Oblea de zafiro de 12 pulgadas, plano C, SSP/DSP
Diagrama detallado
Introducción al zafiro
La oblea de zafiro es un sustrato monocristalino fabricado con óxido de aluminio sintético de alta pureza (Al₂O₃). Los grandes cristales de zafiro se cultivan mediante métodos avanzados como el Kyropoulos (KY) o el método de intercambio de calor (HEM), y posteriormente se procesan mediante corte, orientación, rectificado y pulido de precisión. Gracias a sus excepcionales propiedades físicas, ópticas y químicas, la oblea de zafiro desempeña un papel insustituible en los campos de los semiconductores, la optoelectrónica y la electrónica de consumo de alta gama.
Métodos convencionales de síntesis de zafiro
| Método | Principio | Ventajas | Aplicaciones principales |
|---|---|---|---|
| Método Verneuil(Fusión de llamas) | El polvo de Al₂O₃ de alta pureza se funde en una llama de oxígeno y las gotas se solidifican capa por capa sobre una semilla. | Bajo costo, alta eficiencia, proceso relativamente simple. | Zafiros con calidad de gema, materiales ópticos tempranos |
| Método Czochralski (CZ) | El Al₂O₃ se funde en un crisol y un cristal semilla se tira lentamente hacia arriba para hacer crecer el cristal. | Produce cristales relativamente grandes con buena integridad. | Cristales láser, ventanas ópticas |
| Método Kyropoulos (KY) | El enfriamiento lento controlado permite que el cristal crezca gradualmente dentro del crisol. | Capaz de desarrollar cristales de gran tamaño y bajo estrés (decenas de kilogramos o más) | Sustratos LED, pantallas de teléfonos inteligentes, componentes ópticos |
| Método HEM(Intercambio de calor) | El enfriamiento comienza desde la parte superior del crisol, los cristales crecen hacia abajo desde la semilla. | Produce cristales muy grandes (hasta cientos de kilogramos) con calidad uniforme. | Grandes ventanas ópticas, aeroespacial, óptica militar |
Orientación del cristal
| Orientación / Plano | Índice Miller | Características | Aplicaciones principales |
|---|---|---|---|
| Plano C | (0001) | Perpendicular al eje c, superficie polar, átomos dispuestos uniformemente | LED, diodos láser, sustratos epitaxiales de GaN (los más utilizados) |
| Plano A | (11-20) | Paralelo al eje c, superficie no polar, evita efectos de polarización | Epitaxia de GaN no polar, dispositivos optoelectrónicos |
| Plano M | (10-10) | Paralelo al eje c, no polar, alta simetría | Epitaxia de GaN de alto rendimiento, dispositivos optoelectrónicos |
| Plano R | (1-102) | Inclinado respecto al eje c, excelentes propiedades ópticas. | Ventanas ópticas, detectores infrarrojos, componentes láser |
Especificación de la oblea de zafiro (personalizable)
| Artículo | Obleas de zafiro de 1 pulgada de plano C (0001) y 430 μm | |
| Materiales de cristal | 99,999%, alta pureza, Al2O3 monocristalino | |
| Calificación | Prime, Epi-Ready | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Plano C fuera de ángulo hacia el eje M 0,2 +/- 0,1° | ||
| Diámetro | 25,4 mm +/- 0,1 mm | |
| Espesor | 430 μm +/- 25 μm | |
| Pulido de una sola cara | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Molienda fina, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Doble cara pulida | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| TTV | < 5 μm | |
| ARCO | < 5 μm | |
| URDIMBRE | < 5 μm | |
| Limpieza / Embalaje | Limpieza de salas blancas clase 100 y envasado al vacío, | |
| 25 piezas en un embalaje de casete o embalaje de una sola pieza. | ||
| Artículo | Obleas de zafiro de 2 pulgadas de plano C (0001) y 430 μm | |
| Materiales de cristal | 99,999%, alta pureza, Al2O3 monocristalino | |
| Calificación | Prime, Epi-Ready | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Plano C fuera de ángulo hacia el eje M 0,2 +/- 0,1° | ||
| Diámetro | 50,8 mm +/- 0,1 mm | |
| Espesor | 430 μm +/- 25 μm | |
| Orientación plana primaria | Plano A (11-20) +/- 0,2° | |
| Longitud plana primaria | 16,0 mm +/- 1,0 mm | |
| Pulido de una sola cara | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Molienda fina, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Doble cara pulida | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| TTV | < 10 μm | |
| ARCO | < 10 μm | |
| URDIMBRE | < 10 μm | |
| Limpieza / Embalaje | Limpieza de salas blancas clase 100 y envasado al vacío, | |
| 25 piezas en un embalaje de casete o embalaje de una sola pieza. | ||
| Artículo | Obleas de zafiro de 3 pulgadas y 500 μm en plano C (0001) | |
