פרוסת ספיר 12 אינץ' C-Plane SSP/DSP
תרשים מפורט
מבוא לספיר
פרוסת ספיר היא חומר מצע גבישי יחיד העשוי מתחמוצת אלומיניום סינתטית (Al₂O₃) בעלת טוהר גבוה. גבישי ספיר גדולים מגודלים בשיטות מתקדמות כמו שיטת קירופולוס (KY) או שיטת חילופי חום (HEM), ולאחר מכן מעובדים באמצעות חיתוך, כיוון, השחזה וליטוש מדויק. בשל תכונותיו הפיזיקליות, האופטיות והכימיות יוצאות הדופן, פרוסת ספיר ממלאת תפקיד שאין לו תחליף בתחומי המוליכים למחצה, אופטואלקטרוניקה ואלקטרוניקה צרכנית מתקדמת.
שיטות סינתזת ספיר מיינסטרים
| שִׁיטָה | עִקָרוֹן | יתרונות | יישומים עיקריים |
|---|---|---|---|
| שיטת ורניי(פיוז'ן להבה) | אבקת Al₂O₃ בעלת טוהר גבוה מותכת בלהבת חמצן, טיפות מתמצקות שכבה אחר שכבה על גבי זרע. | עלות נמוכה, יעילות גבוהה, תהליך פשוט יחסית | ספירים באיכות אבני חן, חומרים אופטיים מוקדמים |
| שיטת צ'וכרלסקי (CZ) | Al₂O₃ מותך בכור היתוך, וגביש זרעים נמשך באיטיות כלפי מעלה כדי לגדל את הגביש. | מייצר גבישים גדולים יחסית עם שלמות טובה | גבישי לייזר, חלונות אופטיים |
| שיטת קירופולוס (KY) | קירור איטי מבוקר מאפשר לגביש לגדול בהדרגה בתוך כור ההיתוך | מסוגל לגדל גבישים גדולים ובעלי לחץ נמוך (עשרות קילוגרמים או יותר) | מצעי LED, מסכי סמארטפונים, רכיבים אופטיים |
| שיטת HEM(החלפת חום) | הקירור מתחיל מראש כור ההיתוך, גבישים גדלים כלפי מטה מהזרע | מייצר גבישים גדולים מאוד (עד מאות קילוגרמים) באיכות אחידה | חלונות אופטיים גדולים, תעופה וחלל, אופטיקה צבאית |
אוריינטציה של גבישים
| כיוון / מישור | מדד מילר | מאפיינים | יישומים עיקריים |
|---|---|---|---|
| מישור C | (0001) | ניצב לציר c, משטח קוטבי, אטומים מסודרים באופן אחיד | LED, דיודות לייזר, מצעים אפיטקסיאליים של GaN (הנפוצים ביותר) |
| מטוס A | (11-20) | מקביל לציר c, משטח לא קוטבי, מונע אפקטים של קיטוב | אפיטקסיה של GaN לא קוטבית, התקנים אופטואלקטרוניים |
| מישור M | (10-10) | מקביל לציר c, לא קוטבי, סימטריה גבוהה | אפיטקסיה של GaN בעלת ביצועים גבוהים, התקנים אופטואלקטרוניים |
| מישור R | (1-102) | נוטה לציר c, תכונות אופטיות מצוינות | חלונות אופטיים, גלאי אינפרא אדום, רכיבי לייזר |
מפרט פרוסת ספיר (ניתן להתאמה אישית)
| פָּרִיט | פרוסות ספיר בגודל 1 אינץ' במישור C (0001) בקוטר 430 מיקרומטר | |
| חומרי קריסטל | 99,999%, טוהר גבוה, Al2O3 חד-גבישי | |
| צִיוּן | פריים, מוכן לאפי | |
| כיוון פני השטח | מישור C (0001) | |
| זווית סטייה של מישור C לכיוון ציר M 0.2 +/- 0.1° | ||
| קוֹטֶר | 25.4 מ"מ +/- 0.1 מ"מ | |
| עוֹבִי | 430 מיקרומטר +/- 25 מיקרומטר | |
| מלוטש בצד אחד | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (SSP) | משטח אחורי | טחינה דקה, Ra = 0.8 מיקרון עד 1.2 מיקרון |
| מלוטש בצד כפול | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (DSP) | משטח אחורי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| TTV | < 5 מיקרומטר | |
| קֶשֶׁת | < 5 מיקרומטר | |
| לְעַקֵם | < 5 מיקרומטר | |
| ניקוי / אריזה | ניקוי חדרים נקיים ואריזת ואקום ברמה 100, | |
