蓝宝石介绍
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罩里，以保证生长环境有所需要的气体和 压力。
坩埚
有关工艺参数控制
1) 加热方式 提拉法生长晶体的加热方法一般采用 电阻加热和高频感应加热，在无坩埚生长时可采用激 光加热、电子束加热、等离子体加热和弧光成像加热 等加热方式
2) 晶体直径的控制 提拉法生长的晶体直径的控制 方法很多，有人工直接用眼睛观察进行控制，也有自 动控制。自动控制的方法目前一般有利用弯月面的光 反射、晶体外形成像法、称重等法
LED产品
LED制造流程
①LED的发光原理：是电子穿过一层半导体材料时，激发该半导体材料将电 能转化为光能。然而，单层半导体的发光能力很弱，所以要将很多层单层材料叠 加起来，压成类似千层糕那样的复合材料，这就是“外延片”。所以，LED的发光 效率决定于在同等厚度里，能压入多少层。单层材料越薄，能叠加的层数越多， 发光效率就越高。现在一般每层厚度仅为2-20微米，这也决定了外延片生产是整 个LED生产流程中最困难的部分。 ②切割——LED核心：相当于从钨丝材料中抽出灯丝，不同的是，切割后的 外延片是方块形。由于外延片这种特殊结构，想要完整无损地切割出发光核心， 非常困难。不仅需要真空环境，还要专业的切割机。目前世界上只有两个厂家生 产这种切割机。 ③将核心放入LED芯片：芯片之于LED，正如灯座之于灯泡，是供电部分。 “芯片”是实现LED理想效果非常重要的装备，因为LED对电流的要求非常高。 ④封装LED芯片成发光体：将LED芯片封装成为发光体，正如给灯丝灯座 加上灯罩做成灯泡。灯罩形状可依据所需而不同，但封装技术决定了发光体的使 用寿命。 ⑤照明应用：就像运用白炽灯泡一样，根据不同功能和需要，装配成不同的 LED产品。 对LED照明来说，前三步的外延片、切割和芯片是上游，第四步的封装是中 游，第五步的应用则是下游
民用航天、军工用蓝宝石
图1 光电跟踪系统蓝宝石窗口
透波窗口、整 流罩、光电窗 口、护板、陀 螺、耐磨轴承 等部件。
图2 蓝宝石晶体的整流罩应用
军用光学蓝宝石
图3 战斗机光电吊舱
图4 潜基光电设备——潜艇光电桅杆
军用光电设备，如：光电吊舱 、光电跟踪仪、 红外警戒系统 、潜舰光电桅杆等 。
民用蓝宝石领域
纳米图案化蓝宝石基板图
电子产品精密仪器
消费电子蓝宝石
图1 iphone 蓝宝石玻璃镜头
图2 iphone5S 蓝宝石指纹传感器
今年苹果购厂房用于蓝宝石玻璃生产的厂商 GT Advance目前在新厂房所在地梅萨市发布了招 聘启事，表示将扩大蓝宝石生产，iPhone6将首次 用上蓝宝石玻璃，预计蓝宝石产业将迎来非常好的 发展机遇。
蓝宝石晶体主要用途
1
用于半导体照明产业
2
用于民用电子产品精密仪器
3
用于民用航天、军工等
半导体照明
LED是新一代光源，被公认为是21世纪最具发展前景的高技术领域。 目前，世界各个主要国家和地区纷纷制定LED技术与产业发展计划。 高工LED产业研究所(GLII)统计数据显示，2013年中国LED行业依旧 保持快速增长态势，全年中国LED行业总产值规模为2638亿元(不含中国 港澳台地区)，同比增长28%。其中，上游芯片产值超过80亿元，中游封 装产值超过470亿元，下游应用产值超过2000亿元。 蓝宝石在照明行业主要用作LED 衬底，即LED基板，也有称之为支 撑衬底。衬底是外延层生长的基板，在生产和制作过程中，起到支撑和 固定的作用。它与外延层的特性配合要求比较严 格，否则会影响到外延层的生长或是芯片的品质 。对于制作LED 芯片来说，衬底材料的选用是首 要考虑的问题。目前蓝宝石衬底LED 产品市场占 有率高达90%以上。
炉内保温系统剖面图
提拉法生长晶体的优点
1) 在生长过程中，可以直接观察晶体的生长状况，这 为控制晶体外形提供了有利条件 2) 晶体在熔体的自内表面处生长，而不与坩埚相接触， 能够显著减小晶体的应力并防止坩埚壁上的寄生成核 3) 可以方便地使用定向籽晶的和“缩颈”工艺，得到 不同取向的单晶体，降低晶体中的位错密度，减少镶 嵌结构，提高晶体的完整性 提拉法的最大优点在于能够以较快的速率生长较高质 量的晶体。
