藍寶石（α-Al₂O₃）憑借單晶結構賦予的高硬度（莫氏硬度9）、80%以上的高透光率，以及優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕特性，成為當前LED芯片制造的主流襯底材料。然而，其超高硬度也帶來了嚴苛的加工挑戰(zhàn)，表面平整度、亞表面損傷等指標直接決定LED外延層生長質量。吉致電子深耕化學機械拋光（CMP）核心技術，創(chuàng)新集成藍寶石襯底研磨液、拋光液、拋光墊CMP PAD以及Template半導體無蠟吸附墊產品，構建從精密研磨到超凈檢測的全流程解決方案，實現藍寶石襯底納米級平整度加工，為高性能LED芯片量產奠定堅實基礎。

一、藍寶石襯底的核心特性與加工痛點解析

藍寶石襯底的獨特性能是其成為LED襯底首選的關鍵，但也使其加工成為半導體制造領域的“硬骨頭”，具體體現在特性與挑戰(zhàn)的高度耦合：

1.1核心材料特性

• 結構與光學優(yōu)勢：單晶晶格排列規(guī)整，為GaN基外延層生長提供穩(wěn)定晶核支撐，80%以上的透光率保障LED光取出效率；

• 環(huán)境穩(wěn)定性：可耐受1000℃以上高溫外延環(huán)境，對酸堿腐蝕具有極強抗性，適配各類半導體制造工藝；

• 晶向多樣性：c面、a面、r面等不同晶向具有差異化的原子排列密度，需針對性匹配加工參數。

1.2核心加工挑戰(zhàn)

• 硬度制約效率：傳統(tǒng)機械加工方式去除速率低，且易在表面產生深度劃痕、崩邊等損傷；

• 超高精度要求：外延層生長對襯底表面粗糙度要求嚴苛（Ra＜0.5nm），微小瑕疵即導致外延缺陷；

• 固定方式局限：傳統(tǒng)蠟粘固定存在殘蠟污染、受熱變形等問題，嚴重影響厚度均勻性與表面潔凈度。

二、吉致電子全流程研磨拋光工藝：無蠟吸附墊引領技術革新

吉致電子構建“精密研磨－超精密拋光－嚴格清洗檢測”三階工藝體系，其中自主研發(fā)的無蠟吸附墊Template產品作為CMP環(huán)節(jié)的核心耗材，從固定方式革新入手，全方位提升加工質量與效率。

2.1精密研磨：高效去損，奠定均勻基礎

采用“粗磨-精磨”階梯式去除策略，快速消除切割工序遺留的表面損傷層，同時保障襯底厚度一致性，為后續(xù)拋光工序鋪墊：

• 粗研磨階段：選用5-20μm金剛石磨料，通過高精度雙面研磨設備快速去除切割損傷層，配合智能壓力控制系統(tǒng)，將總厚度偏差（TTV）控制在5μm以內；

• 精研磨階段：更換1-5μm SiC或超細金剛石磨料，進一步細化表面紋理，使表面粗糙度Ra降至0.1μm以下，確保拋光階段的材料去除均勻性。

2.2超精密拋光：CMP研磨拋光+CMP拋光墊+無蠟吸附墊，實現原子級光滑

作為工藝核心環(huán)節(jié)，吉致電子創(chuàng)新采用“化學機械拋光（CMP）+無蠟吸附墊固定”的組合方案，徹底消除亞表面損傷，實現Ra＜0.5nm的原子級光滑表面：

核心耗材協(xié)同：三重保障拋光質量

• 無蠟吸附墊Template：作為吉致核心創(chuàng)新產品，采用聚氨酯復合微孔結構，通過真空負壓實現襯底無間隙貼合。其5μm以內的厚度公差確保襯底貼合后整體高度一致，避免拋光受力不均；表層微米級孔隙可涵養(yǎng)拋光液，促進化學與機械作用充分協(xié)同，同時實現熱量快速散發(fā)，防止襯底過熱變形。相較于傳統(tǒng)蠟粘方式，徹底解決殘蠟殘留問題，省去除蠟工序，單次加工周期縮短30%；

• CMP拋光液Slurry：定制納米SiO₂或Al₂O₃膠體體系，通過pH值精準優(yōu)化（根據晶向調整至8-11區(qū)間），強化化學腐蝕與機械研磨的協(xié)同效應，加速表面凸起部分的去除；

• CMP拋光墊PAD：高彈性聚氨酯材質搭配仿生紋理設計，確保拋光壓力均勻傳遞至襯底表面，配合無蠟吸附墊的穩(wěn)定固定，使表面平整度波動控制在0.1nm以內。

2.3嚴格清洗與檢測：全流程質控，確保交付品質

建立“三步清洗+三重檢測”的質控體系，消除加工過程中的污染物與潛在缺陷：

• 精細化清洗流程：依次通過超聲清洗（去除顆粒污染物）、RCA標準清洗（清除有機殘留）、超聲波清洗（剝離納米級雜質），確保襯底表面潔凈度達Class 1級；

• 全維度檢測標準：采用AFM原子力顯微鏡精準測量表面粗糙度，XRD衍射分析結晶完整性，激光干涉儀將TTV精度控制在1μm以內，實現缺陷早發(fā)現、早管控。

三、吉致電子CMP技術突破：從痛點解決到價值提升

針對傳統(tǒng)藍寶石加工的核心痛點，吉致電子通過工藝優(yōu)化與產品創(chuàng)新形成系統(tǒng)性解決方案，為客戶創(chuàng)造顯著價值，具體突破如下表所示：

四、結語與展望

吉致電子通過CMP研磨拋光核心技術與無蠟吸附墊Template產品的創(chuàng)新融合，成功攻克藍寶石襯底“高硬度加工難、高精度控制難、高潔凈保障難”三大痛點，為客戶提供高平整度、低損傷、高一致性的襯底產品，直接助力LED芯片光效提升10%以上。未來，吉致電子將持續(xù)深化工藝研發(fā)，針對大尺寸藍寶石襯底（8英寸及以上）優(yōu)化無蠟吸附墊的適配性，并開發(fā)智能拋光控制系統(tǒng)實現工藝參數的實時動態(tài)調整。我們始終以技術創(chuàng)新為核心，推動半導體照明及顯示產業(yè)向更高性能、更低成本、更環(huán)保的方向邁進。

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