| 25 יחידות באריזת קסטה אחת או באריזת יחידה בודדת. | ||
| פָּרִיט | פרוסות ספיר בגודל 2 אינץ' במישור C (0001) בקוטר 430 מיקרומטר | |
| חומרי קריסטל | 99,999%, טוהר גבוה, Al2O3 חד-גבישי | |
| צִיוּן | פריים, מוכן לאפי | |
| כיוון פני השטח | מישור C (0001) | |
| זווית סטייה של מישור C לכיוון ציר M 0.2 +/- 0.1° | ||
| קוֹטֶר | 50.8 מ"מ +/- 0.1 מ"מ | |
| עוֹבִי | 430 מיקרומטר +/- 25 מיקרומטר | |
| כיוון שטוח ראשוני | מישור A (11-20) +/- 0.2° | |
| אורך שטוח ראשוני | 16.0 מ"מ +/- 1.0 מ"מ | |
| מלוטש בצד אחד | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (SSP) | משטח אחורי | טחינה דקה, Ra = 0.8 מיקרון עד 1.2 מיקרון |
| מלוטש בצד כפול | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (DSP) | משטח אחורי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| TTV | < 10 מיקרומטר | |
| קֶשֶׁת | < 10 מיקרומטר | |
| לְעַקֵם | < 10 מיקרומטר | |
| ניקוי / אריזה | ניקוי חדרים נקיים ואריזת ואקום ברמה 100, | |
| 25 יחידות באריזת קסטה אחת או באריזת יחידה בודדת. | ||
| פָּרִיט | פרוסות ספיר בגודל 3 אינץ' במישור C (0001) בקוטר 500 מיקרומטר | |
| חומרי קריסטל | 99,999%, טוהר גבוה, Al2O3 חד-גבישי | |
| צִיוּן | פריים, מוכן לאפי | |
| כיוון פני השטח | מישור C (0001) | |
| זווית סטייה של מישור C לכיוון ציר M 0.2 +/- 0.1° | ||
| קוֹטֶר | 76.2 מ"מ +/- 0.1 מ"מ | |
| עוֹבִי | 500 מיקרומטר +/- 25 מיקרומטר | |
| כיוון שטוח ראשוני | מישור A (11-20) +/- 0.2° | |
| אורך שטוח ראשוני | 22.0 מ"מ +/- 1.0 מ"מ | |
| מלוטש בצד אחד | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (SSP) | משטח אחורי | טחינה דקה, Ra = 0.8 מיקרון עד 1.2 מיקרון |
| מלוטש בצד כפול | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (DSP) | משטח אחורי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| TTV | < 15 מיקרומטר | |
| קֶשֶׁת | < 15 מיקרומטר | |
| לְעַקֵם | < 15 מיקרומטר | |
| ניקוי / אריזה | ניקוי חדרים נקיים ואריזת ואקום ברמה 100, | |
| 25 יחידות באריזת קסטה אחת או באריזת יחידה בודדת. | ||
| פָּרִיט | פרוסות ספיר בגודל 4 אינץ' במישור C (0001) בקוטר 650 מיקרומטר | |
| חומרי קריסטל | 99,999%, טוהר גבוה, Al2O3 חד-גבישי | |
| צִיוּן | פריים, מוכן לאפי | |
| כיוון פני השטח | מישור C (0001) | |
| זווית סטייה של מישור C לכיוון ציר M 0.2 +/- 0.1° | ||
| קוֹטֶר | 100.0 מ"מ +/- 0.1 מ"מ | |
| עוֹבִי | 650 מיקרומטר +/- 25 מיקרומטר | |
| כיוון שטוח ראשוני | מישור A (11-20) +/- 0.2° | |
| אורך שטוח ראשוני | 30.0 מ"מ +/- 1.0 מ"מ | |
| מלוטש בצד אחד | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (SSP) | משטח אחורי | טחינה דקה, Ra = 0.8 מיקרון עד 1.2 מיקרון |
| מלוטש בצד כפול | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (DSP) | משטח אחורי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| TTV | < 20 מיקרומטר | |
| קֶשֶׁת | < 20 מיקרומטר | |
| לְעַקֵם | < 20 מיקרומטר | |
| ניקוי / אריזה | ניקוי חדרים נקיים ואריזת ואקום ברמה 100, | |
