LED(Light Emitting Diode)即發光二極管已被廣泛認為是下一代主要照明工具，相比于現在使用的白熾燈而言，其具有壽命長、節能、安全等優點。現階段LED主要以藍寶石為主要襯底材料，采用化學機械拋光(chemicalme chanical polishingCMP)為最終加工程序。
       藍光LED的制備需要依托于GaN薄膜，用作生長GaN薄膜的襯底材料有多種，最為常用的就是藍寶石和SiC。近年來，藍寶石憑借與GaN的晶格失配系數小、透光性好等優點而成為最主要的襯底材料。從藍寶石和SiC襯底在LED中的應用趨勢表中可以看出，自2005年起，SiC襯底的比例小于10%，而藍寶石襯底的比例則高達90%以上。超高亮度的LED要求藍寶石襯底材料達到理想狀態，即晶格完整，無任何加工缺陷。國內藍寶石晶片生產中產生裂痕和崩邊缺陷一般占總數的5%-8%。同時藍寶石晶片拋光速率也很低，加工需數小時，且加工后有約20%的晶片表面有較深痕跡，導致返工，甚至報廢，從而大大提高了其加工成本。這種情況不僅導致藍寶石晶片加工效率低，也影響了后續在藍寶石晶片上GaN薄膜的生長，繼而影響到LED的制造及發光情況。我國目前使用的超高亮度LED多是從美國、日本等國家進口，增加藍寶石晶片加工時的材料去除率以及提高加工后的表面質量，已經成為當前藍寶石加工主要的研究目標。
       LED用襯底材料的選擇：SiC是作為一類非常重要的襯底材料，同藍寶石相比，SiC屬于低阻材料，可以制作電極，其晶格常數和材料的熱膨脹系數與GaN材料更為接近，并且易于溶解，且本身具有藍光發光特性，但SiC材料也有其缺點，主要是其熱膨脹系數與GaN相差較較大，容易導致外延GaN層的裂紋，不適合大量使用，價格相對昂貴。藍寶石襯底是目前使用最好也是最為普遍的一種襯底材料，單晶藍寶石基片與GaN晶格能互相匹配，具有良好的高溫穩定性與機械力學性能，符合GaN薄膜生長過程中耐高溫的要求，且單晶藍寶石基片在可見光范圍內其透光性較好，加之對其研究也較多，生產技術較為成熟，價格相對便宜，因此成為了制作白、藍、綠、藍綠光GaN基片的關鍵襯底材料。

       一般來說，評價襯底材料必須考慮以下因素：
       1.襯底與外延膜的結構匹配程度：外延材料與襯底材料的晶體結構相同或相近、晶格常數失配小、結晶性能好、缺陷密度低；
       2.襯底與外延膜的熱膨脹系數匹配程度：熱膨脹系數的匹配非常重要，外延膜與襯底材料在熱膨脹系數上相差過大不僅可能使外延膜質量下降，還會在器件工作過程中，由于發熱而造成器件損壞；
       3.襯底與外延膜的化學穩定性匹配程度：襯底材料要有好的化學穩定性，在外延生長的溫度和氣氛中不易分解和腐蝕，不能因為與外延膜的化學反應使外延膜質量下降；
       4.材料制備的難易程度及成本的高低：考慮到產業化發展的需要，襯底材料的制備要求簡潔，成本不宜很高，襯底尺寸一般不小于2英寸。
       藍寶石的特性：藍寶石(α-Al2O3)晶體因其具有硬度高(莫氏9級)、熔點高(2045℃)、光透性好、熱穩定性好、化學性質穩定等優良特性，而在國防、航空航天、工業以及生活領域中得到廣泛應用，特別適于作為LED襯底材料。
       雖然藍寶石具有上述優良的光學特性和力學性能，但正是由于這些特殊性質，使得對其表面加工的難度很大，在藍寶石作襯底片上生長GaN時，要求藍寶石表面要達到超光滑的無損傷表面，但由于其硬度僅次于金剛石，研磨拋光技術困難，加工時間長，藍寶石單晶襯底為典型的脆硬材料，在加工過程和應用過程中如果存在較高的張應力就會產生破裂或表面和亞表面損傷，而且傳統的加工單晶藍寶石基片方法會在工件上造成表面刮痕及次表面破壞，而這些表面刮痕及次表面破壞都會影響光學特性，并且造成工件表面應力集中使得工件壽命與可靠度受影響。
       目前超光滑表面是指：表面粗糙度小于1nm的表面。無損傷表面是指：加工表面不能有加工變質層，且表面晶格完整。因此產業化制備滿足光通訊、光電子領域需求的高品質的藍寶石晶體元件技術是相當復雜的系統工程，涉及機械制造、晶體結構、超精密加工、物理化學、力學等相關學科，目前國內在藍寶石批量加工的技術還很不成熟，國內高亮度LED所采用的藍寶石襯底材料幾乎全部從日本、德國、俄羅斯、美國等進口，高亮度LED藍寶石襯底的加工技術體系在國內并未完全被掌握。加之藍寶石元件在航空航天、國防軍事等方面的特殊用途，國際上對高亮度LED藍寶石襯底材料的關鍵裝備及其加工工藝技術實施嚴格保密和封鎖，關鍵設備禁銷，因此為了滿足對藍寶石發展的要求，獲得高平整的表面，需對藍寶石的超精密的加工技術進行深入研究是非常有必要的，該方面的研究是我國半導體照明工程上游產業急需攻克的關鍵課題。

