料。 | 與氮化鎵（GaN）晶格常數接近，可減少射頻器件外延層缺陷，提高器件性能。 |
KY生長法是藍寶石單晶生長的主流方法，通過籽晶誘導和緩慢降溫，在熔體中生長大尺寸單晶。是大尺寸、低缺陷藍寶石晶體的核心制備技術，廣泛應用于LED、射頻器件和光學窗口等領域。
熔料準備
高純度氧化鋁（Al?O?）粉末裝入鎢/鉬/銥坩堝，加熱至2050°C以上熔化。
籽晶引晶
將藍寶石籽晶（特定晶向，如C面[0001]或A面[11-20]）浸入熔體表面，輕微回熔以消除缺陷。
晶體生長
緩慢降溫（0.5~5°C/h）并輕微提拉（0.1~1mm/h），熔體沿籽晶方向外延生長。
退火冷卻
生長完成后，在惰性氣氛（Ar/N?）中緩慢冷卻（數十小時），以減少熱應力。
晶圓加工
切割（多線鋸）→ 研磨→ 拋光（化學機械拋光，CMP）→ 清洗→ 檢測。
切割 | 研磨 | 拋光 | 清洗 | 檢測 |
切割使用多線鋸，精度影響后續(xù)工序。 | 研磨去除損傷層，提高平整度。 | 拋光采用化學機械拋光技術，使表面達到納米級平整度。 | 清洗去除雜質，確保晶圓純凈。 | 檢測是*后一道質量把關工序。 |
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