蓝宝石基片CMP13浆料技术说明书
蓝宝石衬底基片工艺检测质量指标、方法及设备的研究进展
蓝宝石衬底基片工艺检测质量指标、方法及设备研究蓝宝石（α-Al203）晶体具有硬度高（莫氏９级）、熔点高（2045℃）、光透性好、热稳定性好、化学性质稳定等优良特性，而在国防、航空航天、工业以及生活领域中得到广泛应用，特别适于作为LED(Light Emitting Diode )衬底材料[1-2]。
蓝宝石衬底基片，其质量对后续GaN外延层的生长以及制备蓝光二极管的性能和成品率有很大的影响[3-4]，高品质LED产品的生产首先要保证衬底基片的质量。
生产高质量衬底基片，不仅要改进衬底基片制备工艺技术，衬底基片质量的检测技术也是一个非常重要的环节。
研究蓝宝石衬底基片检测技术，不仅可以通过质量检测来筛选合格的衬底基片，更重要的是通过检测发现衬底基片制备工艺技术的不足，推动衬底基片加工技术的发展和提升衬底基片的质量。
蓝宝石衬底基片的每道工序都有相应的检测质量指标。
检测就是根据衬底基片的标准或检测规程对晶体原料、中间产品、成品进行观察，适时进行测量，并把所得到的特性值和规定值作比较，判定衬底基片合格与不合格的技术性检查活动。
目前关于硅单晶质量检测方面的研究较多，有的已经成为标准规范，但针对用作第三代半导体材料GaN衬底片的蓝宝石衬底基片质量检测方面的研究和文献资料却很少。
鉴此，本文将蓝宝石衬底基片的工艺检测分为四个主要部分来描述：生长工艺、掏棒切片工艺、研磨抛光工艺和清洗工艺，对蓝宝石衬底基片的质量检测指标、检测方法及检测设备的发展现状和趋势等方面问题进行了深入研究，并结合工程实际进行了系统地分析，对蓝宝石衬底基片的检测技术的发展做出了引导性的总结。
1 生长工艺质量指标及检测蓝宝石单晶生长过程中的质量指标主要分为宏观质量检测指标和微观质量检测指标，宏观质量指标主要包括：1）固体包裹物/气泡空腔，固体包裹物是晶体中某些与基质晶体不同的物相所占据的区域，气泡空腔则是晶体内部类似于固体包裹物中间空洞的结构。
一般采用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、氦氖激光器等，通过光学显微镜法、SEM法、氦氖激光法等方法对缺陷的形貌、分布情况和尺寸大小进行检测分析，实际操作中需要对晶体的不同区域进行取样分析，这样才能较全面的得到缺陷含量的整体状况；2）裂隙裂纹，采用日本理学X-ray衍射仪（D/max-ⅡB型），通过X一ray粉末衍射分析法进行检测，此方法也较好的用于固体包裹物和气泡空腔的检测方法；3)纯度，晶体内有效成分Al2O3和杂质成分在晶体中所占的比例关系，半导体材料GaN衬底用蓝宝石单晶纯度要达到99.999%以上。
4英寸单面抛光蓝宝石衬底技术规格书
文件名称：4英寸单面抛光蓝宝石衬底技术规格书 编号：xxx.xxx 版本号：xxxx 页码1文件名称文件编号4英寸单面抛光蓝宝石衬底技术规格书XXX.XXX3.3 Lasermark要求3.3.1 打在非使用面、字迹清晰可见、打头字母代表厂家3.3.2 位置、大小要求如下图Marking位置：距离Flatlength边缘约1mmMarking内容：字母+数字如ABCD1234***总体尺寸：约1mm（字高）*12mm（总宽度）文字方向：从左至右朝上如ABCD1234***编制审核批准编制日期审核日期批准日期文件名称：4英寸单面抛光蓝宝石衬底技术规格书 编号：xxx.xxx 版本号：xxxx 页码2文件名称文件编号4英寸单面抛光蓝宝石衬底技术规格书XXX.XXX 4 使用要求4.1 可直接使用于外延反应炉生长；4.2 可先制作图形加工，再使用于外延反应炉生长。
5 包装要求5.1 产品包装：采用防静电袋包装两层，内、外层都抽真空，下图所示，标签上的内容包括Spec、LOTNO、WaferNO、CassetteNO、QTY，每盒25片。
并帖上标签，如标签材质为无尘纸。
编制审核批准编制日期审核日期批准日期文件名称：4英寸单面抛光蓝宝石衬底技术规格书 编号：xxx.xxx 版本号：xxxx 页码3文件名称文件编号4英寸单面抛光蓝宝石衬底技术规格书XXX.XXX5.2运输包装：外壳为纸箱包装，内放为间隔放置，如下图所示，防震材料为聚苯乙烯泡沫板，保证在运输中不因碰撞、摔伤,而造成破裂、变形、吸潮等有害缺陷；包装无泄漏。
