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Im Wachstumsprozess hergestellter Saphir-Boule-Ingot-Kristall (KY-Methode)

Im Wachstumsprozess hergestellter Saphir-Boule-Kristall (KY-Methode) – Titelbild
  • Im Wachstumsprozess hergestellter Saphir-Boule-Ingot-Kristall (KY-Methode)
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  • Im Wachstumsprozess hergestellter Saphir-Boule-Ingot-Kristall (KY-Methode)

Kurzbeschreibung:

An Saphir-Boule im natürlichen ZustandEinkristall-Saphirbarren, die direkt aus dem Wachstumsofen stammen und vor der Weiterverarbeitung wie Orientierung, Schneiden oder Polieren geliefert werden, zeichnen sich durch außergewöhnliche Härte, chemische Inertheit, hohe thermische Stabilität und breite optische Transparenz vom UV- bis zum IR-Bereich aus. Diese Eigenschaften machen sie zu einem idealen Ausgangsmaterial für die Weiterverarbeitung zu Fenstern, Wafern/Substraten, Linsen und Schutzabdeckungen. Typische Anwendungsgebiete sind LED- und Laserkomponenten, Infrarot-/Sichtbarfenster, verschleißfeste Zifferblätter für Uhren und Instrumente sowie Substrate für HF-, Sensor- und andere elektronische Bauelemente. Die Barren werden üblicherweise nach Kristallorientierung, Durchmesser/Länge, Versetzungs- oder Defektdichte, Farbhomogenität und Einschlüssen klassifiziert. Optional sind Orientierungs- und Schneidedienstleistungen nach Kundenspezifikation verfügbar.


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    • Merkmale

    Barrenqualität

    Barrengröße

    Foto des Barrens

    Detailliertes Diagramm

    Saphirbarren 11
    Saphirbarren08
    als gewachsener Saphirbarren01

    Überblick

    A Saphir-Bouleist ein großer, im Wachstumsprozess entstandener Einkristall aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), der als Ausgangsmaterial für Saphirwafer, optische Fenster, verschleißfeste Teile und den Edelsteinschliff dient.Mohs-Härte 9, ausgezeichnete thermische Stabilität(Schmelzpunkt ~2050 °C) undBreitbandtransparenzVon UV bis mittlerem IR ist Saphir das Referenzmaterial, bei dem Haltbarkeit, Reinheit und optische Qualität Hand in Hand gehen müssen.

    Wir liefern farblose und dotierte Saphir-Boules, die mit branchenerprobten Züchtungsmethoden hergestellt und für folgende Zwecke optimiert wurden:GaN/AlGaN-Epitaxie, Präzisionsoptik, Undhochzuverlässige Industriekomponenten.

    Warum Saphir Boule von uns

    • Kristallqualität an erster Stelle:geringe innere Spannung, geringer Blasen-/Streifenanteil, präzise Orientierungskontrolle für nachfolgende Schneide- und Epitaxieprozesse.

    • Prozessflexibilität:KY/HEM/CZ/Verneuil-Wachstumsoptionen zur Optimierung von Größe, Stress und Kosten für Ihre Anwendung.

    • Skalierbare Geometrie:Zylindrische, karottenförmige oder blockförmige Boules mit individuell angepassten Flächen, Kern-/Endbearbeitungen und Referenzebenen.

    • Nachvollziehbar und wiederholbar:Chargenprotokolle, Metrologieberichte und auf Ihre Spezifikation abgestimmte Akzeptanzkriterien.

    Wachstumstechnologien

    • KY (Kyropoulos):Boules mit großem Durchmesser und geringer Spannung; bevorzugt für Epi-Grade-Wafer und Optiken, bei denen es auf die Gleichmäßigkeit der Doppelbrechung ankommt.

    • HEM (Wärmetauschermethode):Ausgezeichnete Temperaturgradienten und Spannungssteuerung; attraktiv für dicke Optiken und hochwertiges Epi-Rohmaterial.

    • CZ (Czochralski):Hohe Kontrolle der Ausrichtung und Reproduzierbarkeit; gute Wahl für gleichmäßiges Schneiden mit hoher Ausbeute.

    • Verneuil (Flammenfusion):Kosteneffizient, hoher Durchsatz; geeignet für allgemeine Optiken, mechanische Teile und Edelsteinrohlinge.