| 25 יחידות באריזת קסטה אחת או באריזת יחידה בודדת. | ||
| פָּרִיט | פרוסות ספיר בגודל 6 אינץ' במישור C (0001) בקוטר 1300 מיקרומטר | |
| חומרי קריסטל | 99,999%, טוהר גבוה, Al2O3 חד-גבישי | |
| צִיוּן | פריים, מוכן לאפי | |
| כיוון פני השטח | מישור C (0001) | |
| זווית סטייה של מישור C לכיוון ציר M 0.2 +/- 0.1° | ||
| קוֹטֶר | 150.0 מ"מ +/- 0.2 מ"מ | |
| עוֹבִי | 1300 מיקרומטר +/- 25 מיקרומטר | |
| כיוון שטוח ראשוני | מישור A (11-20) +/- 0.2° | |
| אורך שטוח ראשוני | 47.0 מ"מ +/- 1.0 מ"מ | |
| מלוטש בצד אחד | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (SSP) | משטח אחורי | טחינה דקה, Ra = 0.8 מיקרון עד 1.2 מיקרון |
| מלוטש בצד כפול | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (DSP) | משטח אחורי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| TTV | < 25 מיקרומטר | |
| קֶשֶׁת | < 25 מיקרומטר | |
| לְעַקֵם | < 25 מיקרומטר | |
| ניקוי / אריזה | ניקוי חדרים נקיים ואריזת ואקום ברמה 100, | |
| 25 יחידות באריזת קסטה אחת או באריזת יחידה בודדת. | ||
| פָּרִיט | פרוסות ספיר בגודל 8 אינץ' במישור C (0001) בקוטר 1300 מיקרומטר | |
| חומרי קריסטל | 99,999%, טוהר גבוה, Al2O3 חד-גבישי | |
| צִיוּן | פריים, מוכן לאפי | |
| כיוון פני השטח | מישור C (0001) | |
| זווית סטייה של מישור C לכיוון ציר M 0.2 +/- 0.1° | ||
| קוֹטֶר | 200.0 מ"מ +/- 0.2 מ"מ | |
| עוֹבִי | 1300 מיקרומטר +/- 25 מיקרומטר | |
| מלוטש בצד אחד | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (SSP) | משטח אחורי | טחינה דקה, Ra = 0.8 מיקרון עד 1.2 מיקרון |
| מלוטש בצד כפול | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (DSP) | משטח אחורי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| TTV | < 30 מיקרומטר | |
| קֶשֶׁת | < 30 מיקרומטר | |
| לְעַקֵם | < 30 מיקרומטר | |
| ניקוי / אריזה | ניקוי חדרים נקיים ואריזת ואקום ברמה 100, | |
| אריזה של יחידה אחת. | ||
| פָּרִיט | פרוסות ספיר בגודל 12 אינץ' במישור C (0001) בקוטר 1300 מיקרומטר | |
| חומרי קריסטל | 99,999%, טוהר גבוה, Al2O3 חד-גבישי | |
| צִיוּן | פריים, מוכן לאפי | |
| כיוון פני השטח | מישור C (0001) | |
| זווית סטייה של מישור C לכיוון ציר M 0.2 +/- 0.1° | ||
| קוֹטֶר | 300.0 מ"מ +/- 0.2 מ"מ | |
| עוֹבִי | 3000 מיקרומטר +/- 25 מיקרומטר | |
| מלוטש בצד אחד | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (SSP) | משטח אחורי | טחינה דקה, Ra = 0.8 מיקרון עד 1.2 מיקרון |
| מלוטש בצד כפול | משטח קדמי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| (DSP) | משטח אחורי | אפי-פוליש, Ra < 0.2 ננומטר (על ידי AFM) |
| TTV | < 30 מיקרומטר | |
| קֶשֶׁת | < 30 מיקרומטר | |
| לְעַקֵם | < 30 מיקרומטר | |
תהליך ייצור פרוסות ספיר
-
צמיחת גבישים
-
גידול כדורי ספיר (100-400 ק"ג) בשיטת קירופולוס (KY) בכבשני גידול גבישים ייעודיים.
-
-
קידוח ועיצוב מטילי
-
השתמשו בקנה קידוח כדי לעבד את הבול למטילים גליליים בקוטר של 2-6 אינץ' ובאורך של 50-200 מ"מ.
