藍(lán)寶石單晶，是純凈的三氧化二鋁（α-Al2O3），具有極好的熱導(dǎo)性、電氣絕緣性、透光性、化學(xué)穩(wěn)定性，以及耐高溫、高強(qiáng)度、高硬度等一系列優(yōu)良的特性，是紅外裝置、導(dǎo)彈、潛艇、衛(wèi)星空間技術(shù)、探測和高功率強(qiáng)激光等的窗口材料，優(yōu)質(zhì)光學(xué)材料，耐磨軸承材料和襯底材料。藍(lán)寶石的C面與GaN單晶膜之間的晶格常數(shù)失配率小，同時符合GaN單晶膜生長過程中耐高溫的要求，使得藍(lán)寶石晶片成為制作白/藍(lán)光LED的關(guān)鍵襯底材料，被廣泛應(yīng)用在LED產(chǎn)業(yè)中。利用熱交換法（簡稱HEM法）生長的藍(lán)寶石單晶，因為溫度的分布與重力場相反，故而熔體中沒有對流作用發(fā)生，保證了晶體在穩(wěn)定狀態(tài)下生長，得到的藍(lán)寶石單晶具有完美的光學(xué)均勻性，并且沒有散射、夾雜和氣泡等缺陷。目前，所有藍(lán)寶石晶體生長方法中，熱交換法生長的藍(lán)寶石單晶的晶體質(zhì)量是最好的。

據(jù)法國Yole統(tǒng)計，藍(lán)寶石襯底材料應(yīng)用占比約75%，其中半導(dǎo)體照明(LED）襯底材料占比95%以上。高性能芯片的獲得很大程度依賴藍(lán)寶石襯底片的表面加工質(zhì)量，而藍(lán)寶石具有高硬度和高化學(xué)穩(wěn)定性屬于硬脆難加工材料，其加工過程主要涉及高加工精度的裝備、高性能的金剛石工具耗材和與之相匹配的加工工藝。

藍(lán)寶石襯底加工流程： 

藍(lán)寶石襯底片的加工流程如圖1所示。

圖1藍(lán)寶石襯底片加工流程

長晶：利用長晶爐生長尺寸大且高品質(zhì)的單晶藍(lán)寶石晶體。

定向：確保藍(lán)寶石晶體在掏棒機(jī)臺上的正確位置，便于掏棒加工；

掏棒：以特定方式從藍(lán)寶石晶體中掏取藍(lán)寶石晶棒（包括去頭尾、端面磨）；

滾磨：用外圓磨床進(jìn)行晶棒的外圓磨削，得到精確的外圓尺寸精度(滾圓，磨OF面）；

品檢：確保晶棒品質(zhì)以及套取后的晶棒尺寸與方位符合客戶規(guī)格；

定向：在切片機(jī)上準(zhǔn)確定位藍(lán)寶石晶棒的位置，以便于精準(zhǔn)切片加工；

切片：使用金剛石線鋸將藍(lán)寶石晶棒切成薄薄的晶片；

研磨：去除切片時造成的晶片切割損傷層及改善晶片的平坦度；

倒角：將晶片邊緣修整成圓弧狀，改善薄片邊緣的機(jī)械強(qiáng)度，避免應(yīng)力集中造成缺陷，45度倒角0～0.2mm；

拋光：改善晶片粗糙度，使其表面達(dá)到外延片磊晶級的精度（先雙面拋光，再單面拋光。正面粗糙度小于0.3μm，背面粗糙度0.4～1.0μm）；

清洗：清除晶片表面的污染物，如微塵顆粒、金屬、有機(jī)沾污物等；

品檢：以高精密檢測器檢驗晶片(平坦度、表面微塵顆粒等），以合乎客戶的要求。