    Kristallorientierung, Geometrie und Größe

    • Standardausrichtungen: c-Ebene (0001), a-Ebene (11-20), r-Ebene (1-102), m-Ebene (10-10); Sonderanfertigungen möglich.

    • Genauigkeit der Orientierung:≤ ±0,1° mittels Laue/XRD (genauere Genauigkeit auf Anfrage).

    • Formen:zylindrische oder karottenförmige Boules, quadratische/rechteckige Blöcke und Stäbe.

    • Typische Briefumschlaggröße: Ø30–220 mm, Länge 50–400 mm(Größere/kleinere Größen auf Bestellung gefertigt).

    • End-/Referenzmerkmale:Bearbeitung der Saat-/Endfläche, Referenzflächen/Kerben und Passmarken für die nachfolgende Ausrichtung.

    Material- und optische Eigenschaften

    • Zusammensetzung:Einkristallines Al₂O₃, Rohmaterialreinheit ≥ 99,99%.

    • Dichte:~3,98 g/cm³

    • Härte:Mohs 9

    • Brechungsindex (589 nm): nₒ≈ 1,768,nₑ≈ 1,760 (negativ uniaxial; Δn ≈ 0,008)

    • Übertragungsfenster: UV bis ~5 µm(abhängig von Dicke und Verunreinigungen)

    • Wärmeleitfähigkeit (300 K):~25 W·m⁻¹·K⁻¹

    • CTE (20–300 °C):~5–8 × 10⁻⁶ /K (orientierungsabhängig)

    • Elastizitätsmodul:~345 GPa

    • Elektrisch:Hochisolierend (spezifischer Volumenwiderstand typischerweise ≥ 10¹⁴ Ω·cm)

    Noten und Optionen

    • Epitaxiegrad:Extrem geringe Blasen-/Streifenbildung und minimierte Spannungsdoppelbrechung bei hochertragreichen GaN/AlGaN MOCVD-Wafern (2–8 Zoll und darüber hinaus stromabwärts).

    • Optische Qualität:Hohe interne Transmission und Homogenität für Fenster, Linsen und IR-Sichtfenster.

    • Allgemein/Mechanisch:Langlebiger, kostenoptimierter Rohstoff für Uhrengläser, Knöpfe, Verschleißteile und Gehäuse.

    • Doping/Farbe:

      • Farblos(Standard)
        Cr:Al₂O₃(Rubin),Ti:Al₂O₃(Ti:Saphir) Vorformlinge
        Andere Chromophore (Fe/Ti) auf Anfrage

    Anwendungen

    Halbleiter: Substrate für GaN-LEDs, Mikro-LEDs, Leistungs-HEMTs, HF-Bauelemente (Saphirwafer-Rohmaterial).

    Optik & Photonik: Hochtemperatur-/Hochdruckfenster, IR-Sichtfenster, Laserresonatorfenster, Detektorabdeckungen.

    Consumer & Wearables: Uhrengläser, Kameralinsenabdeckungen, Fingerabdrucksensorabdeckungen, hochwertige Außenteile.

    Industrie & Luft- und Raumfahrt: Düsen, Ventilsitze, Dichtungsringe, Schutzfenster und Beobachtungsöffnungen.

    Laser-/Kristallwachstum: Ti:Saphir- und Rubin-Wirtskristalle aus dotierten Boules.

    Daten auf einen Blick (Typisch, als Referenz)

    Parameter Wert (typisch)
    Zusammensetzung Einkristallines Al₂O₃ (≥ 99,99 % Reinheit)
    Orientierung c / a / r / m (kundenspezifisch auf Anfrage)
    Index @ 589 nm nₒ≈ 1,768,nₑ≈ 1,760
    Übertragungsbereich ~0,2–5 µm (abhängig von der Dicke)
    Wärmeleitfähigkeit ~25 W·m⁻¹·K⁻¹ (300 K)
    CTE (20–300 °C) ~5–8 × 10⁻⁶/K
    Elastizitätsmodul ~345 GPa
    Dichte ~3,98 g/cm³
    Härte Mohs 9
    Elektrische Isolierend; spezifischer Volumenwiderstand ≥ 10¹⁴ Ω·cm

     

    Saphirwafer-Herstellungsprozess

    1. Kristallwachstum
      Hochreines Aluminiumoxid (Al₂O₃) wird geschmolzen und mithilfe des Verfahrens zu einem einkristallinen Saphirblock gezüchtet.Kyropoulos (KY) or Czochralski (CZ)Verfahren.

