Processeur SSP/DSP sur plaquette de saphir de 12 pouces, plan C
Diagramme détaillé
Introduction au saphir
La plaquette de saphir est un substrat monocristallin composé d'oxyde d'aluminium synthétique de haute pureté (Al₂O₃). Les grands cristaux de saphir sont cultivés par des méthodes avancées telles que la méthode Kyropoulos (KY) ou la méthode d'échange thermique (HEM), puis usinés par découpe, orientation, meulage et polissage de précision. Grâce à ses propriétés physiques, optiques et chimiques exceptionnelles, la plaquette de saphir est un matériau irremplaçable dans les domaines des semi-conducteurs, de l'optoélectronique et de l'électronique grand public haut de gamme.
Méthodes courantes de synthèse du saphir
| Méthode | Principe | Avantages | Principales applications |
|---|---|---|---|
| Méthode Verneuil(Fusion de flammes) | De la poudre d'Al₂O₃ de haute pureté est fondue dans une flamme oxyhydrogène ; les gouttelettes se solidifient couche par couche sur un germe. | Processus peu coûteux, très efficace et relativement simple | Saphirs de qualité gemme, matériaux optiques anciens |
| Méthode Czochralski (CZ) | On fait fondre de l'Al₂O₃ dans un creuset, puis on tire lentement un germe cristallin vers le haut pour faire croître le cristal. | Produit des cristaux relativement grands et de bonne intégrité. | cristaux laser, fenêtres optiques |
| Méthode Kyropoulos (KY) | Un refroidissement lent et contrôlé permet au cristal de croître progressivement à l'intérieur du creuset. | Capable de faire pousser des cristaux de grande taille et à faible contrainte (plusieurs dizaines de kilogrammes ou plus) | substrats LED, écrans de smartphones, composants optiques |
| Méthode HEM(Échange de chaleur) | Le refroidissement commence par le haut du creuset, les cristaux se développent vers le bas à partir du germe. | Produit des cristaux de très grande taille (jusqu'à plusieurs centaines de kilogrammes) de qualité uniforme. | Grandes fenêtres optiques, aérospatiale, optique militaire |
Orientation cristalline
| Orientation / Plan | Indice de Miller | Caractéristiques | Principales applications |
|---|---|---|---|
| Plan C | (0001) | Perpendiculaire à l'axe c, surface polaire, atomes disposés uniformément | LED, diodes laser, substrats épitaxiaux GaN (les plus utilisés) |
| Avion A | (11-20) | Parallèle à l'axe c, surface non polaire, évite les effets de polarisation | Épitaxie de GaN non polaire, dispositifs optoélectroniques |
| Plan M | (10-10) | Parallèle à l'axe c, non polaire, haute symétrie | Épitaxie GaN haute performance, dispositifs optoélectroniques |
| Plan R | (1-102) | Incliné selon l'axe c, excellentes propriétés optiques | Fenêtres optiques, détecteurs infrarouges, composants laser |
Spécifications des plaquettes de saphir (personnalisables)
| Article | Plaquettes de saphir de 430 μm, plan C (0001), 1 pouce | |
| Matériaux cristallins | Al2O3 monocristallin de haute pureté (99,999 %) | |
| Grade | Prime, Epi-Ready | |
| Orientation de la surface | Plan C (0001) | |
| Angle de décalage du plan C par rapport à l'axe M : 0,2 ± 0,1° | ||
| Diamètre | 25,4 mm +/- 0,1 mm | |
| Épaisseur | 430 μm +/- 25 μm | |
| Poli sur une seule face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (SSP) | Surface arrière | Broyage fin, Ra = 0,8 μm à 1,2 μm |
| Poli double face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (DSP) | Surface arrière | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| TTV | < 5 μm | |
| ARC | < 5 μm | |
| CHAÎNE | < 5 μm | |
| Nettoyage / Emballage | Nettoyage en salle blanche de classe 100 et emballage sous vide, | |
| 25 pièces par emballage cassette ou emballage individuel. | ||
| Article | Plaquettes de saphir de 2 pouces, plan C (0001), 430 µm | |
| Matériaux cristallins | Al2O3 monocristallin de haute pureté (99,999 %) | |
| Grade | Prime, Epi-Ready | |
| Orientation de la surface | Plan C (0001) | |
| Angle de décalage du plan C par rapport à l'axe M : 0,2 ± 0,1° | ||
| Diamètre | 50,8 mm +/- 0,1 mm | |
| Épaisseur | 430 μm +/- 25 μm | |
| Orientation à plat primaire | Plan A (11-20) +/- 0,2° | |
| Longueur à plat primaire | 16,0 mm +/- 1,0 mm | |
| Poli sur une seule face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (SSP) | Surface arrière | Broyage fin, Ra = 0,8 μm à 1,2 μm |
| Poli double face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (DSP) | Surface arrière | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| TTV | < 10 μm | |
| ARC | < 10 μm | |
| CHAÎNE | < 10 μm | |
