蓝宝石单晶，是纯净的三氧化二铝（α-Al2O3），具有极好的热导性、电气绝缘性、透光性、化学稳定性，以及耐高温、高强度、高硬度等一系列优良的特性，是红外装置、导弹、潜艇、卫星空间技术、探测和高功率强激光等的窗口材料，优质光学材料，耐磨轴承材料和衬底材料。蓝宝石的C面与GaN单晶膜之间的晶格常数失配率小，同时符合GaN单晶膜生长过程中耐高温的要求，使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝光LED的关键衬底材料，被广泛应用在LED产业中。利用热交换法（简称HEM法）生长的蓝宝石单晶，因为温度的分布与重力场相反，故而熔体中没有对流作用发生，保证了晶体在稳定状态下生长，得到的蓝宝石单晶具有完美的光学均匀性，并且没有散射、夹杂和气泡等缺陷。目前，所有蓝宝石晶体生长方法中，热交换法生长的蓝宝石单晶的晶体质量是最好的。

据法国Yole统计，蓝宝石衬底材料应用占比约75%，其中半导体照明(LED）衬底材料占比95%以上。高性能芯片的获得很大程度依赖蓝宝石衬底片的表面加工质量，而蓝宝石具有高硬度和高化学稳定性属于硬脆难加工材料，其加工过程主要涉及高加工精度的装备、高性能的金刚石工具耗材和与之相匹配的加工工艺。

蓝宝石衬底加工流程： 

蓝宝石衬底片的加工流程如图1所示。

图1蓝宝石衬底片加工流程

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：确保晶棒品质以及套取后的晶棒尺寸与方位符合客户规格；

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：使用金刚石线锯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度倒角0～0.2mm；

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。正面粗糙度小于0.3μm，背面粗糙度0.4～1.0μm）；

清洗：清除晶片表面的污染物，如微尘颗粒、金属、有机沾污物等；

品检：以高精密检测器检验晶片(平坦度、表面微尘颗粒等），以合乎客户的要求。