藍寶石是具有六方（菱面體）晶體結構的單晶Al2O3，藍寶石具有獨特的物理、化學和光學特性組合。它是一種極具商業價值的高價值材料，同時它是迄今為止最堅固、最堅韌、抗熱沖擊和耐化學腐蝕的材料，藍寶石是各種電子基板的理想材料。以下是藍寶石陶瓷基板的一些重要的基本特性、應用和特性。

一、平面方向

藍寶石襯底有C、R、A和M平面方向可供選擇，目前，C面藍寶石晶片是應用最廣泛的藍寶石襯底。它用于生長 ll-V 和 ll-Vl 化合物，例如氮化鎵或GaN，以及用于激光二極管。明亮的藍色和綠色LED，它還用于紅外探測器、碲化鎘汞和通用光學。當需要在紫外或紅外范圍內進行光傳輸時，藍寶石襯底是玻璃襯底的合適替代品。R平面藍寶石襯底優選用于硅的異質外延沉積，它用于制造半導體、微波和微電子集成電路應用。R面是藍寶石的非極性面，因此，藍寶石器件中R平面位置的變化使其具有不同的機械、熱、電氣和光學特性。R平面SoS (Silicon-on-Sapphire) 芯片廣泛用于集成電路和光伏領域。A-Plane 藍寶石襯底可用于混合微電子和光電應用，研究人員使用化學氣相沉積（CVD）在a面藍寶石上生長AlGaN外延層。因此，藍寶石陶瓷基板根據其平面取向和配置在不同行業中得到廣泛使用。

二、屬性和應用

藍寶石具有出色的電絕緣性、透明度、良好的導熱性和高剛性特性，因此它是一種理想的基板材料。用于LED和微電子電路、超高速集成電路，它用于生長III-V 或 II-VI 化合物半導體。R面或M面用于生長非極性/半極性面外延層，有助于提高發光效率。混合微電子、微電子IC應用使用藍寶石襯底，穩定的介電常數和低介電損耗使其可用于混合微電子產品。

三、制造工藝

平面取向是制造藍寶石晶片的主要要求。檢查襯底和外延膜之間的結構匹配程度，你需要在切片機上精確定位藍寶石水晶棒的位置，棒將其切成薄片。一旦它穿過它，你就可以去除芯片切割損壞層并提高基板的平整度。將其邊緣修整成圓弧，以提高其邊緣的機構強度。完成修整后，拋光表面以去除任何粗糙度并實現外延層的精度。使用適當的清潔措施去除其表面的灰塵顆粒、金屬或任何有機污染物。

四、藍寶石陶瓷基板應用領域

在藍寶石陶瓷基板應用領域里，藍寶石生長的進步降低了藍寶石的價格，同時促進了更大靜錠的生長。這兩項進步使藍寶石能夠用于越來越多的產品領域上可以實現有益性能的應用。

1、微電子領域的基板

Si和GaAs分別用于第一代和第二代傳統半導體應用，他們推動了微電子和光電子技術的發展，這種信息技術給人們的生活帶來了巨大的變化。但由于材料本身性能的限制，第一代和第二代半導體材料只能在200℃以下的環境下工作。它們的耐輻射和耐高壓擊穿性能不能滿足現代電子技術對高溫、大功率、高頻、高壓、耐輻射和藍光發射的要求。

新的電子設備需要第三代半導體，即寬帶隙 GaN 和 Sic。GaN有很多優點。如禁帶寬、電子飽和速度快、導熱性好、破壞強度高、介電常數低、熱穩定性強。因此，第三代半導體材料的特性最終將在航空航天、探測、核能開發、衛星通信、汽車發動機、顯示、新型照明技術、激光打印、存儲器等領域帶來廣闊的應用前景。

1970年代初，人們開始探索GaN生長工藝，但由于材料技術限制，未能生長出高質量的GaN晶體。新方法——分子束延伸（MBE）和化學氣相沉積（CVD）相繼出現，極大地推動了對GaN的研究。雖然GaN與藍寶石晶體存在較大的晶格失配，但以藍寶石為襯底，具有與GaN晶體結構相同、高溫穩定性、散熱性和化學性能好等優點。藍寶石還可以以相對較低的成本實現更大的晶片 目前，隨著生長技術的改進，高質量的 GaN 晶體可以在藍寶石晶片上外延。(0001)藍寶石表面已成為最理想的實際應用基板。

2、SOS微電子電路

SOS（Silicon on Sapphire）微電子電路，即在藍寶石晶片晶面上生長單晶硅薄膜的方法，稱為異質延伸法，然后在單晶硅薄膜上制作半導體器件。由于SOS微電子電路具有高速、低功耗、抗輻射等優點，在手機、臺式機或筆記本電腦、高速高頻無線電通信、小型衛星、航空航天等應用領域具有重要意義。藍寶石具有與單晶硅相似的熱膨脹系數。首先在表面采用異質延伸法生長單晶硅層(100表面)，然后在單晶硅上制作半導體器件。

3、激光矩陣、光學元件等用途

藍寶石陶瓷基板是一種優良的激光基體材料，混合鈦藍寶石是當今世界上最好的波段可調諧激光晶體。它是寬帶可調和高增益。可調諧波段范圍為 660 ~ 1200 nm。1982年，莫爾頓首先報道了用藍寶石實現激光振蕩的成就。藍寶石處于很寬的透射光波段，從近紫外波段0.9nm到紅外波段5.5um，在0.25~4.5um仍有80%的穿透率。由于可以獲得較大的尺寸，藍寶石晶體已被用作基質材料的光譜成分，并用于美國LIGO（激光干涉引力天文臺）的大型干涉裝置，可以探測到引力波。在民用領域，藍寶石水晶具有廣泛的應用，例如用于醫療器械。