歐陽鵬根，張 俊，宋建軍，付春雷，曹建偉，石 剛

(1.內(nèi)蒙古晶環(huán)電子材料有限公司，呼和浩特 010070;2.浙江晶盛機電股份有限公司，紹興 312300)

藍寶石晶體具有優(yōu)異的力學(xué)性能、穩(wěn)定的化學(xué)性能和良好的熱學(xué)性能和透波性能，在GaN LED和大規(guī)模集成電路SOS等襯底材料、導(dǎo)彈整流罩、航空航天、船舶海洋、特種窗口材料、手表表鏡、手機面板、攝像頭視窗等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，屬于國家重點支持和鼓勵發(fā)展的光電子材料。

泡生法生長的藍寶石晶體具有純度高、單晶性好、位錯密度低、應(yīng)力小等特點，是目前主流的藍寶石晶體生長方法。隨著LED行業(yè)的價格競爭日趨激烈以及大尺寸特種窗口材料的需求，大尺寸化是藍寶石晶體的必然發(fā)展趨勢。但300 kg級以上泡生法藍寶石晶體生長技術(shù)門檻較高，晶體生長面臨開裂、多晶、氣泡難以控制等技術(shù)難點，對設(shè)備穩(wěn)定性、熱場設(shè)計、工藝控制的要求非常高。目前行業(yè)內(nèi)主流的藍寶石晶體仍然以80～200 kg為主，能夠產(chǎn)出的最大特種窗口尺寸在350 mm×250 mm以內(nèi)，無法滿足大尺寸特種中波透紅外窗口材料的要求。

晶環(huán)電子采用自主開發(fā)的設(shè)備、熱場和工藝技術(shù)，在前期250 kg級、300 kg藍寶石晶體量產(chǎn)的技術(shù)積累基礎(chǔ)上，通過熱場和工藝技術(shù)的改進，在2018年成功生長450 kg高品質(zhì)泡生法藍寶石晶體(這是迄今為止國內(nèi)外見諸報道的最大尺寸)，并于2019年實現(xiàn)了小批量生產(chǎn)，見圖1所示。450 kg藍寶石晶體可產(chǎn)出LED級4 inch晶棒超過6000 mm，單位毫米生產(chǎn)成本可在150 kg級晶體基礎(chǔ)上下降45%以上，具有明顯的材料利用率和成本優(yōu)勢。同時，450 kg晶體經(jīng)過切割、研磨、拋光后，可獲得尺寸為615 mm×415 mm(最大厚度可達100 mm以上)的高品質(zhì)超大尺寸藍寶石面板(圖2)，氣泡度達A級以上。目前晶環(huán)電子已給客戶供應(yīng)多種尺寸規(guī)格的超大尺寸藍寶石面板。經(jīng)過第三方和客戶檢測顯示該藍寶石材料的性能參數(shù)均達到行業(yè)先進水平：純度大于99.9999%，EPD平均小于400個/cm2，F(xiàn)WHM約13arcsec。

圖1 全球尺寸最大的450 kg泡生法藍寶石晶體 Fig.1 The world's largest 450 kg sapphire crystal grown by KY method

圖2 615 mm×415 mm藍寶石面板(氣泡度A級) Fig.2 Sapphire panel with dimension up to 615 mm×415 mm(bubble degree：grade A)