百万片蓝宝石衬底项目投资立项可行性计划书

应用领域又可大致分为三部分照明应用显示屏背光源应用。

应用。

的应用范围主要由芯片发光强度，毫坎德拉和发光效率，流明瓦决定。

发光强度越大发光效率越高，则应用越发广泛。

芯片按发光强度分为普通亮度高亮度和超高亮度，发光强度为普通亮度，间的为高亮度，达到或超过的称超高亮度。

普通亮度主要用于指示灯高亮度用于特殊照明而超高亮度则可以进步用于通用照明。

图表的应用领域按发光强度分分类发光强度用途具体应用普通亮度指示灯仪器仪表的指示光源发光点阵组成的小型字符或数字显示器，用于计算器测试仪器指示牌等电子设备上高亮度特殊照明全彩显示屏交通信号灯汽车车灯背景光源景观照明特种工作照明如强调安全生产特殊用途的矿灯警示灯防爆灯救援灯野外工作灯等军事及其它应用玩具礼品轻工产品等超高亮度通用照明各种民用及工业用照明替代现有白炽灯和荧光灯注发光强度，光通量的空间密度，即单位立体角的光通量光通量，单位时间里通过面积的光能。

年背光源应用市场的突然爆发引发了行业的快速发展，市场预计未来年的市场发展仍将以背光源应用市场为主，远期发展则要依赖照明市场的启动。

见图表。

图表年全球应用结构对比数据来源图表全球应用趋势数量资料来源台湾工研院衬底。

商业化大量应用的单晶片衬底有蓝宝石晶片碳化硅晶片和砷化镓衬底等。

砷化镓在生长磷化镓等外延材料后可以用来生产红光，蓝宝石晶片和碳化硅晶片在生产氮化镓外延材料后可以用来生产蓝光。

背光源市场使用蓝光，照明市场白光使用红绿蓝融合或涂有荧光粉的蓝光。

因为碳化硅衬底比蓝宝石衬底价格高出倍以上，这制约了其发展，所以蓝宝石晶片成为应用最广的衬底。

这还不是故事的全部，碳化硅单晶片是种战略性材料，其功能是蓝宝石衬底无法胜任的，些军事或高端应用，非碳化硅不可。

下游背光源应用市场的爆发使得上游单晶片衬底出现短缺，蓝宝石衬底价格路看涨，从年初的美元涨至目前的美元均指直径为英寸的薄片。

市场预计年衬底短缺的情况仍将持续，衬底价格仍将在高位缓慢上行。

长期来看，的价格会逐渐下降，衬底的价格也随着相应下降，但价格的下降将会启动天量照明市场的发展，这又反过来促进衬底的广泛使用，所以，衬底市场前景非常远大。

投资的必要性项目综合利润情况年净利润万元，平均毛利率项目对提高公司综合竞争力的贡献提高集团的高科技形象，提升集团品牌价值丰富集团的节能产品和优化集团产品结构项目对现有业务的协同效应与集团现有业务关联性较小，但未来该项目下游产品太阳能电池储能装置，可能会结合形成蓝海产品扩大产能，提高市场占有率该项目可以增加蓝宝石衬底的供给，定程度缓解行业的需求和瓶颈采用新技术新工艺节约资能源减少环境污染，提高劳动生产率情况采用世界最新工艺技术泡生法长晶技术和目前国际上最好的设备，以英寸产品技术为主，走高质量路线，提升劳动生产率及产能利用率。

取代进口或出口国际市场起先主要提供给国内市场，待工艺完全稳定成熟和扩产后将销往国外市场社会价值纳税就业环保科技进步等为社会提供节能产品的上游部件壮大和提升国内产业的力量和水平提供个就业岗位每年产生万元利税第三章行业和市场分析与建设规模行业分析行业规模行业年产值约亿元蓝宝石衬底行业预计年产值达到亿行业复合平均增长行业年约蓝宝石衬底行业率年约行业结构上游衬底市场集中度非常高，全球前三大公司市场份额为中游外延片和芯片市场集中度也较高，全球前五大厂商市场份额为下游封装和应用领域市场集中度非常分散行业发展趋势随着行业技术的成熟，应用产品会越来越便宜，在照明上有全面取代白炽灯日光灯和荧光灯的趋势在显示器背光化镓基发光二极管蓝宝石衬底片。