提拉法生长方式示意图
坩埚上方有一根可以旋转和升降的 提拉杆，杆的下端有一个夹头，其上装有 一根籽晶。降低提拉杆，使籽晶插入熔体
中，只要熔体的温度适中，籽晶既不熔解，
也不长大，然后缓慢向上提拉和转动籽晶
杆，同时缓慢降低加热功率，籽晶逐渐长
射频线圈
粗。小心地调节加热功率，就能得到所需
熔体
直径的晶体。整个生长装置安放在一个外
LED结构
LED发光二极管的结构：主要由PN结芯 片、电极和光学系统组成。当在电极上 加上正向偏压之后，使电子和空穴分别 注入P区和N区，当非平衡少数载流子与 多数载流子复合时，就会以辐射光子的 形式将多余的能量转化为光能。其发光 过程包括三个部分：正向偏压下的载流 子注入、复合辐射和光能传输。
图案化蓝宝石基板
基片
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
内部文件V1.0
为何使用蓝宝石当 LED衬底材料
图形化蓝宝石衬底（PatternedSapphire Substrate, PSS）， 也就是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的光刻工艺 将掩膜刻出图形，利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再 在其上生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。一 方面可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的 非辐射复合，减小反向漏电流，提高LED的寿命;另一方面有源区 发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了全反射光 的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而 提高了光的提取效率。综合这两方面的原因，使PSS上生长的 LED的出射光亮度比传统的LED大大提高，同时反向漏电流减小， LED的寿命也得到了延长。
可用于LED衬底的材料主要有单晶硅(Si)、碳化硅 （Sic）、蓝宝石（Al2O3）、氮化镓（GaN）等。由于 单晶硅晶格匹配太差，实验进展缓慢无法实现商业化应 用；碳化硅单晶成本价格较高，目前市价约是蓝宝石晶 体的5倍以上，且只有美国科瑞（Cree）公司掌握成熟 技术，目前占市场应用不到10%；氮化镓单晶制备更是 困难，虽然同质外延质量最好，但价格是蓝宝石晶体的 上百倍。综上所述，预计在未来5到10年范围，蓝宝石 单晶是LED衬底材料的理想选择。
全球智能电子看苹果
有外媒报道，苹果宣布一项与GTAdvancedTechnologies公司的合作计划，为后 者投资5.78亿美元用于扩大生产蓝宝石时所用的ASF熔炉的保有量，预计可生产1亿 ~2亿块蓝宝石玻璃屏幕，并由其合作伙伴GT Advance在亚利桑那州的工厂进行生产。 苹果现任CEO蒂姆.库克日前在接受美国ABC电视台采访时终于承认，此前采购 的大批蓝宝石，将会在接下来的日子里被工厂加工为蓝宝石玻璃，并有望于2014年应 用到新的设备上。而库克口中的新设备，在接下来的对话中，被间接证实为智能手表 iWatch。 网易财经引述业界人士的说法预估，今年智慧手机与移动设备的蓝宝石晶棒需求 比例将从2013年的5%上升到20%。中国证券网更引述研究报告指出，只要有2000万 部手机的萤幕采用蓝宝石材质，就等于目前整个LED产业的用量，将使得蓝宝石供不 应求。 东方证券更进一步测算，如果蓝宝石应用在手机镜头、Home、屏 幕保护玻璃，截至2016年全球智能手机按16.58亿部计算，其中手机镜 头蓝宝石应用渗透率达80%，Home键蓝宝石应用达25%，手机屏幕蓝 宝石应用达15%，2016年蓝宝石应用市场新增空间近50亿美元，将是 LED衬底材料的5倍以上空间。