-
-
חישול ראשון
-
בדקו את המטילים לאיתור פגמים ובצעו את החישול הראשון בטמפרטורה גבוהה כדי להקל על הלחץ הפנימי.
-
-
אוריינטציה של גבישים
-
קבע את הכיוון המדויק של מטיל הספיר (למשל, מישור C, מישור A, מישור R) באמצעות מכשירי כיוון.
-
-
חיתוך מסור רב-חוטי
-
פרסו את המטיל לפרוסות דקות לפי העובי הנדרש באמצעות ציוד חיתוך רב-חוטי.
-
-
בדיקה ראשונית וחישול שני
-
בדקו את הוופלים כפי שהם חתוכים (עובי, שטוחות, פגמים במשטח).
-
בצע חישול שוב במידת הצורך כדי לשפר עוד יותר את איכות הגביש.
-
-
שיוף, ליטוש וליטוש CMP
-
בצעו ליטוש קצה, ליטוש משטחים וליטוש כימי-מכני (CMP) עם ציוד ייעודי כדי להשיג משטחים ברמת מראה.
-
-
ניקיון
-
יש לנקות את הוופלים ביסודיות באמצעות מים טהורים במיוחד וכימיקלים בסביבה נקייה כדי להסיר חלקיקים ומזהמים.
-
-
בדיקה אופטית ופיזית
-
בצע זיהוי העברה ורישום נתונים אופטיים.
-
מדידת פרמטרים של פרוסות סיליקון כולל TTV (Total Thickness Variation), קשת, עיוות, דיוק כיוון וחספוס פני השטח.
-
-
ציפוי (אופציונלי)
-
יש למרוח ציפויים (למשל, ציפויי AR, שכבות מגן) בהתאם למפרטי הלקוח.
-
בדיקה סופית ואריזה
-
לבצע בדיקת איכות של 100% בחדר נקי.
-
ארזו ופלים בקופסאות קסטה תחת תנאי ניקיון Class-100 ואטמו אותם בוואקום לפני המשלוח.
יישומים של פרוסות ספיר
פרוסות ספיר, עם קשיות יוצאת דופן, העברה אופטית יוצאת דופן, ביצועים תרמיים מצוינים ובידוד חשמלי, מיושמות באופן נרחב בתעשיות רבות. יישומיהן אינם מכסים רק את תעשיות ה-LED והאופטואלקטרוניקה המסורתיות, אלא מתרחבים גם לתחומי מוליכים למחצה, מוצרי אלקטרוניקה צרכנית ותחומי תעופה וחלל מתקדמים בתחום הביטחון.
1. מוליכים למחצה ואופטואלקטרוניקה
מצעי LED
פרוסות ספיר הן המצעים העיקריים לגידול אפיטקסיאלי של גליום ניטריד (GaN), ונמצאות בשימוש נרחב בנורות LED כחולות, נוריות LED לבנות וטכנולוגיות מיני/מיקרו LED.
דיודות לייזר (LDs)
כסובסטרטים עבור דיודות לייזר מבוססות GaN, פרוסות ספיר תומכות בפיתוח של התקני לייזר בעלי הספק גבוה ובעלי אורך חיים ארוך.
גלאי צילום
בגלאי פוטו אולטרה סגול ואינפרא אדום, פרוסות ספיר משמשות לעתים קרובות כחלונות שקופים ומצעים מבודדים.
2. התקני מוליכים למחצה
מעגלים משולבים בתדרי רדיו (RFICs)
הודות לבידוד החשמלי המעולה שלהם, פרוסות ספיר הן מצעים אידיאליים עבור התקני מיקרוגל בתדר גבוה והספק גבוה.
טכנולוגיית סיליקון על ספיר (SoS)
באמצעות טכנולוגיית SoS, ניתן להפחית משמעותית את הקיבול הטפילי, ובכך לשפר את ביצועי המעגל. טכנולוגיית זו נמצאת בשימוש נרחב בתקשורת RF ובאלקטרוניקה בתחום התעופה והחלל.
3. יישומים אופטיים
חלונות אופטיים אינפרא אדום
עם העברה גבוהה בטווח אורכי גל של 200 ננומטר עד 5000 ננומטר, ספיר נמצא בשימוש נרחב בגלאי אינפרא אדום ובמערכות הנחיה אינפרא אדום.
