[发明专利]对单晶体进行晶体再取向的方法

说明书

技术领域

本申请总体上针对单晶基板以及此类基板最终处理的方法。

背景技术

基于III族和V族元素的单晶氮化物材料的半导体部件对于多种器件， 如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、显示器、晶体管和检测器是理 想的。具体地讲，利用III族和V族氮化物化合物的半导体元件对于在UV 和蓝光/绿光波长区域中的发光器件是有用的。例如，氮化镓(GaN)以及相 关的材料，如AlGaN、InGaN以及它们的组合，是高需求的氮化物半导体材 料的最常见的实例。

然而，制造某些半导体材料(如氮化物半导体材料)的晶锭和基板由于 许多原因已经证明是困难的。因此，半导体材料在异质基板材料上的外延生 长被认为是可行的替代方案。包含SiC(碳化硅)、Al₂O₃(蓝宝石或刚玉)、 和MgAl₂O₄(尖晶石)的基板是常见的异质基板材料。

此类异质基板具有与氮化物半导体材料(特别是GaN)不同的晶格结构， 并且因此具有晶格错配。尽管存在这种错配以及随之而来的问题(如叠置的 半导体材料层中的应力和缺陷)，本行业仍继续开发基板技术以改进对于半 导体应用的可行性。目前所感兴趣的是大表面面积、高品质基板，特别是蓝 宝石基板。然而，对在较大尺寸中的高品质基板的生产依然存在挑战。

发明内容

根据一个第一方面，在此提供了改变一个单晶体的晶体取向的一种方 法，该方法包括以下步骤：表征该单晶体的一个晶体取向，并且计算在该单 晶体的一个选定的晶体方向与沿着该单晶体的一个第一外部主表面的平面 的晶体方向的一个投影之间的一个取向偏离角。该方法进一步包括从该第一 外部主表面的至少一部分上去除材料以改变该取向偏离角。

根据另一个方面，在此提供了用于使一个单晶体进行晶体再取向的一种 方法，该方法包括通过使该单晶体的一个晶体取向与该单晶体的一个初始第 一外部主表面相关联来表征该单晶体；并且从所述初始第一外部主表面上去 除材料以限定与该初始第一外部主表面不平行的一个修整的第一外部主表 面，以改变该单晶体的晶体取向。

根据另一个方面，在此提供了一种用于改变单晶体的晶体取向的装置， 该装置包括被配置为用于保持一个单晶体的一个工作台(该工作台包括围绕 至少一条轴线的间隔倾斜能力)，以及指向该工作台的一个x-射线枪以及被 放置为检测从该单晶体衍射的x-射线的一个x-射线检测器。该装置进一步 包括被配置为与叠置在该工作台上的一个单晶体相叠置并且相接合的一个 研磨轮，该研磨轮可围绕一个轴线旋转并且在沿着该轴线的方向上可平移。

根据另一个方面，提供了一种用于在一个单晶体上完成有角度的材料去 除操作的系统，该系统包括一个表征模块，该表征模块具有指向一个表征工 作台的一个x-射线枪、被放置为检测从叠置在该表征工作台的一个单晶体衍 射的x-射线的一个x-射线检测器、以及被配置为基于在该x-射线检测器处 从所衍射的x-射线聚集的单晶体的晶体取向提供表征数据的一个输出端。该 系统进一步包括一个处理工作台，该处理工作台具有一个第一执行器，该执 行器具有接收一个控制信号的一个输入端并且被配置为基于该控制信号对 用于一个有角度的材料去除操作的处理工作台的取向进行调整。进一步包括 的是一个数据处理模块，该数据处理模块具有连接至该表征模块的输出端的 一个输入端，该输入端被配置为接收这些表征数据，该数据处理模块具有连 接至该第一执行器的输入端的一个输出端以便基于在这些表征数据与预定 义的晶体取向之间的一次比较提供一个控制信号。

附图说明

通过参见附图可以更好的理解本披露，并且使其众多特征和优点对于本 领域的普通技术人员而言变得清楚。

图1是一个流程图，它展示了根据一个实施方案对一个单晶体进行晶体 再取向的一个过程。

图2是一个流程图，它展示了根据一个实施方案对一个单晶体进行晶体 再取向的另一个过程。

图3A-3D包括了一个单晶体的以及根据一个实施方案适用于材料去除 过程的一个工作台的多幅透视图。

图4A-4E展示了根据一个实施方案在用于有角度的材料去除过程的工 作台上一个单晶体的取向。

图4F展示了根据一个实施方案的一个单晶体的截面视图。