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
蓝宝石基片制造工艺流程
机械加工
晶棒
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
蓝宝石特性
分子式
密度 晶体结构 晶格常数 莫氏硬度 熔点 沸点 热膨胀系数 比热 热导率 折射率 dn/dt 透光特性 介电常数
Al2O3
3.95-4.1克/立方厘米 六方晶格 a=4.785Å , c=12.991Å 9 2045℃ 3000℃ 5.8×10 -6 /K 0.418W.s/g/k 25.12W/m/k (@ 100℃) no =1.768 ne =1.760 13x10 -6 /K(@633nm) T≈80% (0.3～5μm) 11.5(∥c), 9.3(⊥c) (仅次于钻石:10)
单晶蓝宝石长晶方法
蓝宝石单晶的制备工艺路线较多，其中比较典 型有以下几种： 提拉法(CZ) 坩埚下降法（B-S） 热交换法(HEM) 泡生法(KY) 除了以上几项主流的方法外，还有温度梯度法 (TGT)、焰熔法、导模法(EFG)、水平结晶法 (HDC)等
提拉法(CZ)
拉晶法又称柴氏拉晶法(Czochralski method),简称CZ 法.先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，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.
内部文件V1.0
目录
Biblioteka Baidu
1
2 3
蓝宝石的介绍 蓝宝石晶体主要用途 蓝宝石的制造过程
4
蓝宝石的市场分析
蓝宝石的介绍
蓝宝石是一种氧化铝（Al2O3）的单晶，又称为刚玉，就颜色而言， 单纯的氧化铝结晶是呈现透明无色的，在自然界中当蓝宝石在生长时， 晶体内含有钛离子(Ti3+)与铁离子(Fe3+)时，会使晶体呈现蓝色，蓝宝 石由此得名。蓝宝石由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成, 其晶体结构为六方晶格结构。它常被应用的切面有A-Plane,C-Plane及RPlane.由于蓝宝石的光学穿透带很宽,从近紫外光(190nm)到中红外线都 具有很好的透光性.因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度镭射镜 片材料及光罩材料上，它具有耐高温、抗腐蚀、高硬度（莫氏硬度为9， 仅次于钻石）、高耐磨、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。
名词解释
LED：即发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以 直接把电转化为光。当二极管正向偏置时电子与空穴复合 时能辐射出可见光。 LED外延片：LED内部的晶片生产的原材料，它是在蓝宝石 衬底上通过化学气相沉积技术（MOCVD）生长出来的一层 薄膜。之后在外延片上注入基区和发射区，再通过切割等 工艺，就可以形成LED晶片。LED晶片通过封装工艺，才会 形成我们看到的LED灯珠。 MOCVD（金属有机化合物化学气相沉淀）：气相外延生 长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。 白光LED：通常采用两种方法形成，第一种是多种单色光 混合方法，蓝、红、绿混合；第二种是利用“蓝光技术” 与黄荧光粉配合刺激肉眼中的红光和绿光受体形成白光。
条码扫描仪的扫描窗口
百达翡丽手表的表蒙
纺织工业的纤维导丝器
照相机外护镜头 耐磨轴承
蓝宝石制造过程
蓝宝石基片的原材料是晶棒,晶棒由蓝宝石晶 体加工而成.其相关制造流程如下: 蓝宝石晶体 晶棒
晶棒
衬底
蓝宝石晶棒制造工艺流程
机械加工
晶体
晶棒
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