| Materiales de cristal | 99,999%, alta pureza, Al2O3 monocristalino | |
| Calificación | Prime, Epi-Ready | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Plano C fuera de ángulo hacia el eje M 0,2 +/- 0,1° | ||
| Diámetro | 76,2 mm +/- 0,1 mm | |
| Espesor | 500 μm +/- 25 μm | |
| Orientación plana primaria | Plano A (11-20) +/- 0,2° | |
| Longitud plana primaria | 22,0 mm +/- 1,0 mm | |
| Pulido de una sola cara | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Molienda fina, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Doble cara pulida | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| TTV | < 15 micras | |
| ARCO | < 15 micras | |
| URDIMBRE | < 15 micras | |
| Limpieza / Embalaje | Limpieza de salas blancas clase 100 y envasado al vacío, | |
| 25 piezas en un embalaje de casete o embalaje de una sola pieza. | ||
| Artículo | Obleas de zafiro de 4 pulgadas y plano C (0001) de 650 μm | |
| Materiales de cristal | 99,999%, alta pureza, Al2O3 monocristalino | |
| Calificación | Prime, Epi-Ready | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Plano C fuera de ángulo hacia el eje M 0,2 +/- 0,1° | ||
| Diámetro | 100,0 mm +/- 0,1 mm | |
| Espesor | 650 μm +/- 25 μm | |
| Orientación plana primaria | Plano A (11-20) +/- 0,2° | |
| Longitud plana primaria | 30,0 mm +/- 1,0 mm | |
| Pulido de una sola cara | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Molienda fina, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Doble cara pulida | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| TTV | < 20 μm | |
| ARCO | < 20 μm | |
| URDIMBRE | < 20 μm | |
| Limpieza / Embalaje | Limpieza de salas blancas clase 100 y envasado al vacío, | |
| 25 piezas en un embalaje de casete o embalaje de una sola pieza. | ||
| Artículo | Obleas de zafiro de 6 pulgadas, plano C (0001), 1300 μm | |
| Materiales de cristal | 99,999%, alta pureza, Al2O3 monocristalino | |
| Calificación | Prime, Epi-Ready | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Plano C fuera de ángulo hacia el eje M 0,2 +/- 0,1° | ||
| Diámetro | 150,0 mm +/- 0,2 mm | |
| Espesor | 1300 μm +/- 25 μm | |
| Orientación plana primaria | Plano A (11-20) +/- 0,2° | |
| Longitud plana primaria | 47,0 mm +/- 1,0 mm | |
| Pulido de una sola cara | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Molienda fina, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Doble cara pulida | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| TTV | < 25 μm | |
| ARCO | < 25 μm | |
| URDIMBRE | < 25 μm | |
| Limpieza / Embalaje | Limpieza de salas blancas clase 100 y envasado al vacío, | |
| 25 piezas en un embalaje de casete o embalaje de una sola pieza. | ||
| Artículo | Obleas de zafiro de 8 pulgadas, plano C (0001), 1300 μm | |
| Materiales de cristal | 99,999%, alta pureza, Al2O3 monocristalino | |
| Calificación | Prime, Epi-Ready | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Plano C fuera de ángulo hacia el eje M 0,2 +/- 0,1° | ||
| Diámetro | 200,0 mm +/- 0,2 mm | |
| Espesor | 1300 μm +/- 25 μm | |
| Pulido de una sola cara | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Molienda fina, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Doble cara pulida | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| TTV | < 30 μm | |
| ARCO | < 30 μm | |
| URDIMBRE | < 30 μm | |
| Limpieza / Embalaje | Limpieza de salas blancas clase 100 y envasado al vacío, | |
| Embalaje de una sola pieza. | ||
| Artículo | Obleas de zafiro de 12 pulgadas y 1300 μm en plano C (0001) | |
| Materiales de cristal | 99,999%, alta pureza, Al2O3 monocristalino | |
| Calificación | Prime, Epi-Ready | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Plano C fuera de ángulo hacia el eje M 0,2 +/- 0,1° | ||
| Diámetro | 300,0 mm +/- 0,2 mm | |
| Espesor | 3000 μm +/- 25 μm | |
| Pulido de una sola cara | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Molienda fina, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Doble cara pulida | Superficie frontal | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Epipulido, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| TTV | < 30 μm | |
| ARCO | < 30 μm | |
| URDIMBRE | < 30 μm | |
Proceso de producción de obleas de zafiro
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Crecimiento de cristales
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Cultivar bolas de zafiro (100–400 kg) utilizando el método Kyropoulos (KY) en hornos especializados para el crecimiento de cristales.