6 每批供货时必须有质量书6.1抽取比例为10%6.2质量书内容为第3项中的所有项目，另外还需提供规格检测结果wafermapping图、外观检测结果wafermapping图。
6.3质量书可以是电子版或纸版。
7 相关文件文件名称：4英寸单面抛光蓝宝石衬底技术规格书 编号：xxx.xxx 版本号：xxxx 页码4。
蓝宝石衬底详细介绍PPT课件
2:图案化蓝宝石基板 (Pattern Sapphire Substrate简称PSS)
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 设计制作出微米级或纳米级的具有微结构特定规则的图案,藉以控 制LED之输出光形式(蓝宝石基板上的凹凸图案会产生光散射或折 射的效果增加光的取出率),同时GaN薄膜成长于图案化蓝宝石基 板上会产生横向磊晶的效果,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。与成长于一般蓝宝石基板的LED相比,亮度增加了70%以上. 目前台湾生产图案化蓝宝石有中美矽晶、合晶、兆晶，兆达.蓝宝 石基板中2/4英寸是成熟产品,价格逐渐稳定,而大尺寸(如6/8英 寸)的普通蓝宝石基板与2英寸图案化蓝宝石基板处于成长期,价格 也较高,其生产商也是主推大尺寸与图案化蓝宝石基板,同时也积 极增加产能.目前大陆还没有厂家能生产出图案化蓝宝石基板.
4 蓝宝石基板应用种类 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 这是广大厂家普遍使用的供GaN生长的蓝宝石基板面.这主要
是因为蓝宝石晶体沿C轴生长的工艺成熟、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,以提高发光效率.
由于无极性ＧａＮ具有比传统c轴ＧａＮ更具有潜力来制作高效率元件, 而许多国际大厂与研究单位都加大了对此类磊晶技术的研究与生产.因 此对于R-plane 或M-Plane 蓝宝石基板的需求与要求也是相应地增 加.
cmp工艺技术
cmp工艺技术CMP工艺技术是化学机械抛光技术（Chemical Mechanical Polishing，CMP）的简称，是集化学反应和力学磨擦于一体的表面处理工艺。
该技术主要用于提高半导体器件制造过程中平坦度的要求，是制备高性能芯片的重要工艺之一。
CMP工艺技术最早应用于半导体行业，后来逐渐扩展到其他领域，如光电子器件、光纤通信、储存设备等。
它的作用是去除杂质、提高表面质量、改善界面性能、产生更平坦的表面，常用于材料的光洁度改善、表面粗糙度降低等方面。
CMP工艺技术的原理是在轮材的作用下，通过磨料和液体对材料表面进行磨擦和化学反应，以达到去除表面凸点和光洁度提高的目的。
具体来说，CMP工艺技术包括以下几个步骤：先将待处理基片放置在轮盘上，然后注入磨料颗粒和液体混合物，开始进行抛光过程。
磨料颗粒与基片表面发生摩擦，去除表面的高峰，同时液体中的化学物质对表面进行化学反应，去除残留的杂质。
最后再用清洗液将基片清洗干净，达到预期的光洁度。
CMP工艺技术具有许多优点。
首先，它可以消除表面的缺陷和杂质，使材料表面更平整、光洁。
这对于制造微电子器件的精密度要求非常重要，可以提高器件的性能和可靠性。
其次，CMP工艺技术有很高的可控性和重复性，可以精确控制加工参数，以满足不同材料和器件的加工要求。
再次，CMP工艺技术可以应用于多种材料，如硅、氧化硅、金属、玻璃等，具有很高的通用性。
此外，CMP工艺技术也可以用于不同尺寸的材料，从几纳米到几毫米，均可适用。
虽然CMP工艺技术有很多优点，但也存在一些挑战。
首先，由于抛光过程不可逆，一旦发生错误，很难修复，会造成较大的损失。
其次，抛光液中的化学物质对环境具有一定的影响，需要谨慎处理和处置。
最后，CMP工艺技术的设备成本较高，需要专业的设备和技术人员进行操作和维护。
总的来说，CMP工艺技术是一种非常重要的表面处理工艺，广泛应用于半导体制造和其他领域。
通过磨擦和化学反应的协同作用，可以实现材料表面的光洁度提高和平坦度改善。
蓝宝石衬底详细介绍
