[发明专利]蓝宝石基材

说明书

本申请是申请日为2007年12月21日，申请号为200780048893.5，发明名称为研磨蓝宝石基材的方法的申请的分案申请。

技术领域

本申请一般涉及蓝宝石基材以及精整这种基材的方法。

背景技术

基于第III族和第V族元素的单晶氮化物材料的半导体组件非常适合用于发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、显示器、晶体管和检测器之类的器件。利用第III族和第V族氮化物的半导体元件尤其可用于紫外和蓝/绿波长区域内的发光器件。例如，氮化镓(GaN)及相关材料如AlGaN、InGaN和它们的组合是高需求的氮化物半导体材料的最普通的例子。

但是，由于种种原因，已经证明制造这种氮化物半导体材料的梨晶(boules)和基材是困难的。因此，在异质基底材料上外延生长氮化物半导体材料被认为是一种可行的替代方案。SiC(碳化硅)、Al₂O₃(蓝宝石或刚玉)和MgAl₂O₄(尖晶石)等基材是常用的异质基底材料。

这种异质基材与氮化物半导体材料、特别是GaN具有不同的晶格结构，因此产生晶格失配。尽管面对着这种失配及其伴生问题如半导体材料覆盖层中存在应力和缺陷，工业上仍然需要大表面积、高质量的基材，特别是蓝宝石基材。但是，生产高质量、大尺寸基材仍然面临一些挑战。

发明内容

一个实施方式涉及一种蓝宝石基材，该基材包括大致平坦的表面，其具有选自a-平面、r-平面、m-平面和c-平面取向的晶体取向，nTTV不大于约0.037μm/cm²，其中nTTV是相对于大致平坦的表面的表面积进行标准化之后的总厚度变化，基材的直径不小于约9.0cm。

另一个实施方式涉及一种蓝宝石基材，该基材包括大致平坦的表面，其具有选自a-平面、r-平面、m-平面和c-平面取向的晶体取向，TTV不大于约3.00μm，其中TTV是大致平坦的表面的总厚度变化。基材的直径不小于约6.5cm，厚度不大于约525μm。

另一个实施方式涉及机械加工蓝宝石基材的方法，该方法包括使用第一固定磨料研磨蓝宝石基材的第一表面，使用第二固定磨料研磨蓝宝石基材的第一表面。第二固定磨料的平均粒度小于第一固定磨料的平均粒度，且第二固定磨料是自修整的(self-dressing)。

另一个实施方式涉及提供含蓝宝石基材的蓝宝石基材组的方法，该方法包括使用磨料研磨各蓝宝石基材的第一表面，使第一表面具有c-平面取向，其中蓝宝石基材组含至少20个蓝宝石基材。各蓝宝石基材具有第一表面，该第一表面具有(i)c-平面取向、(ii)晶体m-平面取向差角度(θ_m)和(iii)晶体a-平面错误取向角度(θ_a)，其中(a)取向差角度θ_m的标准偏差σ_m不大于约0.0130和/或(b)取向差角度θ_a的标准偏差σ_a不大于约0.0325。

另一实施方式涉及包括至少20个蓝宝石基材的蓝宝石基材组。各蓝宝石基材具有第一表面，该第一表面具有(i)c-平面取向、(ii)晶体m-平面取向差角度(θ_m)和(iii)晶体a-平面取向差角度(θ_a)，其中(a)取向差角度θ_m的标准偏差σ_m不大于约0.0130和/或(b)取向差角度θ_a的标准偏差σ_a不大于约0.0325。

附图简要说明

参考附图，能更好地理解本发明，本发明的许多特征和优点对本领域的技术人员而言将是显而易见的。

图1是依据一个实施方式形成基材的方法的流程图。

图2显示了根据一个实施方式的研磨设备。

图3A及3B是使用依据一个实施方式的研磨工具与传统研磨工具的比较图。

图4显示了根据一个实施方式的抛光设备。

图5显示了c-平面取向的蓝宝石基材的取向差角度。

在不同附图中使用相同的附图标记来表示类似或相同的事项。

具体实施方式

依据一方面，提供一种包括以下步骤的方法：使用第一固定磨料研磨蓝宝石基材的第一表面，使用第二固定磨料研磨蓝宝石基材的第一表面。该方法还要求第二固定磨料比第一固定磨料细小，这样第二固定磨料的平均粒度小于第一固定磨料的平均粒度，且第二固定磨料具有自修整研磨面。