חלונות לייזר בעלי עוצמה גבוהה
הקשיות והעמידות התרמית של ספיר הופכות אותו לחומר מצוין לחלונות ועדשות מגן במערכות לייזר בעלות עוצמה גבוהה.
4. מוצרי אלקטרוניקה
כיסויי עדשות מצלמה
הקשיות הגבוהה של ספיר מבטיחה עמידות בפני שריטות עבור עדשות סמארטפונים ומצלמות.
חיישני טביעות אצבע
פרוסות ספיר יכולות לשמש ככיסויים עמידים ושקופים המשפרים את הדיוק והאמינות בזיהוי טביעות אצבע.
שעונים חכמים ומסכים פרימיום
מסכי ספיר משלבים עמידות בפני שריטות עם בהירות אופטית גבוהה, מה שהופך אותם לפופולריים במוצרים אלקטרוניים יוקרתיים.
5. תעופה וחלל והגנה
כיפות אינפרא אדום של טילים
חלונות ספיר נשארים שקופים ויציבים בתנאי טמפרטורה גבוהה ומהירות גבוהה.
מערכות אופטיות לחלל
הם משמשים בחלונות אופטיים בעלי חוזק גבוה ובציוד תצפית המיועד לסביבות קיצוניות.
מוצרי ספיר נפוצים אחרים
מוצרים אופטיים
-
חלונות אופטיים של ספיר
-
משמש בלייזרים, ספקטרומטרים, מערכות הדמיה אינפרא אדום וחלונות חיישנים.
-
טווח שידור:UV 150 ננומטר עד אמצע-IR 5.5 מיקרומטר.
-
-
עדשות ספיר
-
מיושם במערכות לייזר בעלות הספק גבוה ואופטיקה לחלל.
-
ניתן לייצר עדשות קמורות, קעורות או גליליות.
-
-
מנסרות ספיר
-
משמש במכשירי מדידה אופטיים ובמערכות הדמיה מדויקות.
-
אריזת מוצר
אודות XINKEHUI
שנגחאי Xinkehui חומרים חדשים בע"מ היא אחת החברותספקית אופטיקה ומוליכים למחצה הגדולה ביותר בסיןנוסדה בשנת 2002. XKH פותחה כדי לספק לחוקרים אקדמיים ופלים וחומרים ושירותים מדעיים אחרים הקשורים למחצה. חומרים למוליכים למחצה הם עסק הליבה העיקרי שלנו, הצוות שלנו מבוסס על טכניקות, ומאז הקמתה, XKH מעורבת עמוקות במחקר ופיתוח של חומרים אלקטרוניים מתקדמים, במיוחד בתחום של ופלים/מצעים שונים.
שותפים
עם טכנולוגיית חומרי המוליכים למחצה המצוינת שלה, שנגחאי ז'ימינגקסין הפכה לשותפה מהימנה של החברות המובילות בעולם ומוסדות אקדמיים ידועים. עם התמדה בחדשנות ובמצוינות, ז'ימינגקסין יצרה קשרי שיתוף פעולה עמוקים עם מובילי תעשייה כמו Schott Glass, Corning ו-Seoul Semiconductor. שיתופי פעולה אלה לא רק שיפרו את הרמה הטכנית של המוצרים שלנו, אלא גם קידמו פיתוח טכנולוגי בתחומי האלקטרוניקה להספק, התקנים אופטואלקטרוניים והתקני מוליכים למחצה.
בנוסף לשיתוף פעולה עם חברות ידועות, ז'ימינגקסין יצרה גם קשרי שיתוף פעולה ארוכי טווח במחקר עם אוניברסיטאות מובילות ברחבי העולם כמו אוניברסיטת הרווארד, יוניברסיטי קולג' לונדון (UCL) ואוניברסיטת יוסטון. באמצעות שיתופי פעולה אלה, ז'ימינגקסין לא רק מספקת תמיכה טכנית לפרויקטים מדעיים באקדמיה, אלא גם משתתפת בפיתוח חומרים חדשים וחדשנות טכנולוגית, ומבטיחה שאנו תמיד בחזית תעשיית המוליכים למחצה.
באמצעות שיתוף פעולה הדוק עם חברות ומוסדות אקדמיים בעלי שם עולמי אלה, שנגחאי ז'ימינגקסין ממשיכה לקדם חדשנות ופיתוח טכנולוגיים, ומספקת מוצרים ופתרונות ברמה עולמית כדי לענות על הצרכים הגדלים של השוק העולמי.