坩埚
有关工艺参数控制
1) 加热方式 提拉法生长晶体的加热方法一般采用 电阻加热和高频感应加热，在无坩埚生长时可采用激 光加热、电子束加热、等离子体加热和弧光成像加热 等加热方式
2) 晶体直径的控制 提拉法生长的晶体直径的控制 方法很多，有人工直接用眼睛观察进行控制，也有自 动控制。自动控制的方法目前一般有利用弯月面的光 反射、晶体外形成像法、称重等法
LED产品
LED制造流程
①LED的发光原理：是电子穿过一层半导体材料时，激发该半导体材料将电 能转化为光能。然而，单层半导体的发光能力很弱，所以要将很多层单层材料叠 加起来，压成类似千层糕那样的复合材料，这就是“外延片”。所以，LED的发光 效率决定于在同等厚度里，能压入多少层。单层材料越薄，能叠加的层数越多， 发光效率就越高。现在一般每层厚度仅为2-20微米，这也决定了外延片生产是整 个LED生产流程中最困难的部分。 ②切割——LED核心：相当于从钨丝材料中抽出灯丝，不同的是，切割后的 外延片是方块形。由于外延片这种特殊结构，想要完整无损地切割出发光核心， 非常困难。不仅需要真空环境，还要专业的切割机。目前世界上只有两个厂家生 产这种切割机。 ③将核心放入LED芯片：芯片之于LED，正如灯座之于灯泡，是供电部分。 “芯片”是实现LED理想效果非常重要的装备，因为LED对电流的要求非常高。 ④封装LED芯片成发光体：将LED芯片封装成为发光体，正如给灯丝灯座 加上灯罩做成灯泡。灯罩形状可依据所需而不同，但封装技术决定了发光体的使 用寿命。 ⑤照明应用：就像运用白炽灯泡一样，根据不同功能和需要，装配成不同的 LED产品。 对LED照明来说，前三步的外延片、切割和芯片是上游，第四步的封装是中 游，第五步的应用则是下游
民用航天、军工用蓝宝石
图1 光电跟踪系统蓝宝石窗口
透波窗口、整 流罩、光电窗 口、护板、陀 螺、耐磨轴承 等部件。
图2 蓝宝石晶体的整流罩应用
军用光学蓝宝石
图3 战斗机光电吊舱
图4 潜基光电设备——潜艇光电桅杆
军用光电设备，如：光电吊舱 、光电跟踪仪、 红外警戒系统 、潜舰光电桅杆等 。
民用蓝宝石领域
纳米图案化蓝宝石基板图
电子产品精密仪器
消费电子蓝宝石
图1 iphone 蓝宝石玻璃镜头
图2 iphone5S 蓝宝石指纹传感器
今年苹果购厂房用于蓝宝石玻璃生产的厂商 GT Advance目前在新厂房所在地梅萨市发布了招 聘启事，表示将扩大蓝宝石生产，iPhone6将首次 用上蓝宝石玻璃，预计蓝宝石产业将迎来非常好的 发展机遇。
蓝宝石晶体主要用途
1
用于半导体照明产业
2
用于民用电子产品精密仪器
3
用于民用航天、军工等
半导体照明
LED是新一代光源，被公认为是21世纪最具发展前景的高技术领域。 目前，世界各个主要国家和地区纷纷制定LED技术与产业发展计划。 高工LED产业研究所(GLII)统计数据显示，2013年中国LED行业依旧 保持快速增长态势，全年中国LED行业总产值规模为2638亿元(不含中国 港澳台地区)，同比增长28%。其中，上游芯片产值超过80亿元，中游封 装产值超过470亿元，下游应用产值超过2000亿元。 蓝宝石在照明行业主要用作LED 衬底，即LED基板，也有称之为支 撑衬底。衬底是外延层生长的基板，在生产和制作过程中，起到支撑和 固定的作用。它与外延层的特性配合要求比较严 格，否则会影响到外延层的生长或是芯片的品质 。对于制作LED 芯片来说，衬底材料的选用是首 要考虑的问题。目前蓝宝石衬底LED 产品市场占 有率高达90%以上。
炉内保温系统剖面图
提拉法生长晶体的优点
1) 在生长过程中，可以直接观察晶体的生长状况，这 为控制晶体外形提供了有利条件 2) 晶体在熔体的自内表面处生长，而不与坩埚相接触， 能够显著减小晶体的应力并防止坩埚壁上的寄生成核 3) 可以方便地使用定向籽晶的和“缩颈”工艺，得到 不同取向的单晶体，降低晶体中的位错密度，减少镶 嵌结构，提高晶体的完整性 提拉法的最大优点在于能够以较快的速率生长较高质 量的晶体。