图表几个生产厂家的蓝宝石基片的基础参数面英寸项目规格公司台湾兆晶台湾中美晶美国俄罗斯材料高纯度单晶高纯度单晶高纯度单晶高纯度单晶晶向轴面轴轴直径厚度总厚度偏差翘曲度定位面方向面面轴轴定位边长正面外延开盒即用精细抛光开盒即用精细抛光开盒即用表面粗糙度即背面精细研磨精细研磨或包装洁净室内真空充氮包装洁净室内真空充氮包装级洁净室充氮包装片盒装级洁净室充氮包装片盒装注数据来源于网络生产方法蓝宝石晶体生长方法自年由和利用氢氧火焰熔化天然红宝石粉末与重铬酸钾而制成了当时轰动时的日内瓦红宝石起，迄今人工生长蓝宝石的研究已有多年的历史。

在此期间，为了适应科学技术的发展和工业生产对于蓝宝石晶体质量尺寸形状的特殊要求，为了提高蓝宝石晶体的成品率利用率以及降低成本，对蓝宝石的生长方法及其相关理论进行了大量的研究，成果显著。

至今已发明了多种生长方法，如焰熔法悬浮区熔法提拉法导模法坩埚移动法温度梯度法热交换法泡生法和冷心放肩微量提拉法等，其中尤以实用价值大，发展前景好的提拉法温度梯度法热交换法泡生法和冷心放肩微量提拉法等发展更为迅速。

目前，世界上蓝宝石生长技术主要有两种，分别是泡生法单晶提拉法。

国内的哈尔滨工业大学奥瑞德光电技术有限公司使用的是自己研制的冷心放肩微量提拉法，现将这三种方法介绍如下泡生法，简称法。

其原理是先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，再以单晶之晶种，又称籽晶棒接触到熔汤表面，在晶种与熔汤的固液界面上开始生长和晶种相同晶体结构的单晶，晶种以极缓慢的速度往上拉升，但当晶种往上拉晶段时间以形成晶颈，熔汤与晶种界面的凝固速率稳定后，便不再拉升晶种，也不旋转，仅以控制冷却速率方式使单晶从上往下逐渐凝固定向凝固，最后凝固成整个单晶晶碇。

如图所示为泡生法原理。

单晶提拉法，简称法。

先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，再利用单晶晶种接触到熔汤表面，在晶种与熔汤的固液界面上因温度差而形成过冷。

于是熔汤开始在晶种表面凝固并生长和晶种相同晶体结构的单晶。

晶种同时以极缓慢的速度往上拉升，并伴随以定的转速旋转，随着晶种的向上拉升，熔汤逐渐凝固于晶种的液固界面上，进而形成轴对称的单晶晶锭。

如图所示为单晶提拉法原理。

图泡生法原理示意图图表泡生法原理冷心放肩微量提拉法，简称。

是在对泡生法和提拉法改进的基础上发展而来用于生长大尺寸蓝宝石晶体的方法，晶体生长系统主要包括控制系统真空系统加热体冷却系统和热蔽装置等，下图是晶体生长系统简图。

该方法生长的单晶，外型通常为梨形，晶体直径可以生长到比坩埚内径小的尺寸。

籽晶被加工成长方形，利用籽晶夹固定在热交换器底部。

热交换器可以完成籽晶的固定晶体的转动和提拉，以及热交换器晶体和熔体之间热量的交换作用。

加热体冷却系统和热屏蔽装置协同作用，为晶体生长提供个均匀稳定可控的温场。

根据晶体生长所处的引晶放肩等径和退火及冷却阶段的特点，通过调节热交换器中工作流体的温度流量，加热温度加热体所能提供的坩埚外壁环境温度可以精确控制晶体和熔体内温度梯度热量传图表单晶提拉法原理示意图水冷棒加热器籽晶热分散盖坩埚晶体固液交界面熔融体支撑体隔热层图表冷心放肩微量提拉法晶体生长系统输完成晶体生长。

