蓝宝石衬底材料CMP抛光工艺研究

蓝宝石缺陷产生机理及改进方法研究

蓝宝石缺陷产生机理及改进方法研究在蓝宝石晶体的制备过程中，常见的晶体缺陷主要有晶体开裂、气泡与空腔、杂质及色心、位错等，缺陷的产生极大影响了晶体的使用性能。文章从几种缺陷的产生机理着手，提出了有效降低晶体中缺陷率的措施，对生长大尺寸、高质量的蓝宝石晶体具有重要意义。标签：蓝宝石单晶；晶体缺陷；产生机理；改进方法 Abstract：In the process of sapphire crystal preparation，the common crystal defects mainly include crystal crack，bubble and cavity，impurity and color center，dislocation，and so on. Based on the mechanism of several defects，this paper puts forward effective measures to reduce the defect rate in crystals，which is of great significance for the growth of large-size and high-quality sapphire crystals. Keywords：sapphire single crystal；crystal defect；generation mechanism；improving method 1 概述蓝宝石（Sapphire），又称白宝石或刚玉。蓝宝石晶体的热学性能以及光学性能优良，化学性质稳定，广泛应用于光学和微电子领域，尤其是用作高亮度GaN 基发光二极管（LED）的外延基片材料。LED市场的迅猛发展，要求生长出大尺寸、高质量、性能稳定的蓝宝石晶体，这就对蓝宝石生长技术提出了更高要求。但在蓝宝石单晶的生长过程中，往往会产生一些显著影响蓝宝石性能的缺陷，比如位错、杂质及色心、气泡、晶体裂纹等。 2 几种常见的晶体缺陷产生机理 2.1 晶体裂纹在生长过程中晶体内部各种应力的产生将引起应变，当应变大于晶体本身的塑性极限时，晶体将产生裂纹。晶体中的应力主要包括以下三种：（1）热应力：热应力是由于晶体受热不均匀而存在温度差异，导致晶体各处膨胀或收缩变形不一致，晶体各部分间相互约束而产生的一种内应力。因此只要晶体内存在温度梯度，就会存在热应力。（2）化学应力：晶体中各种组分不均匀分布造成的。（3）机械应力：晶体生长过程中的机械振动造成的。在蓝宝石单晶生长过程中，热应力是所有应力中最重要的一种形式，导致晶

打磨工安全操作规程

打磨工是、加工业、业、木业、皮革业等打磨工艺的工人。其工作目的是去除产品工件表面的毛刺、使之光滑，易于继续加工或达到成品。使用的工具是主要是、磨机等。较小的手工作坊也有用角磨机，用砂纸手工操作。[1] 打磨工安全操作规程一、工作时必须戴好防护口罩（或防护面罩）及眼镜。二、工作前，应检查砂轮有无损坏，安全防护装置是否完好，通风除尘装置是否有效。三、安装砂轮前，必须核对砂轮允许的最高速度是否与主轴速度相适应，大于200毫米的砂轮应进行静平衡，不准使用有裂纹或缺损的砂轮。四、砂轮卡盘直径不得小于砂轮直径的 1/3，卡盘与砂轮间应垫上1—2毫米的软寸垫，其外直径应比卡盘压紧面的直径大2毫米。五、安装时，应注意螺母的压紧程度，应压紧到砂轮运动时不产生滑动为易，有多个压紧螺丝钉时，应按对角顺序逐步均匀旋紧。六、砂轮装好后，必须将防护罩重新装好，再进行试转。直的砂轮，

应空转5分钟。砂轮转动时，不允许有明显震动。七、调整砂轮防护罩及工件托架时，必须在砂轮停转后，放准进行。经常保持工件托架与砂轮的距离小于3毫米。八、打磨时，应先启动吸尘装置，握牢工件，用力不得过猛，不准用杠杆推压元件，严禁站在砂轮正面操作，以防砂轮破裂伤人。九、不是专门用于端面磨削的砂轮，禁止用端面进行打磨。十、使用手持电动砂轮机打磨时，必须有牢固的防护罩和加设保护接零线，或配用漏电保护器，并遵守以下电动手砂轮安全操作规程。 1、如电源线在工作中受损或断裂，勿触摸导线，应马上拔出插头。 2、工作时防止触碰机器的后端。 3、作业中如果砂轮片被卡住，此时必须马上关闭机器。 4、勿将手持电动砂轮机固定在虎钳上。十一、两人以上同时施工，不准同时在同一方向相对作业，防止发生意外。

【半导体抛光】抛光技术及抛光液

抛光技术及抛光液一、抛光技术最初的半导体基片（衬底片）抛光沿用机械抛光、例如氧化镁、氧化锆抛光等，但是得到的晶片表面损伤是及其严重的。直到60年代末，一种新的抛光技术——化学机械抛光技术（CMP Chemical Mechanical Polishing ）取代了旧的方法。CMP技术综合了化学和机械抛光的优势：单纯的化学抛光，抛光速率较快，表面光洁度高，损伤低，完美性好，但表面平整度和平行度差，抛光后表面一致性差；单纯的机械抛光表面一致性好，表面平整度高，但表面光洁度差，损伤层深。化学机械抛光可以获得较为完美的表面，又可以得到较高的抛光速率，得到的平整度比其他方法高两个数量级，是目前能够实现全局平面化的唯一有效方法。依据机械加工原理、半导体材料工程学、物力化学多相反应多相催化理论、表面工程学、半导体化学基础理论等，对硅单晶片化学机械抛光（CMP）机理、动力学控制过程和影响因素研究标明，化学机械抛光是一个复杂的多相反应，它存在着两个动力学过程：（1）抛光首先使吸附在抛光布上的抛光液中的氧化剂、催化剂等与衬底片表面的硅原子在表面进行氧化还原的动力学过程。这是化学反应的主体。 1