       藍寶石基片制造工藝流程：

       定向：在切片機上準確定位藍寶石晶棒的位置，以便于精準切片加工
       切片：將藍寶石晶棒切成薄薄的晶片
       研磨：去除切片時造成的晶片切割損傷層及改善晶片的平坦度
       倒角：將晶片邊緣修整成圓弧狀，改善薄片邊緣的機械強度，避免應力集中造成缺陷
       拋光：改善晶片粗糙度，使其表面達到外延片磊晶級的精度
       清洗：清除晶片表面的污染物(如：微塵顆粒，金屬，有機玷污物等)
       品檢：以高精密檢測儀器檢驗晶片品質(平坦度，表面微塵顆粒等)，以合乎客戶要求

       在實際生產使用中的藍寶石晶片，都是由晶棒經過切割然后經過研磨拋光加工制成，一般先用線切割或多線切割機將半導體晶棒切割成晶片，因在切割過程中，切割加工條件總會有所變化波動，因此切割后的藍寶石在厚度和平整度等方面都存在偏差。如果切割條件變化，還會造成較深的損傷層。由于晶片拋光過程材料表面的去除量很小，所以在拋光前，還需要用研磨來改善晶片的平整度、彎曲度與平行度的偏差，并降低由于切割造成損傷層的厚度。
       一般傳統加工工藝對藍寶石的研磨拋光都會選擇硬度比藍寶石大的做為磨料。藍寶石晶片CMP(化學機械拋光)加工機理分析：
       拋光加工技術種類很多，從理論和實踐來說，化學機械拋光技術在加工一些特殊材料中被廣泛的應用，且加工效率比較明顯，可以實現材料的全局平坦化，在藍寶石加工工藝中，其核心部分是研究化學機械拋光技術，主要包括拋光機理、拋光方式和拋光工藝。自從化學機械拋光技術應用于集成電路以來，被廣泛用于多種材料的加工中，且眾多的研究者從物理、化學及控制方面對CMP的材料去除機理等進行了大量的研究。但是目前，對化學機械拋光仍有很多本質現象還不能進行很好地解釋。
       化學機械拋光是利用機械磨削和化學腐蝕對材料進行去除，是一個復雜的多項反應過程，影響晶片CMP過程的因素很多，其每一個影響因素的變化都會影響到晶片CMP系統輸出參數的變化，即影響到晶片CMP材料去除的機理，各影響因素之間還具有微妙的交互作用?；瘜W機械拋光是目前唯一可以實現全局平坦化的拋光方法，操作簡單。影響化學機械拋光的因素主要有：拋光液pH值、拋光壓力、拋光盤轉速、磨粒平均粒徑及粒徑分布等，在加工過程中要注意化學作用和機械作用的平衡，如果化學作用比機械作用強會產生腐蝕坑、橘皮等缺陷；如果機械作用強于化學作用會導致刮傷、劃痕等。
       藍寶石晶片表面材料去除量構成模型：

       由于藍寶石自身的硬度很高，目前國外雖然對藍寶石的加工有了一定的進展，也獲得了較為理想的表面質量，但是同時也存在的一定的問題，比如加工條件和加工成本比較高，加工效率比較低，加工中出現缺陷痕、點蝕、凹坑、突起、沾污等產品報廢現象。