| Nettoyage / Emballage | Nettoyage en salle blanche de classe 100 et emballage sous vide, | |
| 25 pièces par emballage cassette ou emballage individuel. | ||
| Article | Plaquettes de saphir de 3 pouces, plan C (0001), 500 μm | |
| Matériaux cristallins | Al2O3 monocristallin de haute pureté (99,999 %) | |
| Grade | Prime, Epi-Ready | |
| Orientation de la surface | Plan C (0001) | |
| Angle de décalage du plan C par rapport à l'axe M : 0,2 ± 0,1° | ||
| Diamètre | 76,2 mm +/- 0,1 mm | |
| Épaisseur | 500 μm +/- 25 μm | |
| Orientation à plat primaire | Plan A (11-20) +/- 0,2° | |
| Longueur à plat primaire | 22,0 mm +/- 1,0 mm | |
| Poli sur une seule face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (SSP) | Surface arrière | Broyage fin, Ra = 0,8 μm à 1,2 μm |
| Poli double face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (DSP) | Surface arrière | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| TTV | < 15 μm | |
| ARC | < 15 μm | |
| CHAÎNE | < 15 μm | |
| Nettoyage / Emballage | Nettoyage en salle blanche de classe 100 et emballage sous vide, | |
| 25 pièces par emballage cassette ou emballage individuel. | ||
| Article | Plaquettes de saphir de 4 pouces, plan C (0001), 650 µm | |
| Matériaux cristallins | Al2O3 monocristallin de haute pureté (99,999 %) | |
| Grade | Prime, Epi-Ready | |
| Orientation de la surface | Plan C (0001) | |
| Angle de décalage du plan C par rapport à l'axe M : 0,2 ± 0,1° | ||
| Diamètre | 100,0 mm +/- 0,1 mm | |
| Épaisseur | 650 μm +/- 25 μm | |
| Orientation à plat primaire | Plan A (11-20) +/- 0,2° | |
| Longueur à plat primaire | 30,0 mm +/- 1,0 mm | |
| Poli sur une seule face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (SSP) | Surface arrière | Broyage fin, Ra = 0,8 μm à 1,2 μm |
| Poli double face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (DSP) | Surface arrière | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| TTV | < 20 μm | |
| ARC | < 20 μm | |
| CHAÎNE | < 20 μm | |
| Nettoyage / Emballage | Nettoyage en salle blanche de classe 100 et emballage sous vide, | |
| 25 pièces par emballage cassette ou emballage individuel. | ||
| Article | Plaquettes de saphir de 6 pouces, plan C (0001), 1300 μm | |
| Matériaux cristallins | Al2O3 monocristallin de haute pureté (99,999 %) | |
| Grade | Prime, Epi-Ready | |
| Orientation de la surface | Plan C (0001) | |
| Angle de décalage du plan C par rapport à l'axe M : 0,2 ± 0,1° | ||
| Diamètre | 150,0 mm +/- 0,2 mm | |
| Épaisseur | 1300 μm +/- 25 μm | |
| Orientation à plat primaire | Plan A (11-20) +/- 0,2° | |
| Longueur à plat primaire | 47,0 mm +/- 1,0 mm | |
| Poli sur une seule face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (SSP) | Surface arrière | Broyage fin, Ra = 0,8 μm à 1,2 μm |
| Poli double face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (DSP) | Surface arrière | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| TTV | < 25 μm | |
| ARC | < 25 μm | |
| CHAÎNE | < 25 μm | |
| Nettoyage / Emballage | Nettoyage en salle blanche de classe 100 et emballage sous vide, | |
| 25 pièces par emballage cassette ou emballage individuel. | ||
| Article | Plaquettes de saphir de 8 pouces, plan C (0001), 1300 μm | |
| Matériaux cristallins | Al2O3 monocristallin de haute pureté (99,999 %) | |
| Grade | Prime, Epi-Ready | |
| Orientation de la surface | Plan C (0001) | |
| Angle de décalage du plan C par rapport à l'axe M : 0,2 ± 0,1° | ||
| Diamètre | 200,0 mm +/- 0,2 mm | |
| Épaisseur | 1300 μm +/- 25 μm | |
| Poli sur une seule face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (SSP) | Surface arrière | Broyage fin, Ra = 0,8 μm à 1,2 μm |
| Poli double face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (DSP) | Surface arrière | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| TTV | < 30 μm | |
| ARC | < 30 μm | |
| CHAÎNE | < 30 μm | |
| Nettoyage / Emballage | Nettoyage en salle blanche de classe 100 et emballage sous vide, | |
| Emballage individuel. | ||
| Article | Plaquettes de saphir de 12 pouces, plan C (0001), 1300 µm | |
| Matériaux cristallins | Al2O3 monocristallin de haute pureté (99,999 %) | |
| Grade | Prime, Epi-Ready | |
| Orientation de la surface | Plan C (0001) | |
| Angle de décalage du plan C par rapport à l'axe M : 0,2 ± 0,1° | ||
| Diamètre | 300,0 mm +/- 0,2 mm | |
| Épaisseur | 3000 μm +/- 25 μm | |
| Poli sur une seule face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (SSP) | Surface arrière | Broyage fin, Ra = 0,8 μm à 1,2 μm |