（2）抛光表面反应物脱离硅单晶表面，即解吸过程使未反应的硅单晶重新裸露出来的动力学过程。它是控制抛光速率的另一个重要过程。硅片的化学机械抛光过程是以化学反应为主的机械抛光过程，要获得质量好的抛光片，必须使抛光过程中的化学腐蚀作用与机械磨削作用达到一种平衡。如果化学腐蚀作用大于机械抛光作用，则抛光片表面产生腐蚀坑、桔皮状波纹。如果机械磨削作用大于化学腐蚀作用，则表面产生高损伤层。二、蓝宝石研磨液蓝宝石研磨液（又称为蓝宝石抛光液）是用于在蓝宝石衬底的研磨和减薄的研磨液。蓝宝石研磨液由优质聚晶金刚石微粉、复合分散剂和分散介质组成。蓝宝石研磨液利用聚晶金刚石的特性，在研磨抛光过程中保持高切削效率的同时不易对工件产生划伤。可以应用在蓝宝石衬底的研磨和减薄、光学晶体、硬质玻璃和晶体、超硬陶瓷和合金、磁头、硬盘、芯片等领域的研磨和抛光。蓝宝石研磨液在蓝宝石衬底方面的应用： 1. 外延片生产前衬底的双面研磨：多用蓝宝石研磨液研磨一道或多道，根据最终蓝宝石衬底研磨要求用6um、3um、1um不等。 2. LED芯片背面减薄 2

打磨工艺规范

打磨工艺规范 Last revision date: 13 December 2020.

打磨工艺规范一、打磨设备 1.角磨机 2.直磨机二、操作规程 1. 打磨前准备： 1.1工作前应检查砂轮有无损坏，防护装置是否完好；试机，并进行调整，确保砂轮无抖动现象。 1.2 戴好口罩和护目镜，穿好工作防护服。 1.3 打磨前必须确保工件表面无其他杂物，发现有表面缺陷等应先补焊后再打磨。 1.4 进行首件打磨，检查是否符合打磨要求，并经质检或主管确认无误，方可开始批量作业。 2.操作规范 2.1 安装砂轮时，必须核对砂轮允许的最高转速是否与主轴转速相适应。 2.2 需打磨的产品应放置平稳，小件需加以固定，以免在打磨过程中产品位移而导致加工缺陷。 2.3 正确使用打磨工具，及时检查和更换磨损严重的砂轮磨片。 2.4 打磨时应紧握打磨工具，砂轮片与工作面保持5-15°，循序渐进（A→B），不得用力过猛而导致表面凹陷。 2.5 在打磨过程中发现产品表面有气孔，夹渣，裂纹等现象时应及时通知电焊工补焊。 2.6 打磨结束后需进行自检，打磨区域应无明显的磨纹和凹陷，周边无焊接飞溅物，符合产品设计和工艺要求。产品应归类存放，堆放整齐有序。三、打磨工艺规范及技术要求 1. 焊前打磨打磨范围：全部焊缝两侧20～50mm 操作方法：打磨焊缝时用安装了不锈钢刷的直柄打磨机沿焊缝方向进行打磨；多层焊接时，每焊完一层需打磨去除不规则的焊缝、飞溅、氧化层，保证焊接平滑过渡

技术要求：打磨出金属光泽，保证焊接区域无氧化膜，打磨纹路与焊缝方向平行且均匀、打磨深度不超过母材厚度的5%为标准。 2. 焊缝余高的打磨打磨范围：焊缝两侧各20-50mm的区域。操作方法：角磨机工作时要与被打磨面平行，使焊缝余高被去除；当焊缝有凹陷时以不伤母材为标准，严禁用千叶片端部斜铲被打磨面、不得用力过猛而导致表面凹陷。技术要求：被打磨表面要求平滑；不伤母材，以母材的被去除量不超过5%为标准；被打磨部分表面纹路要求一致，沿焊缝方向，严禁无规律打磨。 3 去除表面划伤打磨范围：划伤区域操作方法：使用打磨工具沿一定的方向打磨技术要求：被打磨表面要求平滑；不伤母材，以母材的被去除量不超过5%为标准；被打磨部分表面纹路要求一致，严禁无规律打磨。 4. 去除焊接飞溅打磨范围：焊缝两侧各40-50mm，超过此范围的飞溅参照表面划伤打磨方法进行打磨操作方法：使用打磨工具沿焊缝方向打磨技术要求：打磨出金属光泽、保证焊接区域没有飞溅物；打磨纹路与焊缝方向平行；打磨深度不超过母材厚度的5%为标准。 5. 焊缝接头的打磨打磨范围：对焊缝接头及段焊起弧点收弧点使用直磨机进行打磨操作方法：使用安装了合金旋转锉的直磨机对焊缝接头及段焊起弧点、收狐点进行打磨技术要求：焊缝接头的打磨要求外形与焊缝余高一致；段狐起弧点收狐点的打磨要求在去除焊接缺陷的情况下表面没有尖锐的棱角；不伤母材，以母材的被去除量不超过母材厚度的5%为标准。 6. 焊缝磨平打磨范围：焊缝及焊缝两侧各15～25mm。

