[發明專利]藍寶石基材及其制備方法

有效

• 申請號: 200780048793.2
• 申請日: 2007-12-21
• 公開（公告）號: CN101600820A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: B·V·塔尼克拉;M·A·辛普森;P·欽納卡魯潘;R·A·瑞祖托;I·K·切瑞安;R·維丹瑟姆
• 申請（專利權）人: 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司
• 主分類號: C30B29/20
• 分類號: C30B29/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 張宜紅;王 穎

技術領域

本申請一般涉及藍寶石基材以及精整這種基材的方法。

背景技術

基于第III族和第V族元素的單晶氮化物材料的半導體組件非常適合 用于發光二極管(LED)、激光二極管(LD)、顯示器、晶體管和檢測器之類的 器件。利用第III族和第V族氮化物的半導體元件尤其可用于紫外和藍/綠 波長區域內的發光器件。例如，氮化鎵(GaN)及相關材料如AlGaN、InGaN 和它們的組合是高需求的氮化物半導體材料的最普通的例子。

但是，由于種種原因，已經證明制造這種氮化物半導體材料的梨晶 (boules)和基材是困難的。因此，在異質基底材料上外延生長氮化物半導體 材料被認為是一種可行的替代方案。SiC(碳化硅)、Al₂O₃(藍寶石或剛玉) 和MgAl₂O₄(尖晶石)等基材是常用的異質基底材料。

這種異質基材與氮化物半導體材料、特別是GaN具有不同的晶格結構， 因此產生晶格失配。盡管面對著這種失配及其伴生問題如半導體材料覆蓋 層中存在應力和缺陷，工業上仍然需要大表面積、高質量的基材，特別是 藍寶石基材。但是，生產高質量、大尺寸基材仍然面臨一些挑戰。

發明內容

一個實施方式涉及一種藍寶石基材，該基材包括大致平坦的表面，其 具有選自a-平面、r-平面、m-平面和c-平面取向的晶體取向，nTTV不大于 約0.037μm/cm²，其中nTTV是相對于大致平坦的表面的表面積進行標準 化之后的總厚度變化，基材的直徑不小于約9.0cm。

另一個實施方式涉及一種藍寶石基材，該基材包括大致平坦的表面， 其具有選自a-平面、r-平面、m-平面和c-平面取向的晶體取向，TTV不大 于約3.00μm，其中TTV是大致平坦的表面的總厚度變化。基材的直徑不 小于約6.5cm，厚度不大于約525μm。

另一個實施方式涉及機械加工藍寶石基材的方法，該方法包括使用第 一固定磨料研磨藍寶石基材的第一表面，使用第二固定磨料研磨藍寶石基 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)。

另一個實施方式涉及提供含藍寶石基材的藍寶石基材組的方法，該方 法包括使用磨料研磨各藍寶石基材的第一表面，使第一表面具有c-平面取 向，其中藍寶石基材組含至少20個藍寶石基材。各藍寶石基材具有第一表 面，該第一表面具有(i)c-平面取向、(ii)晶體m-平面取向差角度(θ_m)和(iii) 晶體a-平面取向差角度(θ_a)，其中(a)取向差角度θ_m的標準偏差σ_m不大于約 0.0130和/或(b)取向差角度θ_a的標準偏差σ_a不大于約0.0325。

另一實施方式涉及包括至少20個藍寶石基材的藍寶石基材組。各藍寶 石基材具有第一表面，該第一表面具有(i)c-平面取向、(ii)晶體m-平面取向 差角度(θ_m)和(iii)晶體a-平面取向差角度(θ_a)，其中(a)取向差角度θ_m的標準 偏差σ_m不大于約0.0130和/或(b)取向差角度θ_a的標準偏差σ_a不大于約 0.0325。

附圖簡要說明

參考附圖，能更好地理解本發明，本發明的許多特征和優點對本領域 的技術人員而言將是顯而易見的。

圖1是依據一個實施方式形成基材的方法的流程圖。

圖2顯示了根據一個實施方式的研磨設備。

圖3是使用依據一個實施方式的研磨工具與傳統研磨工具的比較圖。

圖4顯示了根據一個實施方式的拋光設備。

圖5顯示了c-平面取向的藍寶石基材的取向差角度。

在不同附圖中使用相同的附圖標記來表示類似或相同的事項。

具體實施方式