| Poli double face | Surface avant | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| (DSP) | Surface arrière | Poli par épitaxie, Ra < 0,2 nm (par AFM) |
| TTV | < 30 μm | |
| ARC | < 30 μm | |
| CHAÎNE | < 30 μm | |
Processus de production des plaquettes de saphir
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Croissance cristalline
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Cultiver des boules de saphir (100–400 kg) en utilisant la méthode Kyropoulos (KY) dans des fours de croissance cristalline dédiés.
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Forage et façonnage des lingots
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Utilisez un tambour de forage pour transformer la boule en lingots cylindriques d'un diamètre de 2 à 6 pouces et d'une longueur de 50 à 200 mm.
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Premier recuit
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Inspectez les lingots pour détecter les défauts et effectuez le premier recuit à haute température pour soulager les contraintes internes.
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Orientation cristalline
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Déterminer l'orientation précise du lingot de saphir (par exemple, plan C, plan A, plan R) à l'aide d'instruments d'orientation.
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Découpe à la scie à fil multiple
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Découpez le lingot en fines tranches selon l'épaisseur requise à l'aide d'un équipement de découpe multi-fils.
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Inspection initiale et deuxième recuit
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Inspecter les plaquettes telles que coupées (épaisseur, planéité, défauts de surface).
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Procéder à un nouveau recuit si nécessaire pour améliorer encore la qualité des cristaux.
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Chanfreinage, rectification et polissage CMP
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Effectuer le chanfreinage, le meulage de surface et le polissage chimico-mécanique (CMP) avec un équipement spécialisé pour obtenir des surfaces de qualité miroir.
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Nettoyage
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Nettoyer soigneusement les plaquettes à l'aide d'eau ultra-pure et de produits chimiques dans un environnement de salle blanche afin d'éliminer les particules et les contaminants.
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Inspection optique et physique
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Effectuer une détection de transmittance et enregistrer les données optiques.
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Mesurer les paramètres de la plaquette, notamment la TTV (variation totale d'épaisseur), la courbure, le gauchissement, la précision d'orientation et la rugosité de surface.
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Revêtement (facultatif)
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Appliquer les revêtements (par exemple, les revêtements AR, les couches protectrices) selon les spécifications du client.
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Inspection finale et emballage
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Effectuer un contrôle qualité à 100 % en salle blanche.
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Emballez les plaquettes dans des boîtes cassettes dans des conditions de propreté de classe 100 et scellez-les sous vide avant l'expédition.
Applications des plaquettes de saphir
Les plaquettes de saphir, grâce à leur dureté exceptionnelle, leur transmittance optique remarquable, leurs excellentes performances thermiques et leur isolation électrique, sont largement utilisées dans de nombreux secteurs industriels. Leurs applications ne se limitent pas aux industries traditionnelles des LED et de l'optoélectronique, mais s'étendent également aux semi-conducteurs, à l'électronique grand public et aux domaines de pointe de l'aérospatiale et de la défense.
1. Semiconducteurs et optoélectronique
Substrats LED
Les plaquettes de saphir sont les principaux substrats pour la croissance épitaxiale du nitrure de gallium (GaN), largement utilisées dans les technologies LED bleues, LED blanches et Mini/Micro LED.
Diodes laser (LD)
Utilisées comme substrats pour les diodes laser à base de GaN, les plaquettes de saphir favorisent le développement de dispositifs laser de haute puissance et de longue durée de vie.