国家标准蓝宝石抛光衬底片表面残留金属元素测量方法

国家标准《蓝宝石抛光衬底片表面残留金属元素测量方法》（送审稿）编制说明一、工作简况 1 立项目的和意义受益于LED照明产业的快速发展，国内蓝宝石单晶产业发展迅猛，未来全球蓝宝石产业发展的重心在中国，但是目前国内有关蓝宝石抛光衬底片行业方法方面的标准还较为欠缺，因此，制定蓝宝石抛光衬底片表面残留金属元素测量方法标准很有必要。制定本标准的目的是为了规范蓝宝石抛光衬底片表面残留金属元素的测量方法，避免因为金属残留原因造成的后道工序污染、成本升高及质量下降等问题，促进我国蓝宝石产业内部的平稳流动及互惠互利。该标准可填补国内蓝宝石抛光衬底片在表面金属残留检测及定性定量方面标准的空白，对于我国蓝宝石产业的发展具有重要意义。 2 任务来源根据国家标准委《关于下达2013年第二批国家标准制修订计划的通知》（国标委综合[2013]90号）的要求，《蓝宝石抛光衬底片表面残留金属元素测量方法》由天通控股股份有限公司负责编制本标准，计划编号为20132165-T-469，完成年限为2015年。 3 编制单位简况天通控股股份有限公司（以下简称“天通股份”）是国内首家由自然人直接控股的上市公司，重点发展磁性材料及LED晶体材料，是集科研、制造、销售于一体的国家重点高新技术企业。公司一直高度重视标准化工作，积极参与国际标准、国家标准和行业标准的制修订工作，不断建立和完善企业标准体系，具有丰富的标准化研究、管理能力和经验。 4 主要工作过程天通控股股份有限公司在收到项目计划后开始收集和分析有关资料，确定标准制定的原则和依据，并落实标准的主要起草人，成立标准起草组。标准起草组对相关资料进行了认真分析，共召开五次会议，不断修改、完善标准草案，形成了标准的讨论稿。 2014年11月，由全国半导体设备与材料标准化技术委员会材料分会组织，在江苏省徐州市对天通控股股份有限公司起草的《蓝宝石抛光衬底片表面残留金属元素测量方法》

打磨工艺规范

打磨工艺规范及技术要求一、打磨设备 1.角磨机 2.直磨机 3直砂轮机

4拉丝机二操作规程 1. 打磨前准备： 1.1工作前应检查砂轮有无损坏，防护装置是否完好；试机，并进行调整，确保砂轮无抖动现象。 1.2 戴好口罩和护目镜，穿好工作防护服。 1.3 打磨前必须确保工件表面无其他杂物，发现有表面缺陷等应先补焊后再打磨。 1.4 进行首件打磨，检查是否符合打磨要求，并经质检或主管确认无误，方可开始批量作业。 2.操作规范 2.1 安装砂轮时，必须核对砂轮允许的最高转速是否与主轴转速相适应。 2.2 需打磨的产品应放置平稳，小件需加以固定，以免在打磨过程中产品位导致加工缺陷。 2.3 正确使用打磨工具，及时检查和更换磨损严重的砂轮磨片。 2.4 打磨时应紧握打磨工具，砂轮片与工作面保持一定合理的角度循序渐进不得用力过猛而表面凹陷。 2.5 在打磨过程中发现产品表面有气孔，夹渣，裂纹等现象时应及时通知金工车间进行补焊。 2.6 打磨结束后需进行自检，打磨区域应无明显的磨纹和凹陷，周边无焊接飞溅物，符合产品设计和工艺要求。产品应归类存放，堆放整齐有序。三打磨工艺规范及技术要求 1. 焊前打磨 1.1打磨范围：全部焊缝两侧 1.2操作方法：打磨焊缝时用安装了不锈钢刷的直柄打磨机沿焊缝方向进行打磨；多层焊接时，每焊完一层需打磨去除不规则的焊缝飞溅、氧化层，保证焊接平滑过渡 1.3技术要求：打磨出金属光泽，保证焊接区域无氧化膜，打磨纹路与焊缝方向平行且均匀、