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,其晶体结构为六方晶格结构.它常被应用的切面有APlane,C-Plane及R-Plane.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. 下图则分别为蓝宝石的切面图;晶体结构图上视图;晶体结构侧视图; Al2O3分之结构图;蓝宝石结晶面示意图
图9:纳米图案化蓝宝石基板图
3:R-Plane或M-Plane蓝宝石基板
通常，C面蓝宝石衬底上生长的ＧａＮ薄膜是沿着其极性轴即ｃ轴方向生长的， 薄膜具有自发极化和压电极化效应，导致薄膜内部(有源层量子阱)产生强 大的内建电场，(Quantum Confine Stark Effect, QCSE;史坦克效应)大 大地降低了ＧａＮ薄膜的发光效率. 在一些非C面蓝宝石衬底(如R面或M 面) 和其他一些特殊衬底(如铝酸锂;LiAlO2 )上生长的GaN薄膜是非极性和半极 性的,上述由极化场引起的在发光器件中产生的负面效应将得到部分甚至 完全的改善.传统三五族氮化物半导体均成长在c-plane 蓝宝石基板上，若 把这类化合物成长于R-plane 或M-Plane上，可使产生的内建电场平行于 磊晶层，以增加电子电洞对复合的机率。因此，以氮化物磊晶薄膜为主的 LED结构成长R-plane 或M-Plane蓝宝石基板上，相比于传统的C面蓝宝石 磊晶,将可有效解决LED内部量子效率效率低落之问题，并增加元件的发光 强度。最新消息据称非极性LED能使白光的发光效率提高两倍. 由于无极性ＧａＮ具有比传统c轴ＧａＮ更具有潜力来制作高效率元件,而许多 国际大厂与研究单位都加大了对此类磊晶技术的研究与生产.因此对于Rplane 或M-Plane 蓝宝石基板的需求与要求也是相应地增加. 下图为半极性和无极性面的简单示意图
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产品技术说明书
产品详细名称：蓝宝石基片CMP浆料
产品型号：UPP/SAS13
产品简介
UPP/SAS13型蓝宝石基片CMP浆料是南通海迅天恒纳米科技有限公司生产
的新一代水溶性高纯胶体浆料，主要用于蓝宝石基片高质量化学机械平整化加工。
该产品加工速率高，表面平整度、粗糙度达到国际先进水平，适用于各种加工方
式。产品具有使用寿命长、光洁度高、稳定性好，易清洗等特点。在实际应用中
其卓越的性能也得到了充分的肯定。目前已在国内多家国产生产线上获得很好的
应用效果。
主要特点
UPP/SAS13型蓝宝石基片CMP浆料用特选的纳米SiO2水溶胶作为磨料，
具有金属杂质沾污极少、易清洗、加工速率高、损伤层小、平整度高等特点。在
CMP中根据需要可以优化不同配比，均能达到最佳使用效果。与国内外同类产
品相比，该产品具有浓缩度高、磨料粒径均匀、表面张力小、产品稳定性高，有
机物、金属离子及颗粒沾污少、加工速率高、高温不出现非均匀蚀坑等优点。产
品无毒，不污染环境，对人体无害。
主要用途
产品主要用于蓝宝石基片的高质量平整化加工。
基本参数
PH值 比重 粘度（稀释后） 磨料粒径 磨料浓度 氧化钠含量（%）
11.00-12.00 ＞1.10 ＜10.0(mPa.s) 30~40(nm) > 30%
＜0.3
使用方法
1、规格配比为CMP浆料：水=1：5，也可根据实际工艺要求改变配比。
2、建议抛光流量200～250ml/min。
3、建议抛光压力200～250g/cm2。
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4、建议抛光温度35℃～40℃。
运输及保存
1、避光运输、保存、保质期一年，建议半年内使用。
2、运输与存放温度为5℃～45℃，25℃为最佳存放温度。
3、避免引入强电解质，避免金属、颗粒污染。
注意事项
1、产品避免在温度过低（低于5℃）的环境下储存，同时也不能在太阳光下
直接照射。
2、存放时不得出现温度的剧烈变化，温度变化不得过10℃。
3、为避免产生划伤，使用前应将产品先进行过滤处理；
4、夏天由于空气湿度较大，温度相对较高，因此抛光液不要敞口放置，而
且循环使用要加过滤装置。
5、产品在5℃以上，45℃以下保存，且避免环境温度骤升或者骤降；保存时
应避免与酸性或者强碱性物质接触。
包装规格
25Kg/桶
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