冷心放肩微量提拉法生长蓝宝石晶体时，通常可将整个晶体生长过程分为四个控制阶段，即引晶放肩等径退火及冷却阶段。

引晶与放肩阶段主要是利用调节热交换器散热能力，适当配合定的降低加热温度加热系统所能提供的坩埚外壁温度的方式来实现对晶体的缩颈和放肩控制。

此时晶体生长界面凸出率及温度梯度较大，其有利于采用较大的放肩角，减小放肩距离，防止界面翻转，同时能够将籽晶内的位错等原有缺陷快速从晶体中扩散到晶体表面，有效降低晶体内的缺陷含量。

较大的界面温度梯度还能够提高晶体生长驱动力，增加界面稳定性。

待晶体直径长到所需尺寸冷心放肩微量提拉法晶体直径可以长到距坩埚内壁后，晶体开始等径生长，进入等径阶段。

随着晶体尺寸的长大，热交换器的散热对晶体生长效率迅速减小，故晶体进入等径生长阶段后，主要是通过降低加热温度加热系统所能提供的坩埚外壁温度来实现晶体生长。

该方法主要特点通过冷心放肩，保证了大尺寸晶体生长，整个结晶过程晶向遗传特性良好，材料品质优良。

通过高精度的能量控制配合微量提拉，使得在整个晶体生长过程中无明显的热扰动，缺陷萌生的几率较其他方法明显降低。

由于只是微量提拉，减少了温场扰动。

使温场更均匀，从而保证单晶生长的成功率。

在整个晶体生长过程中，晶体不被提出坩埚，仍处于热区。

可以精确控制它的冷却速度，减少热应力。

适合生长大尺寸晶体，材料综合利用率是泡生法的倍以上。

选用水作为热交换器内的工作流体，晶体可以实现原位退火，较其他方法试验周期短成本低。

泡生法是利用温度控制来生长晶体，它与单晶提拉法最大的差异是只拉出晶颈，晶身部分是靠着温度变化来生长，并在拉晶颈的同时，调整加热电压，使熔融的原料达到最合适的长晶温度范围，让生长速度达到最理想化，因而长出质量最理想的蓝宝石单晶。

而冷心放肩微量提拉法目前只有哈尔滨工大奥瑞德光电技术有限公司使用，拥有自己的发明专利大尺寸蓝宝石单晶的冷心放肩微量提拉制备法，专利号，目前正在实施产业化，产品质量不如国外主要公司，该方法还需进步考察产业化的效果。

表中只对泡生法和单晶提拉法两种常用的蓝宝石晶体生长方法做比较图表蓝宝石晶体生长的主流方法比较名称泡生法单晶提拉法生长最大尺寸英寸英寸保持压力位错密度线没有大量严重平均位错密度平方厘米晶体纯度生长条件在高真空下在气下晶体质量好般从上面对两种长晶方法的比较，泡生法更有优势，采用泡生法可以生长大尺寸蓝宝石晶体。

从工艺角度讲，泡生法在晶体生长过程中，除了晶颈需拉升外，其余只需控制温度的变化，就可使晶体成型，少了拉升及旋转的干扰，比较好控制，因而可得到较佳的质量。

国外许多生长蓝宝石的厂商，也是采用此方法以生长蓝宝石单晶。

本项目中蓝宝石生长方法拟采用泡生法。

蓝宝石衬底外延片厂家使用的蓝宝石衬底分为三种蓝宝石衬底蓝宝石基板是普遍使用的蓝宝石基板，大多数外延片厂家使用该面供生长。

主要是因为蓝宝石晶体沿轴生长的工艺成熟成本相对较低物化性能稳定在面进行磊晶的技术成熟稳定。

年日本的赤崎勇教授与当时在日亚化学的中村修二博士等人，突破了与蓝宝石基板晶格不匹配缓冲层型材料活化等等问题后，终于在年底日亚化学得以首先开发出蓝光。

以后的几年里日亚化学以蓝宝石第章项目总论可行性研究结论综述随着年背光源市场的爆发，行业迎