打磨深度不超过母材厚度的5%为标准。 2. 焊缝余高的打磨 2.1打磨范围：焊缝两侧 2.2操作方法：角磨机工作时要与被打磨面平行，使焊缝余高被去除；当焊缝有凹陷时以不伤母材为标准，严禁用千叶片端部斜铲被打磨面、不得用力过猛而导致表面凹陷。 2.3技术要求：被打磨表面要求平滑；不伤母材，以母材的被去除量不超过5%为标准；被打磨部分表面纹路要求一致，沿焊缝方向，严禁无规律打磨。 3去除表面划伤 3.1打磨范围：划伤区域 3.2操作方法：使用打磨工具沿一定的方向打磨 3.3技术要求：被打磨表面要求平滑；不伤母材，以母材的被去除量不超过5%为标准；被打磨部度的5%为标准。分表面纹路要求一致，严禁无规律打磨。 4. 去除焊接飞溅 4.1打磨范围：焊缝两侧各40-50mm，超过此范围的飞溅参照表面划伤打磨方法进行打磨 4.2操作方法：使用打磨工具沿焊缝方向打磨 4.3技术要求：打磨出金属光泽、保证焊接区域没有飞溅物；打磨纹路与焊缝方向平行；打磨深度不超过母材厚度的5%为标准。 5.焊缝接头的打磨 5.1打磨范围：对焊缝接头及段焊起弧点收弧点 5.2操作方法：使用安装了合金旋转锉的直磨机对焊缝接头及段焊起弧点、收弧点进行打磨5.3技术要求：焊缝接头的打磨要求外形与焊缝余高一致；段弧起弧点收狐点的打磨要求在去除焊接缺陷的情况下表面没有尖锐的棱角；不伤母材，以母材的被去除量不超过母材厚度的5%为标准，打磨后整体应无毛刺、凹坑和焊接不良处。 6.焊缝磨平 6.1打磨范围：焊缝及焊缝两侧各15～25mm。 6.2操作方法：先用角磨机和百叶片沿焊缝方向进行打磨，百叶片与工作面保持5～15°夹角，循序渐进，使焊缝磨平，母材的被去除量不超过0.2mm为标准；当焊缝有凹陷时应补焊后再打磨，不得用力过猛导致表面凹陷。 6.3技术要求：焊缝高度与母材在同一水平面上，被打磨表面要求平滑（或平滑过渡）不伤母材，母材的被去除量不超过母材厚度5%为标准。打磨后整体应无毛刺、凹坑和焊接不良处。 7.不锈钢表面拉丝处理 7.1处理范围：产品全部表面 7.2操作方法：焊缝位置用直砂机依次用120#240#320#千叶轮进行打磨，直砂机与工件表面平行千叶轮垂直于工件表面做往复动作。拉丝机做表面和焊缝拉丝效果处理。 7.3技术要求：打磨后部件表面无凹凸不平现象，不允许出现毛刺或者凹孔、沙眼现象；打磨后整体表面需光滑，不锈钢产品表面或焊接部位以XX目拉丝处理，拉丝后产品表面丝向方向一致，且粗细一致。不能存在明显分层、发黑、发黄现象。拉丝后整体应无毛刺、凹坑和焊接不良处

磨料水射流抛光加工工艺参数优化研究

磨料水射流抛光加工工艺参数优化研究磨料水射流抛光加工是在磨料水射流切割基础上演变而来的一种新型特种加工方法,相比于传统的机械抛光技术以及许多当代抛光技术,磨料水射流是唯一的一种冷加工方法,具有无工具磨损、无污染、反作用力小、加工柔性高、工件不会产生热变形等优越性。而且,传统的抛光加工技术在加工细长管、异型曲面等复杂零部件时,因其抛光头无法触及,导致其加工难度大,甚至无法实现抛光处理。因此,有必要对磨料水射流抛光加工技术进行深入研究。本文基于液固两相流模型和流体仿真数学模型,通过仿真和实验等手段分别探讨了磨料水射流冲蚀工件的喷嘴内外流场,磨料水射流抛光工艺参数对工件表面质量的影响规律,并在传统的优化方法基础上引进人工智能算法对抛光加工参数进行了优化。主要研究内容如下:(1)磨料水射流液固二相流基本特性研究。基于射流流体理论、小孔口射流及射流边界层基础理论,探究了磨料水射流液固二相流的基本特性、水射流及磨料水射流的主要特征参数,重点探讨了磨料水射流中水射流和磨料射流分别对目标靶件的作用力,分析了磨料水射流冲蚀破坏去除材料的过程及材料去除机理;(2)基于流体仿真数学模型的磨料水射流冲蚀仿真分析。利用Fluent软件数值模拟分析了水射流喷嘴外部流场,探讨了水射流喷嘴外部流体的流动特性,对比了纯水射流和磨料射流在相同条件下冲蚀工件时的速度、体积、压力及壁面剪切力分布特征,并通过冲蚀钢板、生物陶瓷的对比实验进行了验证,进行了磨料水射流冲蚀喷嘴内外流场的仿真分析,研究了变角度、变靶距及变压力下的磨料水射流冲蚀喷嘴外流场的速度、压力及壁面剪切力分布特征,并在相同条件下进行了实验初步验证;(3)磨料水射流抛光工艺参数对工件表

(完整版)打磨工通用工艺规范

打磨工通用工艺规范编制/日期：审核/日期：批准/日期：打磨工通用工艺规范

1 适用范围本守则规定了本公司打磨工艺要求。本守则适用于本公司下料打磨清渣，焊接件打磨工艺 2 术语 2.1打磨：通过使用手提工具操作除去工件表层材料从而使工件获得所需要的形状或表面粗糙度 2.2 打磨修整：将焊缝局部不规则处打磨消除 2.3 全部打磨：从一侧（或两侧）打磨整个焊缝表面但不改变整个焊缝形状 2.4 磨平：从一侧（或两侧）打磨整个焊缝，使其厚度同周围表面相同 3 打磨设备 3.1 角向磨光机，直磨机 3.2 砂轮磨片钹型砂轮型号：125X6X22.2(MM) 百叶蝶不锈钢碗刷 4操作规程 4.1操作前准备工作 4.1.1将机台及作业场所清理干净。 4.1.2准备好待加工工件，并放置于方便作业的位置，准备好加工完成品放置备用的托架。 4.1.3检查是否有螺丝松动、漏电，安全装置、关机按钮、事故急停装置是否正常工作。 4.1.4检查待加工工件是否已经过品检员检验并批准放行的合格零部件。 4.1.5按照所要加工的零部件的具体要求，选择合适的砂轮。 4.1.6戴好口罩及护目镜，穿好工作服。 4.1.7安装并紧固砂轮，。 4.1.8试机，并进行调整。确保砂轮无抖动现象； 4.1.9进行首件打磨，检查是否符合打磨要求，并经质检或主管确认无误，