    2. Barrenverarbeitung
      Der Rohling wird in eine Standardform bearbeitet – Beschnitt, Durchmesserformung und Stirnflächenbearbeitung.

    3. Schneiden
      Der Saphirbarren wird mithilfe einesDiamantdrahtsäge.

    4. Doppelseitiges Überlappen
      Beide Seiten des Wafers werden geläppt, um Sägespuren zu entfernen und eine gleichmäßige Dicke zu erzielen.

    5. Glühen
      Die Wafer werden wärmebehandelt, uminnerlichen Stress abbauenund die Kristallqualität und Transparenz verbessern.

    6. Kantenschleifen
      Die Waferkanten sind abgeschrägt, um Absplitterungen und Risse bei der Weiterverarbeitung zu vermeiden.

    7. Montage
      Zur präzisen Politur und Inspektion werden die Wafer auf Träger oder Halterungen montiert.

    8. DMP (Doppelseitiges mechanisches Polieren)
      Die Waferoberflächen werden mechanisch poliert, um die Oberflächenglätte zu verbessern.

    9. CMP (Chemisch-Mechanisches Polieren)
      Ein Feinpolierschritt, der chemische und mechanische Prozesse kombiniert, um einespiegelähnliche Oberfläche.

    10. Sichtprüfung
      Bediener oder automatisierte Systeme prüfen auf sichtbare Oberflächenfehler.

    11. Ebenheitsprüfung
      Ebenheit und Dickengleichmäßigkeit werden gemessen, um Maßgenauigkeit zu gewährleisten.

    12. RCA-Reinigung
      Durch eine Standard-Chemikalienreinigung werden organische, metallische und partikuläre Verunreinigungen entfernt.

    13. Scheuermittelreinigung
      Durch mechanisches Schrubben werden verbleibende mikroskopische Partikel entfernt.

    14. Oberflächenfehlerprüfung
      Die automatisierte optische Inspektion erkennt Mikrodefekte wie Kratzer, Vertiefungen oder Verunreinigungen.

     

    1. Kristallwachstum
      Hochreines Aluminiumoxid (Al₂O₃) wird geschmolzen und mithilfe des Verfahrens zu einem einkristallinen Saphirblock gezüchtet.Kyropoulos (KY) or Czochralski (CZ)Verfahren.

    2. Barrenverarbeitung
      Der Rohling wird in eine Standardform bearbeitet – Beschnitt, Durchmesserformung und Stirnflächenbearbeitung.

    3. Schneiden
      Der Saphirbarren wird mithilfe einesDiamantdrahtsäge.

    4. Doppelseitiges Überlappen
      Beide Seiten des Wafers werden geläppt, um Sägespuren zu entfernen und eine gleichmäßige Dicke zu erzielen.

    5. Glühen
      Die Wafer werden wärmebehandelt, uminnerlichen Stress abbauenund die Kristallqualität und Transparenz verbessern.

    6. Kantenschleifen
      Die Waferkanten sind abgeschrägt, um Absplitterungen und Risse bei der Weiterverarbeitung zu vermeiden.

    7. Montage
      Zur präzisen Politur und Inspektion werden die Wafer auf Träger oder Halterungen montiert.

    8. DMP (Doppelseitiges mechanisches Polieren)
      Die Waferoberflächen werden mechanisch poliert, um die Oberflächenglätte zu verbessern.

    9. CMP (Chemisch-Mechanisches Polieren)
      Ein Feinpolierschritt, der chemische und mechanische Prozesse kombiniert, um einespiegelähnliche Oberfläche.

    10. Sichtprüfung
      Bediener oder automatisierte Systeme prüfen auf sichtbare Oberflächenfehler.

    11. Ebenheitsprüfung
      Ebenheit und Dickengleichmäßigkeit werden gemessen, um Maßgenauigkeit zu gewährleisten.

    12. RCA-Reinigung
      Durch eine Standard-Chemikalienreinigung werden organische, metallische und partikuläre Verunreinigungen entfernt.

    13. Scheuermittelreinigung
      Durch mechanisches Schrubben werden verbleibende mikroskopische Partikel entfernt.

    14. Oberflächenfehlerprüfung
      Die automatisierte optische Inspektion erkennt Mikrodefekte wie Kratzer, Vertiefungen oder Verunreinigungen.

