LED用蓝宝石衬底抛光技术进展.pdf

第4期
机槭设计与制造
2013年4月
Machinery Design Manufacture
249
LED用蓝宝石衬底抛光技术进展
?志国1,2,周海2,徐晓明1,臧跃23
(1.常州大学,江苏常州213016;2.盐城工学院,江苏盐城224051;3.江苏大学,江苏镇江212013
摘要:蓝宝石单晶村底具有优秀的物理化学性质,作为LED的主要衬底材料,其晶片表面质量要求非常高,而加エエ
艺在很大程度上决定了表面质量。对蓝宝石衬底加工的各种エ艺原理作简要介绍,如化学机械抛光、磁流变抛光、浮法抛
光等,指出这些加工方法的优缺点、发展进程等。目前蓝宝石衬底的抛光质量已经达到:表面粗糙度0.1m,平面度
0.5m。随着生产エ艺的不断进步,数字化、全自动、绿色无污染的抛光エ艺是未来蓝宝石衬底加エ的发展方向。
关键词:蓝宝石衬底;抛光工艺;化学机械抛光
中图分类号:1TH16;TC878+,1;TN305.2文献标识码:A文章编号:1001-3997(2013)04-0249-03
The Progress on Polishing Technology of Sapphire Substrate Used in LED
ZHUO Zhi-guo,2, ZHOU Hai, XU Xiao-ming, ZANG Yue
(1. Changzhou Unive Jan u an zhou 213166, hina Yancheng Institute of Technology, Jiangsu Yancheng 224051
China; 3.Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013, China
Abstract: The sapphire contains excellently physical and chemical properties, so it suits for being the substrate of LED. It is
known that the substrate must hae very smooth surface, such as Low roughness and high forming however, the surface
quality depends on the process technique. It introduces some processing technique such as CMP, magneto - rheological
finishing, float polishing and their merit, demerit and developing. Now the highest processing uality of sapphire surface
obtained is that the Ra is 0.Inm, flatness is O 5um. With the adwance of processing technique, digitized, full automatic
green polishing techniques wil come true
Key Words: Sapphire; Polishing Process; Chemical Mechanical Polishing( CMP)
质作为磨粒,在抛光压力的作用下,磨粒在晶片表面产生磨削,依
单晶蓝宝石具有优良的物理和化学性质,如耐磨损、抗化学靠犁削作用将表面材料去除。此方法易在晶片表面产生划痕等缺
腐蚀、光透过率高等,广泛用于光学透镜,同时蓝宝石单晶因为与陷,目前已经较少使用。
1990年由白俄罗斯的科研人员提出磁流变抛光工艺利用
半导体CaN的晶格系数失配率较小、机械强度高、价格便宜等成
为发光二极管的主要村底材料。而GaN膜的无缺陷生长很大程流变抛光液在梯度磁场中发生流变效应的原理,使液体迅速变
度上依赖于蓝宝石晶片的表面加工质量,但高硬度和高化学稳定硬,进而形成 Bingham流体,由其中的抛光磨粒通过机械的方式
性导致其难以加工。为获得无损伤层的晶片表面,人们提出各种去除晶片的表面材料四。磁流变抛光技术具有许多优点:
它将电磁学、流体动力学、化学等相结合应用于加工中,抛
加工工艺以期能够获得更高的加工速率、加工质量,降低加工成
光后的工件不存在亚表面破坏层,可以得到晶格完整的表面,是
本,其中有些已经应用于大规模生产加工,有的还处于实验室阶
获得超精密、超光滑蓝宝石衬底表面的较理想工艺,具有良好的
段。而在蓝宅石晶片的超精密加工中以抛光最为常用。
应用前景。
抛光主要以化学和机械作用将晶片表面材料去除,以获得
磁流变液是一种新型的可控智能材料,是由磁敏微粒、表面
光洁、无晶格缺陷的表面,在这些加工方法中有的以机械作用为活性剂以及其他一些添加剂按一定比例分散在基载液中形成的
主,如机械抛光、液体喷射抛光;有的以化学作用为主,如化学抛
悬浮液。当抛光液被喷洒至转轮的凹槽,并随着凹槽的转动进人
光、水合抛光;或化学机械相平衡起作用,如化学机械抛光。
磁场区时,磁敏微粒被磁化,成链状或纤维状排列,这导致整个流
2以机械作用为主的抛光方法
体的粘度增大,从而表现出类固体性质对晶片进行塑性切削加
传统的抛光以机械抛光为主,主要采用比晶片材料硬的物工,随后又恢复液体状态,如图1所示。由于磁流变抛光属于可控
来稿日期:2012-06-23
基金项目:江苏省自然科学基金项目(BK2008197):江苏省高校科研成果产业化推进项目(JH10-X048);
江苏省“青蓝工程”,江苏省新型环保重点实验室开放课题基金(AE201120);
江苏省生态环境材料重点建设实验室开放课题资助(EML2012013)
作者简介:卓志国,(1984-),男,硕土:研究生,主要研究方向:蓝宝石衬底的超精密加工
周海,(1965-),男,博土,教授,主要研究方向: CAD/CAM、超精密加工