Photodétecteurs
Dans les photodétecteurs ultraviolets et infrarouges, les plaquettes de saphir sont souvent utilisées comme fenêtres transparentes et substrats isolants.
2. Dispositifs semi-conducteurs
Circuits intégrés RFIC (circuits intégrés radiofréquence)
Grâce à leur excellente isolation électrique, les plaquettes de saphir sont des substrats idéaux pour les dispositifs micro-ondes haute fréquence et haute puissance.
Technologie silicium sur saphir (SoS)
L'application de la technologie SoS permet de réduire considérablement la capacité parasite, améliorant ainsi les performances des circuits. Cette technologie est largement utilisée dans les communications radiofréquences et l'électronique aérospatiale.
3. Applications optiques
Fenêtres optiques infrarouges
Grâce à sa transmittance élevée dans la gamme de longueurs d'onde de 200 nm à 5000 nm, le saphir est largement utilisé dans les détecteurs infrarouges et les systèmes de guidage infrarouge.
Fenêtres laser haute puissance
La dureté et la résistance thermique du saphir en font un excellent matériau pour les fenêtres et les lentilles de protection des systèmes laser de haute puissance.
4. Électronique grand public
Protections d'objectif d'appareil photo
La haute dureté du saphir assure une résistance aux rayures aux objectifs des smartphones et des appareils photo.
Capteurs d'empreintes digitales
Les plaquettes de saphir peuvent servir de revêtements durables et transparents qui améliorent la précision et la fiabilité de la reconnaissance des empreintes digitales.
Montres connectées et écrans haut de gamme
Les écrans en saphir allient résistance aux rayures et haute clarté optique, ce qui les rend populaires dans les produits électroniques haut de gamme.
5. Aérospatiale et défense
Dômes infrarouges pour missiles
Les fenêtres en saphir restent transparentes et stables même dans des conditions de température et de vitesse élevées.
Systèmes optiques aérospatiaux
Ils sont utilisés dans les fenêtres optiques à haute résistance et les équipements d'observation conçus pour les environnements extrêmes.
Autres produits courants en saphir
Produits optiques
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Fenêtres optiques en saphir
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Utilisé dans les lasers, les spectromètres, les systèmes d'imagerie infrarouge et les fenêtres de capteurs.
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Portée de transmission :UV 150 nm à infrarouge moyen 5,5 μm.
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Lentilles saphir
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Utilisé dans les systèmes laser de haute puissance et l'optique aérospatiale.
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Peut être fabriquée sous forme de lentilles convexes, concaves ou cylindriques.
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Prismes de saphir
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Utilisé dans les instruments de mesure optique et les systèmes d'imagerie de précision.
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Aérospatiale et défense
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Dômes de saphir
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Protéger les autodirecteurs infrarouges des missiles, des drones et des aéronefs.
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Coques de protection en saphir
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Résiste aux impacts des flux d'air à grande vitesse et aux environnements difficiles.
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Emballage du produit
À propos de XINKEHUI
Shanghai Xinkehui New Material Co., Ltd. est l'une desLe plus grand fournisseur de composants optiques et semi-conducteurs en ChineFondée en 2002, XKH a été créée pour fournir aux chercheurs universitaires des plaquettes et autres matériaux et services scientifiques liés aux semi-conducteurs. Spécialisée dans les matériaux semi-conducteurs, notre entreprise s'appuie sur une équipe technique de haut niveau. Depuis sa création, XKH est fortement impliquée dans la recherche et le développement de matériaux électroniques avancés, notamment dans le domaine des plaquettes et substrats.
Partenaires
Grâce à son expertise en matériaux semi-conducteurs, Shanghai Zhimingxin est devenu un partenaire de confiance pour les plus grandes entreprises et institutions académiques mondiales. Animée par une volonté constante d'innovation et d'excellence, Zhimingxin a tissé des liens étroits avec des leaders du secteur tels que Schott Glass, Corning et Seoul Semiconductor. Ces collaborations ont non seulement permis d'améliorer le niveau technique de nos produits, mais aussi de stimuler le développement technologique dans les domaines de l'électronique de puissance, des dispositifs optoélectroniques et des semi-conducteurs.
Outre sa collaboration avec des entreprises de renom, Zhimingxin a également établi des partenariats de recherche à long terme avec des universités prestigieuses du monde entier, telles que Harvard, l'University College London (UCL) et l'Université de Houston. Grâce à ces collaborations, Zhimingxin apporte un soutien technique aux projets de recherche universitaire et participe au développement de nouveaux matériaux et à l'innovation technologique, garantissant ainsi sa position de leader dans l'industrie des semi-conducteurs.
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