2014-11-21

人造蓝宝石制造

人造蓝宝石制造

人工生长的蓝宝石(Al2O3)优点为生产技术成熟丶元件品质较好，可耐高温丶耐化学侵蚀，且其硬度高，故易於处理与清洗。其缺点如蓝宝石属绝缘体，其导电与导热性不佳，做为LED用基板不利於LED元件散热，另外，蓝宝石硬度非常高，对於切割制程设备相对需较高投资。

人工蓝宝石的制作流程：准备原料→填充原料及架设晶种→炉体抽真空→炉体加热（炉体加入钼隔热屏和钨隔热屏）→原料熔化→熔接晶种→晶颈生长→晶体生长→晶体与坩埚分离（这里面的坩埚大多是耐高温的。）→冷却→取出晶体。

人工蓝宝石基片的制作流程：

人工蓝宝石基片的制作流程

晶体常见生长方法：

提拉法：提拉法是将构成晶体的原料放在坩埚中加热熔化，在熔体表面接籽晶提拉熔体，在受控条件下，使籽晶和熔体在交界面上不断进行原子或分子的重新排列，随降温逐渐凝固而生长出单晶体。提拉法的生长技术首先将待生长的晶体的原料放在耐高温的坩埚中加热熔化，调整炉内温度场，使熔体上部处於过冷状态；然後在籽晶杆上安放一粒籽晶，让籽晶接触熔体表面，待籽晶表面稍熔后，提拉并转动籽晶杆，使熔体处於过冷状态而结晶於籽晶上，在不断提拉和旋转过程中，生长出圆柱状晶体。

泡生法：泡生法的原理与提拉法类似。首先原料熔融，再将一根籽晶与熔体接触，如果界面的温度低於凝固点，则籽晶开始生长。为了使晶体不断长大，就需要逐渐降低熔体的温度，同时旋转晶体，以改善熔体的温度分布。也可以缓慢地(或分阶段地)上提晶体，以扩大散热面。放肩阶段与提拉法类似，停止或保持旋转，以调整各方向均匀生长，降低拉速使晶体长到预期的直径，然後保持或停止拉速，由於结晶过程的自身特点，在合适的温度梯度下，晶体能自行完成等径生长。晶体在生长过程中或生长结束时不与坩埚壁接触，这就大大减少了晶体的应力，不过，当晶体与剩馀的熔体脱离时，通常会产生较大的热冲击。

热交换法：利用热交换器来带走热量，使得晶体生长区内形成一下冷上热的纵向温 度梯度，同时再藉由控制热交换器内气体流量(He冷却源)的大小以及改变加热功率的高低来控制此温度梯度，藉此达成坩埚内熔汤由下慢慢向上凝固成晶体之目的。

晶体生长方法 柴氏拉晶法(Czochralski method)
提拉法（CZ）		 凯氏长晶法(Kyropoulos method)
泡生法（KY）

热交换法（HEM）
晶体形状 棒状 梨状 梨状
晶体尺吋 受尺寸限制，目前直径及有效长均小於150mm 较大尺寸，目前一般为35-90kg 大尺寸，目前一般为65-100kg
晶体质量 好 较好 好
优点 1.生长情况便於观察，尺寸易控制
2.晶体外观整齐		 1.晶体质量较好
2.成本低		 1.晶体尺寸体积大
2.质量较好
缺点 1.位错密度较大
2.需要铱金坩锅，成本高		 1.操作复杂，一致性不高，成品率较低
2.不易生长C轴晶体		 1.热场不易均匀
2.需要大量氦气做冷却剂，成本高
资料来源：网路汇整
 

最新消息