提拉法生长方式示意图
坩埚上方有一根可以旋转和升降的 提拉杆，杆的下端有一个夹头，其上装有 一根籽晶。降低提拉杆，使籽晶插入熔体
中，只要熔体的温度适中，籽晶既不熔解，
也不长大，然后缓慢向上提拉和转动籽晶
杆，同时缓慢降低加热功率，籽晶逐渐长
射频线圈
粗。小心地调节加热功率，就能得到所需
熔体
直径的晶体。整个生长装置安放在一个外
LED结构
LED发光二极管的结构：主要由PN结芯 片、电极和光学系统组成。当在电极上 加上正向偏压之后，使电子和空穴分别 注入P区和N区，当非平衡少数载流子与 多数载流子复合时，就会以辐射光子的 形式将多余的能量转化为光能。其发光 过程包括三个部分：正向偏压下的载流 子注入、复合辐射和光能传输。
图案化蓝宝石基板
基片
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
内部文件V1.0
为何使用蓝宝石当 LED衬底材料
图形化蓝宝石衬底（PatternedSapphire Substrate, PSS）， 也就是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的光刻工艺 将掩膜刻出图形，利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再 在其上生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。一 方面可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的 非辐射复合，减小反向漏电流，提高LED的寿命;另一方面有源区 发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了全反射光 的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而 提高了光的提取效率。综合这两方面的原因，使PSS上生长的 LED的出射光亮度比传统的LED大大提高，同时反向漏电流减小， LED的寿命也得到了延长。
可用于LED衬底的材料主要有单晶硅(Si)、碳化硅 （Sic）、蓝宝石（Al2O3）、氮化镓（GaN）等。由于 单晶硅晶格匹配太差，实验进展缓慢无法实现商业化应 用；碳化硅单晶成本价格较高，目前市价约是蓝宝石晶 体的5倍以上，且只有美国科瑞（Cree）公司掌握成熟 技术，目前占市场应用不到10%；氮化镓单晶制备更是 困难，虽然同质外延质量最好，但价格是蓝宝石晶体的 上百倍。综上所述，预计在未来5到10年范围，蓝宝石 单晶是LED衬底材料的理想选择。
全球智能电子看苹果
有外媒报道，苹果宣布一项与GTAdvancedTechnologies公司的合作计划，为后 者投资5.78亿美元用于扩大生产蓝宝石时所用的ASF熔炉的保有量，预计可生产1亿 ~2亿块蓝宝石玻璃屏幕，并由其合作伙伴GT Advance在亚利桑那州的工厂进行生产。 苹果现任CEO蒂姆.库克日前在接受美国ABC电视台采访时终于承认，此前采购 的大批蓝宝石，将会在接下来的日子里被工厂加工为蓝宝石玻璃，并有望于2014年应 用到新的设备上。而库克口中的新设备，在接下来的对话中，被间接证实为智能手表 iWatch。 网易财经引述业界人士的说法预估，今年智慧手机与移动设备的蓝宝石晶棒需求 比例将从2013年的5%上升到20%。中国证券网更引述研究报告指出，只要有2000万 部手机的萤幕采用蓝宝石材质，就等于目前整个LED产业的用量，将使得蓝宝石供不 应求。 东方证券更进一步测算，如果蓝宝石应用在手机镜头、Home、屏 幕保护玻璃，截至2016年全球智能手机按16.58亿部计算，其中手机镜 头蓝宝石应用渗透率达80%，Home键蓝宝石应用达25%，手机屏幕蓝 宝石应用达15%，2016年蓝宝石应用市场新增空间近50亿美元，将是 LED衬底材料的5倍以上空间。
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