方可开始批量作业。 4.2操作规范 4.2.1工作前，应检查砂轮有无损坏，防护装置是否完好，通风除尘装置是否有效。 4.2.2安装砂轮时，必须核对砂轮允许的最高转速是否与主轴转速相适应。 4.2.3需打磨的产品应放置平稳，小件需加以固定，以免在打磨过程中产品位移而导致加工缺陷。 4.2.4正确使用打磨工具，及时检查和更换磨损严重的砂轮磨片。 4.2.5打磨时应紧握打磨工具，砂轮片与工作面保持15-30°，循序渐进（A→B），不得用力过猛而导致表面凹陷。 4.2.6在打磨过程中发现产品表面有气孔，夹渣，裂纹等现象时应及时通知电焊工补焊。 4.2.7打磨结束后需进行自检，打磨区域应无明显的磨纹和凹陷，周边无焊接飞溅物，符合产品设计和工艺要求。产品应归类存放，堆放整齐有序。 5 打磨工艺规范 5.1打磨参数打磨电压打磨电流打磨转速砂轮直径范围

蓝宝石衬底制作工艺流程简要说明

蓝宝石衬底制作工艺流程简要说明长晶: 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芯片研磨:去除切片时造成的芯片切割损伤层及改善芯片的平坦度倒角:将芯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:改善芯片粗糙度,使其表面达到外延片磊晶级的精度清洗:清除芯片表面的污染物(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芯片品质(平坦度,表面微尘颗粒等),以合乎客户要求柱状与孔状图形衬底对MOVPE生长GaN体材料及LED器件的影响江洋罗毅汪莱李洪涛席光义赵维韩彦军【摘要】：在柱状图形蓝宝石衬底(PSS-p)和孔状图形蓝宝石衬底(PSS-h)上外延了GaN体材料和LED结构并进行了详细对比和分析.X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)测试结果表明,PSS-h上体材料的晶体质量和表面形貌都优于PSS-p上体材料的特性,通过断面扫面电子显微镜(SEM)照片看出PSS-h上GaN的侧向生长是导致这种差异的原因.另外,基于PSS-p和PSS-h上外延的LED材料制作而成的器件结果表明,其20mA下光功率水平相比普通蓝宝石衬底(CSS)分别提高了46%和33%.通过变温光荧光谱(PL)分析发现,样品的内量子效率十分接近.因此,可以推断PSS-h上侧向外延中存留的空气隙则会影响光提取效率的提高. 【作者单位】：清华大学电子工程系集成光电子学国家重点实验室; 【关键词】：蓝宝石图形衬底氮化镓发光二极管侧向生长光提取效率内量子效率原子力显微镜体材料蓝宝石衬底晶体质量【基金】：国家自然科学基金(批准号:60536020,60723002)国家重点基础研究发展计划“973”(批准号:2006CB302801,2006CB302804,2006CB302806,2006CB921106)国家高技术研究发展计划“863”(批准号:2006AA03A105)北京市科委重大计划(批准号:D0404003040321)资助的课题~~ 1·引言利用GaN基大功率LED作为一种新型高效的固体光源,具有能耗小、高功率、寿命长、体积小、环保等显著优点,将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的第三代照明工具,被公认为21世纪最具发展前景的高技术领域之一[1,2].目前使用最广泛的外延GaN材料的衬底是成本较低的蓝

