Procesador de señal/detector de plasma de zafiro de 12 pulgadas con plano C
Diagrama detallado
Introducción al zafiro
La oblea de zafiro es un material de sustrato monocristalino fabricado con óxido de aluminio sintético de alta pureza (Al₂O₃). Los grandes cristales de zafiro se cultivan mediante métodos avanzados como el método 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 fundamental 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 oxihidrógeno; las gotas se solidifican capa por capa sobre un núcleo. | Bajo costo, alta eficiencia, proceso relativamente simple | Zafiros de calidad gema, materiales ópticos primitivos |
| Método Czochralski (CZ) | El Al₂O₃ se funde en un crisol y un cristal semilla se extrae 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 y controlado permite que el cristal crezca gradualmente dentro del crisol. | Capaz de cultivar 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 una calidad uniforme. | Grandes ventanas ópticas, aeroespacial, óptica militar |
Orientación del cristal
| Orientación / Plano | Índice de 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) |
| avión A | (11-20) | Paralela al eje c, superficie no polar, evita los 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 |
Especificaciones de la oblea de zafiro (personalizable)
| Artículo | Obleas de zafiro de 1 pulgada, plano C(0001), 430 μm | |
| Materiales cristalinos | Al2O3 monocristalino de alta pureza (99,999%). | |
| Calificación | Prime, listo para epi | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Ángulo de desviación del plano C con respecto al eje M: 0,2 ± 0,1° | ||
| Diámetro | 25,4 mm +/- 0,1 mm | |
| Espesor | 430 μm +/- 25 μm | |
| Pulido por un solo lado | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Pulido fino, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Pulido a doble cara | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| Televisión por satélite | < 5 μm | |
| ARCO | < 5 μm | |
| URDIMBRE | < 5 μm | |
| Limpieza / Embalaje | Limpieza de salas blancas de clase 100 y envasado al vacío, | |
| 25 piezas en un embalaje de casete o en embalaje individual. | ||
| Artículo | Obleas de zafiro de 2 pulgadas, plano C (0001), 430 μm | |
| Materiales cristalinos | Al2O3 monocristalino de alta pureza (99,999%). | |
| Calificación | Prime, listo para epi | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Ángulo de desviación del plano C con respecto al 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 por un solo lado | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Pulido fino, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Pulido a doble cara | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| Televisión por satélite | < 10 μm | |
| ARCO | < 10 μm | |
| URDIMBRE | < 10 μm | |
| Limpieza / Embalaje | Limpieza de salas blancas de clase 100 y envasado al vacío, | |
| 25 piezas en un embalaje de casete o en embalaje individual. | ||
| Artículo | Obleas de zafiro de 3 pulgadas, plano C (0001), 500 μm | |
| Materiales cristalinos | Al2O3 monocristalino de alta pureza (99,999%). | |
| Calificación | Prime, listo para epi | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Ángulo de desviación del plano C con respecto al 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 por un solo lado | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Pulido fino, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Pulido a doble cara | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| Televisión por satélite | < 15 μm | |
| ARCO | < 15 μm | |
| URDIMBRE | < 15 μm | |
| Limpieza / Embalaje | Limpieza de salas blancas de clase 100 y envasado al vacío, | |
| 25 piezas en un embalaje de casete o en embalaje individual. | ||
| Artículo | Obleas de zafiro de 4 pulgadas, plano C (0001), 650 μm | |
| Materiales cristalinos | Al2O3 monocristalino de alta pureza (99,999%). | |
| Calificación | Prime, listo para epi | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Ángulo de desviación del plano C con respecto al 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 por un solo lado | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Pulido fino, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Pulido a doble cara | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| Televisión por satélite | < 20 μm | |
| ARCO | < 20 μm | |
| URDIMBRE | < 20 μm | |
| Limpieza / Embalaje | Limpieza de salas blancas de clase 100 y envasado al vacío, | |
| 25 piezas en un embalaje de casete o en embalaje individual. | ||
| Artículo | Obleas de zafiro de 6 pulgadas con plano C (0001) y 1300 μm | |
| Materiales cristalinos | Al2O3 monocristalino de alta pureza (99,999%). | |
| Calificación | Prime, listo para epi | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Ángulo de desviación del plano C con respecto al 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 por un solo lado | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Pulido fino, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Pulido a doble cara | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| Televisión por satélite | < 25 μm | |
| ARCO | < 25 μm | |
| URDIMBRE | < 25 μm | |
| Limpieza / Embalaje | Limpieza de salas blancas de clase 100 y envasado al vacío, | |
| 25 piezas en un embalaje de casete o en embalaje individual. | ||
| Artículo | obleas de zafiro de 8 pulgadas con plano C (0001) de 1300 μm | |
| Materiales cristalinos | Al2O3 monocristalino de alta pureza (99,999%). | |
| Calificación | Prime, listo para epi | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Ángulo de desviación del plano C con respecto al eje M: 0,2 ± 0,1° | ||
| Diámetro | 200,0 mm +/- 0,2 mm | |
| Espesor | 1300 μm +/- 25 μm | |
| Pulido por un solo lado | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Pulido fino, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Pulido a doble cara | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| Televisión por satélite | < 30 μm | |
| ARCO | < 30 μm | |
| URDIMBRE | < 30 μm | |
| Limpieza / Embalaje | Limpieza de salas blancas de clase 100 y envasado al vacío, | |
| Embalaje individual. | ||