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Perforación y conformación de lingotes
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Utilice un taladro para procesar el metal en lingotes cilíndricos con diámetros de 2 a 6 pulgadas y longitudes de 50 a 200 mm.
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Primer recocido
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Inspeccione los lingotes para detectar defectos y realice el primer recocido a alta temperatura para aliviar la tensión interna.
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Orientación del cristal
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Determine la orientación precisa del lingote de zafiro (por ejemplo, plano C, plano A, plano R) utilizando instrumentos de orientación.
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Corte con sierra de múltiples hilos
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Corte el lingote en láminas finas según el espesor requerido utilizando un equipo de corte de múltiples hilos.
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Inspección inicial y segundo recocido
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Inspeccione las obleas recién cortadas (espesor, planitud, defectos de superficie).
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Si es necesario, vuelva a realizar el recocido para mejorar aún más la calidad del cristal.
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Biselado, rectificado y pulido CMP
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Realice biselado, rectificado de superficies y pulido químico mecánico (CMP) con equipos especializados para lograr superficies de calidad espejo.
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Limpieza
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Limpie las obleas a fondo utilizando agua ultrapura y productos químicos en un entorno de sala limpia para eliminar partículas y contaminantes.
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Inspección óptica y física
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Realizar detección de transmitancia y registrar datos ópticos.
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Mida los parámetros de la oblea, incluidos TTV (variación del espesor total), curvatura, deformación, precisión de orientación y rugosidad de la superficie.
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Recubrimiento (opcional)
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Aplicar recubrimientos (por ejemplo, recubrimientos AR, capas protectoras) según las especificaciones del cliente.
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Inspección final y embalaje
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Realice una inspección de calidad del 100% en una sala limpia.
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Empaque las obleas en cajas de casete en condiciones de limpieza de clase 100 y séllelas al vacío antes del envío.
Aplicaciones de las obleas de zafiro
Las obleas de zafiro, con su excepcional dureza, excelente transmitancia óptica, excelente rendimiento térmico y aislamiento eléctrico, se aplican ampliamente en múltiples industrias. Sus aplicaciones no solo abarcan las industrias tradicionales de LED y optoelectrónica, sino que también se están expandiendo a los semiconductores, la electrónica de consumo y los sectores aeroespacial y de defensa avanzados.
1. Semiconductores y optoelectrónica
Sustratos LED
Las obleas de zafiro son los sustratos principales para el crecimiento epitaxial de nitruro de galio (GaN), ampliamente utilizado en LED azules, LED blancos y tecnologías Mini/Micro LED.
Diodos láser (LD)
Como sustratos para diodos láser basados en GaN, las obleas de zafiro respaldan el desarrollo de dispositivos láser de alta potencia y larga vida útil.
Fotodetectores
En los fotodetectores ultravioleta e infrarrojos, a menudo se utilizan obleas de zafiro como ventanas transparentes y sustratos aislantes.
2. Dispositivos semiconductores
RFIC (circuitos integrados de radiofrecuencia)
Gracias a su excelente aislamiento eléctrico, las obleas de zafiro son sustratos ideales para dispositivos de microondas de alta frecuencia y alta potencia.