抛光工艺流程及技巧

的工艺流程及技巧在制作过程中是很重要的一道工序，随着塑料制品的日溢广泛应用，对塑料制品的外观品质要求也越来越高，所以塑料型腔的表面质量也要相应提高，特别是镜面和高光高亮表面的对表面粗糙度要求更高，因而对的要求也更高。不仅增加工件的美观，而且能够改善表面的耐腐蚀性、耐磨性，还可以方便于后续的注塑加工，如使塑料制品易于脱模，减少生产注塑周期等。目前常用的方法有以下几种：㈠机械机械是靠切削、表面塑性变形去掉被后的凸部而得到平滑面的方法，一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等，以手工操作为主，特殊零件如回转体表面，可使用转台等辅助工具，表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具，在含有磨料的研抛液中，紧压在工件被加工表面上，作高速旋转运动。利用该技术可以达到μm的表面粗糙度，是各种方法中最高的。光学镜片常采用这种方法。 ⑴机械基本程序要想获得高质量的效果，最重要的是要具备有高质量的油石、砂纸和钻石研磨膏等工具和辅助品。而程序的选择取决于前期加工后的表面状况，如机械加工、电火花加工，磨加工等等。机械的一般过程如下： ①粗抛经铣、电火花、磨等工艺后的表面可以选择转速在35 000—40 000 rpm的旋转表面机或超声波研磨机进行。常用的方法有利用直径Φ3mm、WA # 400的轮子去除白色电火花层。然后是手工油石研磨，条状油石加煤油作为润滑剂或冷却剂。一般的使用顺序为#180 ~ #240 ~ #320 ~ #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000。油石抛光方法，这个作业是最重要的高难度作业，根据加工品的不同规格，分别约70度的角位均衡的进行交叉研磨。最理想的往返范围约为40毫米～70毫米。油石作业也会根据加工品的材质而变化。许多制造商为了节约时间而选择从#400开始。 ②半精抛半精抛主要使用砂纸和煤油。油石作业结束后是砂纸作业，砂纸作业时，要注意模仁的圆边、圆角和桔皮的产生。所以油石流程尽量做到最细加工。砂纸抛光的重点。砂纸配合较硬的木棒像油石作业一样约70度角交叉地进行研磨，一面砂纸研磨次数约10次～15次。如果研磨时间过长，砂纸的研磨力会减低，这样就会导致加工面出现不均匀现象（这也是产生橘皮的原因之一）。砂纸作业时一般都采用竹片进行研磨，实际使用材质弹力小的木棒或硬度低的铝棒约45度角进行研磨是最为理想的。研磨面不能使用或者弹性高的材料，不能用45度角研磨的形状可以用锐角。砂纸的号数依次为：#220 ~ #320 ~ #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500。实际上#1500砂纸只用适于淬硬的(52HRC 以上)，而不适用于预硬钢，因为这样可能会导致预硬钢件表面烧伤。 ③精抛精抛主要使用钻石研磨膏。若用布轮混合钻石研磨粉或研磨膏进行研磨的话，则通常的研磨顺序是9μm(#1800)~ 6μm(#3000)~3μm(#8000)。9μm的钻石研磨膏和布轮可用来去除#1200和#1500号砂纸留下的发状磨痕。接着用粘毡和钻石研磨膏进行，顺序为1μm(#14000)~ 1/2μm(#60000)~1/4μm(#100000)。精度要求在1μm以上(包括1μm)的工艺在加工车间中一个清洁的室内即可进行。若进行更加精密的则必需一个绝对洁净的空间。灰尘、烟雾，头皮屑和口水沫都有可能报废数个小时工作后得到的高精密表面。 ⑵机械中的技巧 Ⅰ用砂纸应注意以下几点： ①用砂纸需要利用软的木棒或竹棒。在圆面或球面时，使用软木棒可更好的配合圆面和球面的弧度。而较硬的木条像樱桃木，则更适用于平整表面的。修整木条的末端使其能与钢件表面形状保持吻合，这样可以避免木条(或竹条)的锐角接触钢件表面而造成较深的划痕。 ②当换用不同型号的砂纸时，方向应变换45°~ 90°，这样前一种型号砂纸后留下的条纹阴影即可分辨出来。在换不同型号砂纸之前，必须用100%纯棉花沾取酒精之类的清洁液对表面进行仔细的擦拭，因为一颗很小的砾留在表面都会毁坏接下去的整个工作。从砂纸换成钻石研磨膏时，这个清洁过程同样重要。在继续进行之前，所有颗粒和煤油都必须被完全清洁干净。

打磨工艺规范

打磨工艺规范一、打磨设备 1.角磨机 2.直磨机二、操作规程 1. 打磨前准备： 1.1工作前应检查砂轮有无损坏，防护装置是否完好；试机，并进行调整，确保砂轮无抖动现象。 1.2 戴好口罩和护目镜，穿好工作防护服。 1.3 打磨前必须确保工件表面无其他杂物，发现有表面缺陷等应先补焊后再打磨。 1.4 进行首件打磨，检查是否符合打磨要求，并经质检或主管确认无误，方可开始批量作业。 2.操作规范 2.1 安装砂轮时，必须核对砂轮允许的最高转速是否与主轴转速相适应。 2.2 需打磨的产品应放置平稳，小件需加以固定，以免在打磨过程中产品位移而导致加工缺陷。 2.3 正确使用打磨工具，及时检查和更换磨损严重的砂轮磨片。 2.4 打磨时应紧握打磨工具，砂轮片与工作面保持5-15°，循序渐进（A→B），不得用力过猛而导致表面凹陷。 2.5 在打磨过程中发现产品表面有气孔，夹渣，裂纹等现象时应及时通知电焊工补焊。? 2.6 打磨结束后需进行自检，打磨区域应无明显的磨纹和凹陷，周边无焊接飞溅物，符合产品设计和工艺要求。产品应归类存放，堆放整齐有序。三、打磨工艺规范及技术要求 1. 焊前打磨打磨范围：全部焊缝两侧20～50mm 操作方法：打磨焊缝时用安装了不锈钢刷的直柄打磨机沿焊缝方向进行打磨；多层焊接时，每焊完一层需打磨去除不规则的焊缝、飞溅、氧化层，保证焊接平滑过渡技术要求：打磨出金属光泽，保证焊接区域无氧化膜，打磨纹路与焊缝方向平行且均匀、打磨深度不超过母材厚度的5%为标准。 2. 焊缝余高的打磨

打磨范围：焊缝两侧各20-50mm的区域。操作方法：角磨机工作时要与被打磨面平行，使焊缝余高被去除；当焊缝有凹陷时以不伤母材为标准，严禁用千叶片端部斜铲被打磨面、不得用力过猛而导致表面凹陷。技术要求：被打磨表面要求平滑；不伤母材，以母材的被去除量不超过5%为标准；被打磨部分表面纹路要求一致，沿焊缝方向，严禁无规律打磨。 3 去除表面划伤打磨范围：划伤区域操作方法：使用打磨工具沿一定的方向打磨技术要求：被打磨表面要求平滑；不伤母材，以母材的被去除量不超过5%为标准；被打磨部分表面纹路要求一致，严禁无规律打磨。 4. 去除焊接飞溅打磨范围：焊缝两侧各40-50mm，超过此范围的飞溅参照表面划伤打磨方法进行打磨操作方法：使用打磨工具沿焊缝方向打磨技术要求：打磨出金属光泽、保证焊接区域没有飞溅物；打磨纹路与焊缝方向平行；打磨深度不超过母材厚度的5%为标准。 5. 焊缝接头的打磨打磨范围：对焊缝接头及段焊起弧点收弧点使用直磨机进行打磨操作方法：使用安装了合金旋转锉的直磨机对焊缝接头及段焊起弧点、收狐点进行打磨技术要求：焊缝接头的打磨要求外形与焊缝余高一致；段狐起弧点收狐点的打磨要求在去除焊接缺陷的情况下表面没有尖锐的棱角；不伤母材，以母材的被去除量不超过母材厚度的5%为标准。 6. 焊缝磨平打磨范围：焊缝及焊缝两侧各15～25mm。操作方法：先用角磨机和千叶片沿焊缝方向进行打磨，千叶片与工作面保持5～15°夹角，循序渐进，使焊缝磨平，母材的被去除量不超过0.2mm为标准；当焊缝有凹陷时应补焊后再打磨，不得用力过猛导致表面凹陷。

