刘建飞 周志豪 吴丽琼 黄建烽

摘   要： 蓝宝石衬底在实际量产中，约10%～15%会产生表面缺陷，导致成品返工或报废，经济损失较大。分析实际量产作业中设备与工艺过程，探究和比较刮伤、坑洞、气泡、颗粒、崩角、色差共6种表面缺陷的失效模式，提出了技術和工艺改善措施。在检测方式上，对比了接触式及非接触式检测工具与原理，探讨了各自的分辨率与呈现方式，为得到更有效的改善技术和工艺奠定了基础。过程改进后，量产作业表面缺陷占比降低至5%～8%。若要实现更低的表面缺陷占比，需进一步改良工艺过程和机台硬件配置。

关键词： 蓝宝石衬底;表面缺陷;量产;失效模式;接触式检测;非接触式检测

引言

蓝宝石（α-Al2O3）作为发光二极管（LED）中常见的一种衬底材料，具有硬度高、熔点高、光透性好、热稳定性好和化学性质稳定等特性，至今已发展至6寸以上尺寸且具备量产的工艺能力。衬底表面质量对后续的图形化处理（PSS）与GaN外延层的生长有很大的影响，因此需要优异的衬底加工工艺，以获取高质量衬底基片[1]。

蓝宝石衬底制备过程中，常见的外观缺陷主要有刮伤（Scratch）、坑洞（Pits）、气泡（Bubbles）、颗粒（Particle）、色差（Color defect）以及崩角（Chipping）等。李强[2]详述了硅衬底表面缺陷的产生原因及改善措施，从而在量产条件下提升了硅衬底制备能力及表面质量。而目前对于蓝宝石衬底表面缺陷的研究，多处于检测与分析阶段。实际量产中，约10%～15%会产生蓝宝石衬底表面缺陷，导致成品返工或报废，造成严重经济损失，故需深入讨论缺陷的失效模式，以改善衬底表面质量，提高成品率。……