蓝宝石，是刚玉宝石中除红色的红宝石之外，其它颜色刚玉宝石的通称，主要成分是 氧化铝(Al2O3)。蓝色的蓝宝石，是由于其中混有少量钛(Ti)和铁(Fe)杂质所致;蓝宝石的颜色，可以有粉红、黄、绿、白、甚至在同一颗石有多种 颜色。蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石。

　　一、蓝宝石衬底抛光技术

　　最初的半导体基片(衬底片)抛光沿用机械抛光、例如氧化镁、氧化锆抛光等，但是得到的晶片表面损伤是及其严重的。直到60年代末，一种新的抛光技术——化学机械抛光技术(CMP Chemical Mechanical Polishing )取代了旧的方法。CMP技术综合了化学和机械抛光的优势：

　　化学机械抛光技术

        单纯的化学抛光，抛光速率较快，表面光洁度高，损伤低，完美性好，但表面平整度和平行度差，抛光后表面一致性差;单纯的机械抛光表面一致性好，表面平整度 高，但表面光洁度差，损伤层深。 化学机械抛光可以获得较为完美的表面，又可以得到较高的抛光速率，得到的平整度比其他方法高两个数量级，是目前能够实现全局平面化的唯一有效方法。依据机 械加工原理、半导体材料工程学、物力化学多相反应多相催化理论、表面工程学、半导体化学基础理论等，对硅单晶片化学机械抛光(CMP)机理、动力学控制过 程和影响因素研究标明，化学机械抛光是一个复杂的多相反应，它存在着两个动力学过程：(1)抛光首先使吸附在抛光布上的抛光液中的氧化剂、催化剂等与衬底 片表面的硅原子在表面进行氧化还原的动力学过程。这是化学反应的主体。(2)抛光表面反应物脱离硅单晶表面，即解吸过程使未反应的硅单晶重新裸露出来的动 力学过程。它是控制抛光速率的另一个重要过程。硅片的化学机械抛光过程是以化学反应为主的机械抛光过程，要获得质量好的抛光片，必须使抛光过程中的化学腐 蚀作用与机械磨削作用达到一种平衡。如果化学腐蚀作用大于机械抛光作用，则抛光片表面产生腐蚀坑、桔皮状波纹。如果机械磨削作用大于化学腐蚀作用，则表面 产生高损伤层。

　　蓝宝石研磨液

　 　蓝宝石研磨液(又称为蓝宝石抛光液)是用于在蓝宝石衬底的研磨和减薄的研磨液。蓝宝石研磨液由优质聚晶金刚石微粉、复合分散剂和分散介质组成。蓝宝石研 磨液利用聚晶金刚石的特性，在研磨抛光过程中保持高切削效率的同时不易对工件产生划伤。可以应用在蓝宝石衬底的研磨和减薄、光学晶体、硬质玻璃和晶体、超 硬陶瓷和合金、磁头、硬盘、芯片等领域的研磨和抛光。

　　 蓝宝石研磨液在蓝宝石衬底方面的应用：1. 外延片生产前衬底的双面研磨：多用蓝宝石研磨液研磨一道或多道，根据最终蓝宝石衬底研磨要求用6um、3um、1um不等。2. LED芯片背面减薄：为解决蓝宝石的散热问题，需要将蓝宝石衬底的厚度减薄，从450nm左右减至100nm左右。主要有两步：先在横向减薄机上，用 50-70um的砂轮研磨磨去300um左右的厚度;再用抛光机(秀和、NTS、WEC等)针对不同的研磨盘(锡/铜盘)，采用合适的蓝宝石研磨液(水 /油性)对芯片背面抛光，从150nm减至100nm左右。

　　蓝宝石抛光液

　　蓝宝石抛光液是以高纯度硅粉为原料，经特殊工艺生产的一种高纯度低金属离子型抛光产品。蓝宝石抛光液主要用于蓝宝石衬底的抛光。还可广泛用于多种材料纳米级的高平坦化抛光，如：硅片、化合物晶体、精密光学器件、宝石等的抛光加工。

　　二、蓝宝石衬底加工流程

　　长晶:利用长晶炉生长尺寸大且高品质的单晶蓝宝石晶体定向:确保蓝宝石晶体在掏棒机台上的正确位置,便于掏棒加工

　　掏棒:以特定方式从蓝宝石晶体中掏取出蓝宝石晶棒(包括去头尾、端面磨)

　　滚磨:用外圆磨床进行晶棒的外圆磨削,得到精确的外圆尺寸精度(滚圆、磨OF 面)品检:确保晶棒品质以及以及掏取后的晶棒尺寸与方位是否合客户规格

　　定向:在切片机上准确定位蓝宝石晶棒的位置,以便于精准切片加工

　　切片:将蓝宝石晶棒切成薄薄的晶片

　　研磨:去除切片时造成的晶片切割损伤层及改善晶片的平坦度

　　倒角:将晶片边缘修整成圆弧状,改善薄片边缘的机械强度,避免应力集中造成缺 陷,45°倒角0.1-0.2mm。

　　抛光:改善晶片粗糙度,使其表面达到外延片磊晶级的精度 (先双面抛光，再单面抛光。正面粗糙度<0.3um，背面粗糙度0.4um-1um)清洗:清除晶片表面的污染物(如:微尘颗粒,金属,有机玷污物等) 品检:以高精密检测仪器检验晶片品质(平坦度,表面微尘颗粒等),以合乎客户要求。

　    蓝宝石衬底抛光机的工艺流程：

　　1第一步：下料----磨削外周----周边倒角----斜面磨削

　　2.蓝宝石衬底粘贴到盘上----磨削平面----手工清洗----斜面抛光

　　3.第三步，镜面研磨----手工清洗----研磨平面----手工清洗

　　4.第四步，蓝宝石衬底下盘----手工清洗----抛光----清洗----检查表面质量。

　　实际使用中的各种晶片，都是由晶棒切割加工制成，在用内圆切片机或线切割机将半导体晶棒切割成晶片时，因切割条件总会有变化，切割片在厚度和平整度等方面 都存在偏差。如果切割条件不合适，还会造成较深的损伤层。晶片抛光过程中表面去除量很小，所以需要用研磨来有效改善晶片的弯曲度、平整度与平行度的偏差， 并降低损伤层厚度。