蓝宝石生产线项目可行性报告

LED级大尺寸蓝宝石单晶生产线项目可行性研究报告江苏无锡爱能光电科技有限公司 2010-12-04

目录第一章蓝宝石生产线项目总论 (3) 一、项目提要 (3) 二、主要的技术和经济指标 (3) 第二章项目背景及市场分析 (5) 一、项目由来 (5) 全球LED市场分析 (6) 国内LED市场分析 (7) LED级蓝宝石单晶市场分析 (8) LED级蓝宝石价格趋势 (9) 二、项目必要性和建设条件 (10) 第三章投资项目地点选址 (12) 一、选址的基本思路和原则 (12) 二、地址选址 (12) 三、项目区建设条件 (12) 第四章项目总体方案 (14) 一、项目建设的指导思想 (14) 二、项目产业定位和规模 (14) 三、主要生产技术路线 (14) 四、工程建设规划 (17) （一）项目平面布局 (17) （二）工程预算 (18) 五、原材料与能源消耗 (20) 第五章环境保护和节约能源 (21) 一、环境保护 (21) 1、项目所采用的环境标准 (21) 2、项目所在地环境分析 (21) 3、主要污染源、污染物及防治措施 (22) 4、节约能源 (24) 第六章职业安全与卫生及消防设施方案 (25) 一、设计依据 (25) 二、安全教育 (25) 三、劳动安全与工业卫生 (26) 四、消防设施及方案 (27) 第七章项目组织机构与劳动定员 (29) 一、项目组织 (29) 1、项目建设期组织与管理 (29) 2、项目运营期的组织与管理 (30) 二、劳动定员与培训 (32) 第八章项目实施进度与招投标 (34) 一、项目实施进度安排 (34) 1、土建工程 (34) 2、设备安装调试工程 (35) 第九章投资估算与资金筹措 (36) 一、投资估算的依据 (36) 1、建设投资估算 (36) 第十章财务评价 (38) 一、财务评价 (38) 1、评价条件 (38) 2、财务评价 (38) 3、财务评价结论 (39)

蓝宝石基本知识

蓝宝石基本知识 1、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,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LE D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),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. 2:凯氏长晶法(Kyropoulos method),简称KY法,大陆称之为泡生法.其原理与柴氏拉晶法(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(SeedC rystal，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

化学机械抛光工艺(CMP)

化学机械抛光工艺（CMP）摘要：本文首先定义并介绍CMP工艺的基本工作原理，然后，通过介绍CMP系统，从工艺设备角度定性分析了解CMP的工作过程，通过介绍分析CMP工艺参数，对CMP作定量了解。在文献精度中，介绍了一个SiO2的CMP平均磨除速率模型，其中考虑了磨粒尺寸，浓度，分布，研磨液流速，抛光势地形，材料性能。经过实验，得到的实验结果与模型比较吻合。MRR 模型可用于CMP模拟，CMP过程参数最佳化以及下一代CMP设备的研发。最后，通过对VLSI 制造技术的课程回顾，归纳了课程收获，总结了课程感悟。关键词：CMP、研磨液、平均磨除速率、设备 Abstract：This article first defined and introduces the basic working principle of the CMP process, and then, by introducing the CMP system, from the perspective of process equipment qualitative analysis to understand the working process of the CMP, and by introducing the CMP process parameters, make quantitative understanding on CMP.In literature precision, introduce a CMP model of SiO2, which takes into account the particle size, concentration, distribution of grinding fluid velocity, polishing potential terrain, material performance.After test, the experiment result compared with the model.MRR model can be used in the CMP simulation, CMP process parameter optimization as well as the next generation of CMP equipment research and development.Through the review of VLSI manufacturing technology course, finally sums up the course, summed up the course. Key word: CMP、slumry、MRRs、device 1.前言

蓝宝石切割工艺研究

蓝宝石切割工艺研究蓝宝石材料因其优良的特性，成为多个特定行业领域广泛使用的基础材料，但是其高硬度特性也决定了其切割方面的难度，提高对蓝宝石的切割工艺水平，对于蓝宝石材料的应用意义重大。本文主要就蓝宝石的切割工艺进行了研究。现代科学技术的飞速发展，推动着各行各业的不断进步，行业领域的建设发展都是以相应的基础建设材料为基础的，尤其是一些特殊行业领域，如航空航天、微电子、光电子等，其技术的革新往往伴随着对于材料的更高要求，为了适应行业领域的发展，质量优良，性能符合要求标准的材料至关重要。蓝宝石因其本身的优良特性，成为许多行业领域的重要材料，而如何对其实现有效切割也成为一个十分重要的问题。一、蓝宝石概述在光电子和微电子等行业领域中，蓝宝石晶体发挥着十分重要的作用，除此之外，在一些对于材料性能要求十分苛刻的行业领域中，也经常能看到蓝宝石晶体的应用。这主要是以为蓝宝石晶体具有十分突出的物理特性、化学特性以及光学特性。在种类十分繁多的氧化物晶体中，蓝宝石晶体具