Tecnología de silicio sobre zafiro (SoS)
Al aplicar la tecnología SoS, se puede reducir considerablemente la capacitancia parásita, mejorando así el rendimiento del circuito. Esta tecnología se utiliza ampliamente en comunicaciones de radiofrecuencia y electrónica aeroespacial.
3. Aplicaciones ópticas
Ventanas ópticas infrarrojas
Con una alta transmitancia en el rango de longitud de onda de 200 nm a 5000 nm, el zafiro se utiliza ampliamente en detectores infrarrojos y sistemas de guía infrarrojos.
Ventanas láser de alta potencia
La dureza y la resistencia térmica del zafiro lo convierten en un material excelente para ventanas y lentes protectoras en sistemas láser de alta potencia.
4. Electrónica de consumo
Cubiertas para lentes de cámara
La alta dureza del zafiro garantiza resistencia a los arañazos en lentes de teléfonos inteligentes y cámaras.
Sensores de huellas dactilares
Las obleas de zafiro pueden servir como cubiertas transparentes y duraderas que mejoran la precisión y la confiabilidad en el reconocimiento de huellas dactilares.
Relojes inteligentes y pantallas premium
Las pantallas de zafiro combinan resistencia a los arañazos con una alta claridad óptica, lo que las hace populares en productos electrónicos de alta gama.
5. Aeroespacial y Defensa
Cúpulas infrarrojas para misiles
Las ventanas de zafiro permanecen transparentes y estables en condiciones de alta temperatura y alta velocidad.
Sistemas ópticos aeroespaciales
Se utilizan en ventanas ópticas de alta resistencia y equipos de observación diseñados para entornos extremos.
Otros productos comunes de zafiro
Productos ópticos
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Ventanas ópticas de zafiro
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Se utiliza en láseres, espectrómetros, sistemas de imágenes infrarrojas y ventanas de sensores.
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Alcance de transmisión:UV 150 nm a IR medio 5,5 μm.
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Lentes de zafiro
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Se aplica en sistemas láser de alta potencia y óptica aeroespacial.
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Se pueden fabricar como lentes convexas, cóncavas o cilíndricas.
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Prismas de zafiro
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Se utiliza en instrumentos de medición óptica y sistemas de imágenes de precisión.
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Aeroespacial y defensa
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Cúpulas de zafiro
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Proteger los buscadores infrarrojos en misiles, vehículos aéreos no tripulados y aeronaves.
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Cubiertas protectoras de zafiro
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Resiste el impacto del flujo de aire a alta velocidad y entornos hostiles.
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Embalaje del producto
Acerca de XINKEHUI
Shanghai Xinkehui New Material Co., Ltd. es una de lasEl mayor proveedor de productos ópticos y semiconductores de ChinaFundada en 2002, XKH se creó para proporcionar a la investigación académica obleas y otros materiales y servicios científicos relacionados con semiconductores. Los materiales semiconductores son nuestra principal actividad, y nuestro equipo se basa en la tecnología. Desde su fundación, XKH ha estado profundamente involucrado en la investigación y el desarrollo de materiales electrónicos avanzados, especialmente en el campo de diversas obleas y sustratos.
Fogonadura
Gracias a su excelente tecnología en materiales semiconductores, Shanghai Zhimingxin se ha convertido en un socio de confianza de las principales empresas e instituciones académicas del mundo. Gracias a su constante innovación y excelencia, Zhimingxin ha forjado sólidas relaciones de cooperación con líderes de la industria como Schott Glass, Corning y Seoul Semiconductor. Estas colaboraciones no solo han mejorado el nivel técnico de nuestros productos, sino que también han impulsado el desarrollo tecnológico en los campos de la electrónica de potencia, los dispositivos optoelectrónicos y los dispositivos semiconductores.
Además de la cooperación con empresas de renombre, Zhimingxin también ha establecido relaciones de cooperación en investigación a largo plazo con universidades de primer nivel mundial, como la Universidad de Harvard, el University College de Londres (UCL) y la Universidad de Houston. Gracias a estas colaboraciones, Zhimingxin no solo brinda apoyo técnico a proyectos de investigación científica en el ámbito académico, sino que también participa en el desarrollo de nuevos materiales e innovación tecnológica, lo que nos mantiene siempre a la vanguardia de la industria de semiconductores.
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