    Saphir-Boule (Einkristall-Al₂O₃) — FAQ

    Frage 1: Was ist eine Saphir-Boule?
    A: Ein im Wachstumsprozess entstandener Einkristall aus Aluminiumoxid (Al₂O₃). Er dient als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Saphirwafern, optischen Fenstern und verschleißfesten Bauteilen.

    Frage 2: In welchem ​​Verhältnis steht eine Boule zu Oblaten oder Fenstern?
    A: Der Rohling wird orientiert → geschnitten → geläppt → poliert, um Epitaxie-Wafer oder optische/mechanische Bauteile herzustellen. Die Gleichmäßigkeit des Rohlings hat einen starken Einfluss auf die nachfolgende Ausbeute.

    Frage 3: Welche Anbaumethoden stehen zur Verfügung und wie unterscheiden sie sich?
    A: KY (Kyropoulos)UndSAUMHoher Ertraggeringer StressBoules – bevorzugt für Epitaxie und High-End-Optik.CZ (Czochralski)bietet hervorragendeOrientierungskontrolleund Chargenkonstanz.Verneuil (Flammenfusion) is kosteneffizientfür allgemeine Optik und Edelsteinrohlinge.

    Frage 4: Welche Ausrichtungen bieten Sie an? Welche Genauigkeit ist typisch?
    A: c-Ebene (0001), a-Ebene (11-20), r-Ebene (1-102), m-Ebene (10-10)und Zollbestimmungen. Die Genauigkeit der Orientierung ist typischerweise≤ ±0,1°verifiziert durch Laue/XRD (auf Anfrage genauer).

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    • Optische Kristalle mit verantwortungsvollem, hauseigenem Abfallmanagement

    Alle unsere Saphir-Boules werden nach folgenden Standards gefertigt:optische QualitätWir gewährleisten hohe Transmission, enge Homogenität und geringe Dichte an Einschlüssen, Blasen und Versetzungen für anspruchsvolle Optik- und Elektronikanwendungen. Kristallorientierung und Doppelbrechung werden vom Impfkristall bis zum fertigen Kristall kontrolliert, mit vollständiger Chargenrückverfolgbarkeit und gleichbleibender Qualität über alle Produktionsläufe hinweg. Abmessungen, Orientierungen (c-, a- und r-Ebene) und Toleranzen können an Ihre nachfolgenden Bearbeitungsanforderungen angepasst werden.
    Wichtig ist, dass jedes Material, das die Spezifikationen nicht erfüllt,Die gesamte Verarbeitung erfolgt im eigenen Haus.Durch einen geschlossenen Kreislauf – sortiert, recycelt und verantwortungsvoll entsorgt – erhalten Sie zuverlässige Qualität ohne zusätzlichen Aufwand bei Handhabung und Einhaltung von Vorschriften. Dieser Ansatz reduziert Risiken, verkürzt Lieferzeiten und unterstützt Ihre Nachhaltigkeitsziele.

    Gewichtsband für Barren (kg) 2″ 4″ 6″ 8″ 12″ Anmerkungen
    10–30 Geeignet Geeignet Eingeschränkt/möglich Nicht typisch Nicht verwendet Kleinformatiges Schneiden; 6″ abhängig vom nutzbaren Durchmesser/der nutzbaren Länge.
    30–80 Geeignet Geeignet Geeignet Eingeschränkt/möglich Nicht typisch Breites Einsatzspektrum; gelegentlich 8-Zoll-Pilotprojekte.
    80–150 Geeignet Geeignet Geeignet Geeignet Nicht typisch Gute Balance für die Produktion von 6–8″-Filmen.
    150–250 Geeignet Geeignet Geeignet Geeignet Limited/F&E Unterstützt erste Versuche mit 12 Zoll und engen Spezifikationen.
    250–300 Geeignet Geeignet Geeignet Geeignet Beschränkt/genau spezifiziert Hohe Auflage von 8″-Singles; ausgewählte 12″-Singles.
    >300 Geeignet Geeignet Geeignet Geeignet Geeignet Grenzbereich; 12 Zoll realisierbar bei strenger Gleichmäßigkeits-/Ertragskontrolle.

     

    Barren

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