有最高的硬度值，而且在高温环境下，蓝宝石依然具有极高的强度，同时其透过率与热属性也十分优秀。在介电特性和热透性以及电气特性以及防腐蚀方面蓝宝石晶体也具有十分显著的优势。但是作为一种硬脆材料，除了碳化硅和金刚石之外，蓝宝石晶体的硬度是所有物质中最大的，具有8.5左右的莫氏硬度值，而且其晶格结构表现出极高的同向性，再加上极强的分子结合，使得在需要对其进行切割时具有很大的难度，很难有效高效地对其进行切割，这在一定程度上限制了蓝宝石晶体地实际应用。二、蓝宝石多线切割概论传统的蓝宝石切割工艺是对棒状或者锭状的蓝宝石晶体采用内圆切割的技术，将其切成片状。这种切割方法对蓝宝石晶体材料的损耗比较严重，不仅出片率和效率比较低，而且晶片表面也因为切割工艺的缺陷出现质量下降的问题，致使无法利用切割出的蓝宝石进行高耐磨性和脆性、以及高硬度的材料。线切割技术在蓝宝石晶体切割过程中的应用，大大满足了当前各个行业领域发展对于蓝宝石晶片的高要求，利用线切割技术得到的蓝宝石晶片，不仅能够实现低损耗，而且能够实现大片经。多线切割技术最初应用的时候，使用的游离磨粒的方法，通过线带动碳化硅等游离磨粒实现对蓝宝石晶体的切割。但是，游离磨粒的缺点在于其体积十分小，所以其与蓝宝石晶体的实际接触面积十分有限，造成

蓝宝石抛光液背景介绍

蓝宝石抛光液背景介绍 LED 蓝宝石市场现状（一）LED 衬底材料——蓝宝石蓝宝石，Sapphire ，是刚玉宝石中除红色的红宝石之外，其它颜色刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝（Al 2O 3）。（二）蓝宝石晶体的主要用途（1）蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、耐冲刷，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作，因而被广泛的应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料。（2）独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能使蓝宝石晶体成为用于半导体照明产业，如LED ，LED 能使发光效率提高近10倍，寿命是传统灯具的20倍以上，兼有绿色、环保等优点。目前能用于商品化的衬底只有两种，即蓝宝石和碳化硅衬底。目前全球80%LED 企业采用蓝宝石衬底，其原因是碳化硅价格昂贵。

（三）LED产业链（四）LED发光原理（五）世界各国的LED产业政策 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。

日本在1998年就制定了“21世纪光计划”；欧盟从2000年7月，实施了“彩虹计划”，在此基础上，与2004年7月又启动了“固态照明研究项目”，成立了“欧盟光电产业联盟”；韩国在2000年制定了“氮化镓半导体开发计划”，成立了光产业振兴会；美国在2001年启动的“下一代照明计划（NGLI）”及2002年设立的“国家半导体照明研究计划”列入了能源法案；中国在2003年6月17日正式启动了“国家半导体照明计划”；2006年10月，中国科技部启动“十一五”半导体照明工程“863”计划，对半导体照明产业以更大的支持。（六）目前蓝宝石市场情况蓝宝石价格下跌不休以两英寸蓝宝石衬底为例，2011年一季度产品平均厂家出货价在30美元每片左右，但到了九月份，价格却已跌至10美元左右，降幅超过60%，价格下滑速度令人咋舌！ “2009年蓝宝石价格才9美金，基本保持微利，甚至低于传统行业的利润，价格杀得太低也直接损害了蓝宝石厂商的扩产热情，导致蓝宝石产能开始下降。而去年LED背光与应用产品渗透率大幅提升，导致蓝宝石市场供不应求，所以才有了后面价格呈现报复性上涨的局面。” 价格的持续上涨刺激了新一轮的投资热潮，蓝宝石衬底厂商纷纷扩产，上游晶棒产能更是加速扩充，更多的“门外汉”也怀揣巨资欲在这一领域分得一杯羹。然而，扩产的直接后果就是市场由去年的供不应求迅速逆转为供过于求的局面，蓝宝石价格开始急速下挫。“从去年下半年开始，国内无论是长晶项目还是衬底加工项目上的太多，一时间大家争先恐后给外延厂家送样品试用。这也直接导致了外延厂家后来不断压价的行为，因为市场已经从卖房市场变成了买方市场。”一位业内人士向记者道出了其中原委。台湾厂商的库存抛售也是导致目前市场供过于求的因素之一。江苏吉星光电副总经理蔡金荣向记者透露：“去年年底蓝宝石价格高涨，台湾厂家就开始大量屯货。但是今年上半年下游应用市场并没有入业界预期那样释放利好，而这些拥有大量存货的大部分是上市公司，库存时间（一般3个月，之后又要进行返抛）不能太久，所以就开始降价销售。” 正在大家焦头烂额之际，国内市场却再次传出6美元就可以买到2英寸蓝宝石衬底的消息，又再一次刺激了市场敏感神经。“6美元的产品来源主要有两种，一种是晶棒在切割过程中产生的废片，厂商加工后重新出售；还有一种是部分厂商项目刚刚试投产，需要通过一些价格手段打开市场。”但黄小卫对记者表示，6美元不能代表目前蓝宝石衬底的整体市