단결정 알루미늄 산화물(al₂o₃)로 만든 사파이어 웨이퍼는 독특한 광학적, 전기적, 열적, 기계적 특성을 결합합니다. 이러한 장점 때문에 많은 첨단 기술 분야에서 널리 채택되고 있습니다. 아래에서는 주요 용도, 기술적 이점 및 새로운 동향에 대한 개요를 살펴봅니다.

폭넓은 사용을 가능하게 하는 주요 속성

응용 분야를 살펴보기에 앞서, 사파이어 웨이퍼를 매력적으로 만드는 중요한 특징은 다음과 같습니다.

• 광학적 투명성 깊은 자외선에서 적외선까지(대략 0.2µm~5µm 이상)

• 뛰어난 경도와 긁힘 방지 기능 (모스 경도 ~9)

• 열 안정성 (용융점 ~2,030 °C) 및 우수한 열전도도

• 우수한 전기 절연성 그리고 화학적 불활성

• 낮은 결함 밀도 및 결정학적 균일성 적절하게 재배되고 가공될 때

이러한 특성의 조합으로 인해 사파이어 웨이퍼는 혹독한 환경, 광학 시스템 및 첨단 반도체 구조에 사용됩니다.

주요 응용 분야

1. LED 및 광전자 소자

사파이어 웨이퍼의 가장 널리 사용되는 용도 중 하나는 다음과 같습니다. GAN 기반 LED용 기판격자 일치, 열 안정성, 제조 가능성 때문에 사파이어는 LED 생산에서 기본 선택이 되었습니다.

광 추출을 향상시키기 위해 많은 LED 제조업체가 사용합니다. 패턴화된 사파이어 기판(PSS)결함을 줄이고, 빛을 유리하게 산란시키고, 내부 양자 효율과 추출 효율을 높이기 위해 사파이어 표면에 미세 구조 패턴을 통합합니다.

원하는 극성과 방출 성능에 따라 c-평면 패턴의 사파이어, r-평면, m-평면과 같은 변형이 사용됩니다.

2. 반도체 소자 및 절연 기판

사파이어 웨이퍼는 다음과 같은 역할을 합니다. 절연 기판 전기적 절연이 중요한 장치(예: 무선 주파수 장치, 고전력 전자 장치, 하이브리드 구조)에서 사용됩니다.

주목할만한 기술은 실리콘 온 사파이어(sos)실리콘의 얇은 층을 사파이어 웨이퍼 위에 성장시키거나 접합하는 방식입니다. 이를 통해 우수한 절연성, 낮은 기생 커패시턴스, 방사선 내구성을 갖춘 CMOS 회로가 가능해져 고신뢰성이나 항공우주 응용 분야에 적합합니다.

고급 양자 및 초전도 회로에서도 사파이어가 연구되고 있습니다. 저손실 유전체 기판조셉슨 접합, 초전도 큐비트, 고코히어런스 회로와 같은 지원 장치.

3. 광학 창, 렌즈 및 커버 유리

사파이어는 광범위한 스펙트럼 대역에서 광학적 선명도가 뛰어나 광학 시스템, 센서, 이미징 장치의 창문, 렌즈, 보호 커버에 사용됩니다.

예를 들면 다음과 같습니다.

• 혹독한 환경(예: 고온, 플라즈마, 진공)에서 투명한 보호 창

• 긁힘 방지 및 내구성이 중요한 웨어러블, 스마트폰 또는 산업용 센서용 카메라 및 센서 커버 유리 또는 렌즈 요소

• UV에서 IR 대역에 걸친 분광기용 프리즘, 파장판, 창과 같은 광학 구성 요소

4. 열악한 환경 창문 및 관측 포트

고온, 고압 또는 공격적인 화학 물질(예: 플라즈마 반응기, 용광로, 에칭기)을 사용하는 시스템에서는 사파이어가 사용됩니다. 뷰포트와 챔버 창문 회복력 덕분이죠.

또한 항공우주 및 방위 시스템에서는 투명한 장갑이나 레이돔 창으로 사용되며, 빛 투과성과 기계적 강도를 결합합니다.