| Artículo | Obleas de zafiro de 12 pulgadas con plano C (0001) y 1300 μm | |
| Materiales cristalinos | Al2O3 monocristalino de alta pureza (99,999%). | |
| Calificación | Prime, listo para epi | |
| Orientación de la superficie | Plano C(0001) | |
| Ángulo de desviación del plano C con respecto al eje M: 0,2 ± 0,1° | ||
| Diámetro | 300,0 mm +/- 0,2 mm | |
| Espesor | 3000 μm +/- 25 μm | |
| Pulido por un solo lado | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (SSP) | Superficie posterior | Pulido fino, Ra = 0,8 μm a 1,2 μm |
| Pulido a doble cara | Superficie frontal | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| (DSP) | Superficie posterior | Pulido epitaxial, Ra < 0,2 nm (por AFM) |
| Televisión por satélite | < 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 lingotes de zafiro (100–400 kg) utilizando el método Kyropoulos (KY) en hornos de crecimiento de cristales dedicados.
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Perforación y conformado de lingotes
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Utilice un taladro de barril para procesar la lingotera 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 en busca de 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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Determinar 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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Cortar el lingote en finas láminas según el grosor 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 (grosor, planitud, defectos superficiales).
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Si es necesario, realice un nuevo recocido para mejorar aún más la calidad del cristal.
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Biselado, rectificado y pulido CMP
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Realizar achaflanado, rectificado de superficies y pulido químico-mecánico (CMP) con equipos especializados para lograr superficies con calidad de espejo.
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Limpieza
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Limpie las obleas minuciosamente 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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Medir los parámetros de la oblea, incluyendo la variación total del espesor (TTV), la curvatura, la deformación, la precisión de la orientación y la rugosidad superficial.
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Recubrimiento (opcional)
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Aplicar recubrimientos (por ejemplo, recubrimientos antirreflectantes, capas protectoras) según las especificaciones del cliente.
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Inspección final y embalaje
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Realizar una inspección de calidad del 100% en una sala limpia.
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Empaquetar las obleas en cajas de casete en condiciones de limpieza Clase 100 y sellarlas al vacío antes del envío.
Aplicaciones de las obleas de zafiro
Las obleas de zafiro, gracias a su excepcional dureza, excelente transmitancia óptica, óptimo rendimiento térmico y aislamiento eléctrico, se utilizan 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 campos aeroespaciales 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 favorecen el desarrollo de dispositivos láser de alta potencia y larga vida útil.
Fotodetectores
En los fotodetectores ultravioleta e infrarrojo, las obleas de zafiro se utilizan a menudo como ventanas transparentes y sustratos aislantes.
2. Dispositivos semiconductores
Circuitos integrados de radiofrecuencia (RFIC)
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)
Mediante la aplicación de 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
Gracias a su 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 guiado infrarrojo.
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
Tapas para lentes de cámara
La elevada dureza del zafiro garantiza la resistencia a los arañazos de las lentes de los smartphones y las cámaras.
Sensores de huellas dactilares
Las obleas de zafiro pueden servir como cubiertas duraderas y transparentes que mejoran la precisión y la fiabilidad 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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Rango de transmisión:UV 150 nm a infrarrojo medio 5,5 μm.
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Lentes de zafiro
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Se utiliza en sistemas láser de alta potencia y en 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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Fundas protectoras de zafiro
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Resistir el impacto de flujos 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 los investigadores académicos obleas y otros materiales y servicios científicos relacionados con semiconductores. Los materiales semiconductores constituyen nuestra principal actividad; nuestro equipo, altamente cualificado, ha participado activamente desde su fundación en la investigación y el desarrollo de materiales electrónicos avanzados, especialmente en el campo de las obleas y sustratos.
Fogonadura
Gracias a su excelente tecnología de materiales semiconductores, Shanghai Zhimingxin se ha consolidado como un socio de confianza para las principales empresas del mundo y prestigiosas instituciones académicas. Su compromiso con la innovación y la excelencia le ha permitido establecer sólidas relaciones de cooperación con líderes del sector 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 semiconductores.
Además de colaborar con empresas de renombre, Zhimingxin ha establecido relaciones de cooperación en investigación a largo plazo con universidades de prestigio internacional como la Universidad de Harvard, el University College London (UCL) y la Universidad de Houston. Mediante 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 innovaciones tecnológicas, lo que garantiza que siempre estemos a la vanguardia de la industria de los semiconductores.
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