蓝宝石基片制造工艺流程
机械加工
晶棒
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
蓝宝石特性
分子式
密度 晶体结构 晶格常数 莫氏硬度 熔点 沸点 热膨胀系数 比热 热导率 折射率 dn/dt 透光特性 介电常数
Al2O3
3.95-4.1克/立方厘米 六方晶格 a=4.785Å , c=12.991Å 9 2045℃ 3000℃ 5.8×10 -6 /K 0.418W.s/g/k 25.12W/m/k (@ 100℃) no =1.768 ne =1.760 13x10 -6 /K(@633nm) T≈80% (0.3～5μm) 11.5(∥c), 9.3(⊥c) (仅次于钻石:10)
单晶蓝宝石长晶方法
蓝宝石单晶的制备工艺路线较多，其中比较典 型有以下几种： 提拉法(CZ) 坩埚下降法（B-S） 热交换法(HEM) 泡生法(KY) 除了以上几项主流的方法外，还有温度梯度法 (TGT)、焰熔法、导模法(EFG)、水平结晶法 (HDC)等
提拉法(CZ)
拉晶法又称柴氏拉晶法(Czochralski method),简称CZ 法.先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，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.
内部文件V1.0
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1
2 3
蓝宝石的介绍 蓝宝石晶体主要用途 蓝宝石的制造过程
4
蓝宝石的市场分析
蓝宝石的介绍
蓝宝石是一种氧化铝（Al2O3）的单晶，又称为刚玉，就颜色而言， 单纯的氧化铝结晶是呈现透明无色的，在自然界中当蓝宝石在生长时， 晶体内含有钛离子(Ti3+)与铁离子(Fe3+)时，会使晶体呈现蓝色，蓝宝 石由此得名。蓝宝石由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成, 其晶体结构为六方晶格结构。它常被应用的切面有A-Plane,C-Plane及RPlane.由于蓝宝石的光学穿透带很宽,从近紫外光(190nm)到中红外线都 具有很好的透光性.因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度镭射镜 片材料及光罩材料上，它具有耐高温、抗腐蚀、高硬度（莫氏硬度为9， 仅次于钻石）、高耐磨、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。
名词解释
LED：即发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以 直接把电转化为光。当二极管正向偏置时电子与空穴复合 时能辐射出可见光。 LED外延片：LED内部的晶片生产的原材料，它是在蓝宝石 衬底上通过化学气相沉积技术（MOCVD）生长出来的一层 薄膜。之后在外延片上注入基区和发射区，再通过切割等 工艺，就可以形成LED晶片。LED晶片通过封装工艺，才会 形成我们看到的LED灯珠。 MOCVD（金属有机化合物化学气相沉淀）：气相外延生 长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。 白光LED：通常采用两种方法形成，第一种是多种单色光 混合方法，蓝、红、绿混合；第二种是利用“蓝光技术” 与黄荧光粉配合刺激肉眼中的红光和绿光受体形成白光。
条码扫描仪的扫描窗口
百达翡丽手表的表蒙
纺织工业的纤维导丝器
照相机外护镜头 耐磨轴承
蓝宝石制造过程
蓝宝石基片的原材料是晶棒,晶棒由蓝宝石晶 体加工而成.其相关制造流程如下: 蓝宝石晶体 晶棒
晶棒
衬底
蓝宝石晶棒制造工艺流程
机械加工
晶体
晶棒
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