5. 의료, 과학 및 측정 장치

의료 기기에서는 사파이어가 사용됩니다. 내시경 렌즈 커버, 레이저 전달 막대, 필터, 심지어 이식 가능한 구성 요소까지생체적합성, 순도, 안정성이 뛰어나기 때문입니다.

과학 장비에도 이점이 있습니다. 사파이어 창은 자외선에서 적외선에 이르는 분광학에 사용되고, 실험실 장비는 사파이어 부품을 사용하여 혹독한 화학 환경에서도 견뎌냅니다.

6. 기계 부품, 지지대 및 취급 부품

사파이어는 화학적으로 불활성이고 열적으로 안정적이며 치수적으로 안정적이기 때문에 반도체 제조의 구조 또는 지지 부품에 사용됩니다. 리프트 핀, 웨이퍼 캐리어, 챔버, 막대 및 선반 플레이트.

특히, 사파이어 선반(소성 세터)은 고온로에서 세라믹 대체품에 비해 오염과 뒤틀림을 줄이는 데 사용됩니다. 사파이어 튜브와 용기는 또한 부식성이나 고온 공정에서 시각적 모니터링을 허용합니다.

비교표: 응용 프로그램 대 키 활성화 사파이어 속성

새로운 트렌드 및 연구 분야

• 양자 및 초전도 회로: 사파이어의 초저 유전 손실은 고코히어런스 큐비트와 확장 가능한 양자 하드웨어에 매우 적합합니다. 두꺼운 사파이어 웨이퍼에서 신호 라우팅을 가능하게 하기 위해 사파이어에서 기판 관통 비아(TSV)를 가공하는 기술이 개발 중입니다.

• 그래핀과 2차원 소재: 사파이어 웨이퍼에 대면적 그래핀을 직접 성장시키는 방법이 시연되었으며, 금속 촉매 없이 2차원 재료를 통합할 수 있는 잠재력이 있음을 보여주었습니다.

• 더 큰 직경의 웨이퍼 및 향상된 패턴: 디스플레이, LED, 광자공학 산업이 더 크고 복잡한 기판을 요구함에 따라, 사파이어 웨이퍼 제조업체는 생산 규모를 확대하고, 패터닝 기술을 개선하고, 표면 품질을 개선하고 있습니다.

• 혹독한 환경 및 항공우주에서의 통합: 사파이어 창과 투명 장갑은 내구성, 다중 스펙트럼 투명성, 기계적 보호가 필요한 시스템에서 계속해서 채택되고 있습니다.

왜 신뢰할 수 있는 공급업체를 선택해야 하나요?

사파이어 웨이퍼는 매우 엄격한 사양(표면 거칠기, 평탄도, 결정학적 방위, 오염 수준)을 충족해야 하므로 신뢰할 수 있는 공급업체를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 고품질 공급업체는 맞춤형 크기, 오프컷 각도, 클린룸 패키징을 제공하고 장치 통합에 관해 협력할 것입니다.

귀하의 설계 또는 제조 공정에 특수 웨이퍼가 필요한 경우 다음을 고려하십시오. 플루토늄 (플루토늄tech에서 제공). 이 회사는 전자, 광자공학 등의 첨단 응용 분야를 지원하기 위해 반도체 등급 기판, 정밀 가공 및 맞춤화를 제공합니다. 플루토늄는 제품 제공 및 역량에 대한 자세한 정보를 제공합니다.

결론

사파이어 웨이퍼는 고급 전자 및 광학 분야에서 독보적인 위치를 차지하고 있습니다. 광학적 선명도, 열적 및 기계적 견고성, 전기적 절연성, 화학적 불활성 등의 특성이 결합되어 LED, 광전자, 혹독한 환경의 창문, 정밀 광학, 새로운 양자 시스템 등 다양한 분야에서 사파이어 웨이퍼를 필수적으로 사용합니다. 플루토세미와 같은 적합한 공급업체와 결합하면 까다로운 기술 응용 분야에서 혁신의 가능성이 열립니다.