close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2335582

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 335 582
(13)
C2
(51) МПК
C30B 29/26
C30B 33/00
(2006.01)
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006109199/15, 17.09.2004
(72) Автор(ы):
СТОУН-САНДБЕРГ Дженнифер (US),
КОКТА Милэн (US),
СИНК Роберт (US),
ОНГ Ханг (US)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
17.09.2004
(73) Патентообладатель(и):
СЭНТ-ГОБЭН КЕРАМИКС ЭНД ПЛАСТИКС, ИНК.
(US)
(43) Дата публикации за вки: 10.09.2006
R U
(30) Конвенционный приоритет:
23.09.2003 (пп.1-18) US 10/668,610
(45) Опубликовано: 10.10.2008 Бюл. № 28
2 3 3 5 5 8 2
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: US 3816906 A, 18.06.1974. US 4370739
A, 35.01.1983. US 3883313 A, 13.05.1975. WO
0199155 A2, 27.12.2001.
(85) Дата перевода за вки PCT на национальную фазу:
24.04.2006
2 3 3 5 5 8 2
R U
(87) Публикаци PCT:
WO 2005/031046 (07.04.2005)
C 2
C 2
(86) За вка PCT:
US 2004/030800 (17.09.2004)
Адрес дл переписки:
119034, Москва, Пречистенский пер., 14,
стр.1, 4 этаж, "Гоулингз Интернэшнл Инк.",
В.Н.Дементьеву
(54) МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ ШПИНЕЛЬНАЯ ПЛАСТИНА
(57) Реферат:
Изобретение относитс к производству изделий,
имеющих шпинельную структуру, таких как були,
пластины, подложки и т.д. Монокристаллическа шпинельна пластина имеет лицевую и обратную
стороны, <111> кристаллографическую ориентацию
и внешний периметр, имеющий первую и вторую
грани, причем перва грань
обозначает
направление плоскости спайности пластины,
котора проходит через переднюю поверхность
геометрического места точек, простирающегос вдоль линии, котора параллельна первой грани, и
втора грань обозначает направление разлома
плоскости
спайности,
при
этом
пластина
выполнена из композиции в соответствии с общей
формулой aAD,bE2D3, в которой А выбирают из
группы, в которую вход т Mg, Ca, Zn, Mn, Ba, Sr,
Cd, Fe, а также их комбинации, Е выбирают из
группы, в которую вход т Al, In, Cr, Sc, Lu, Fe,
a также их комбинации, и D выбирают из группы, в
которую вход т О, S, Se, a также их комбинации.
Бул и полученные из нее пластины состо т
главным образом из единственной шпинельной
фазы, без вторичных фаз и не содержат
загр знений и легирующих примесей, то есть
обладают
улучшенными
технологическими
характеристиками.
Кроме
того,
изобретение
обеспечивает
повышенную
степень
выхода
готовых изделий, а увеличение размера пластин
снижает стоимость обработки при изготовлении
полупроводниковых изделий. 17 з.п. ф-лы, 1 табл.,
12 ил.
Страница: 1
RU
C 2
C 2
2 3 3 5 5 8 2
2 3 3 5 5 8 2
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 335 582
(13)
C2
(51) Int. Cl.
C30B 29/26
C30B 33/00
(2006.01)
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006109199/15, 17.09.2004
(72) Inventor(s):
STOUN-SANDBERG Dzhennifer (US),
KOKTA Milehn (US),
SINK Robert (US),
ONG Khang (US)
(24) Effective date for property rights: 17.09.2004
(30) Priority:
23.09.2003 (cl.1-18) US 10/668,610
(45) Date of publication: 10.10.2008 Bull. 28
2 3 3 5 5 8 2
(85) Commencement of national phase: 24.04.2006
(86) PCT application:
US 2004/030800 (17.09.2004)
(87) PCT publication:
WO 2005/031046 (07.04.2005)
2 3 3 5 5 8 2
R U
(54) SINGLE-CRYSTAL SPINEL PLATE
(57) Abstract:
FIELD: technological processes; chemistry.
SUBSTANCE: single-crystal spinel plate has
front and back sides, <111> crystallographic
orientation and external perimeter, which has the
first and the second facets, at that the first
facet means direction of plate cleavage plane,
which passes through front surface of geometric
locus of points that stretches along the line,
which is parallel to the first facet, and the
second facet means direction of cleavage plane
breaking, at that plate is made of composition in
accordance with common formula aAD,bE2D3 , in
which A is selected from group that includes Mg,
Ca, Zn, Mn, Ba, Sr, Cd, Fe, and also their
combinations, E is selected from group, which
includes Al, In, Cr, Sc, Lu, Fe, and also their
combinations, and D is selected from group, which
includes O, S, Se, and also their combinations.
Boule and plates prepared from it mainly consist
of single spinel phase, without secondary phases,
and do not contain contaminants and alloying
admixtures, i.e. possess improved technological
characteristics.
EFFECT: higher extent of finished products
output; increase of plates size and reduction of
processing cost in manufacture of semiconductors.
18 cl, 1 tbl, 1 ex, 5 dwg
Страница: 3
C 2
C 2
Mail address:
119034, Moskva, Prechistenskij per., 14,
str.1, 4 ehtazh, "Goulingz Internehshnl
Ink.", V.N.Dement'evu
EN
R U
(73) Proprietor(s):
SEhNT-GOBEhN KERAMIKS EhND PLASTIKS,
INK. (US)
(43) Application published: 10.09.2006
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Область применени изобретени Насто щее изобретение в целом имеет отношение к созданию изделий, имеющих
шпинельную кристаллическую структуру, в том числе таких изделий, как були, пластины и
подложки, а также к созданию активных устройств, в которые они вход т.
Известный уровень техники
Активные оптоэлектронные устройства, такие как светоизлучающие диоды (СИД) и
лазеры, часто создают с использованием полупроводниковых слоев на базе нитрида в
качестве активного сло устройства. В этом отношении, семейство материалов с нитридом
галли (GaN), которое определенно включает в себ Ga(Al, In)N материалы, уже
используют в качестве полупроводникового материала с пр мым переходом, имеющего
ширину запрещенной энергетической зоны, которой можно управл ть в довольно широком
диапазоне, составл ющую ориентировочно от 2 до 6 эВ.
Дл того чтобы получить предпочтительные оптоэлектронные характеристики таких
полупроводниковых материалов на базе нитрида, они, как правило, должны быть
образованы в виде одного кристалла. В этом отношении, обычно не вл етс удобным
формирование объемных монокристаллических булей полупроводникового материала на
базе нитрида. Соответственно, в промышленности обычно нанос т такие материалы в виде
монокристаллического сло , например за счет эпитаксиального роста, на соответствующую
подложку. Желательно, чтобы подложка, на которую осажден полупроводниковый слой на
базе нитрида, имела совместимую кристаллическую структуру, чтобы про вить
желательную кристаллическую структуру в осажденном активном слое. В то врем как
материалы на базе нитрида, такие как GaN и AlN, могут существовать во многих
различных кристаллических состо ни х, обычно желательной кристаллической структурой
вл етс скорее вуртцит, а не цинкова обманка (сфалерит). Дл того чтобы обеспечить
наиболее близкое совпадение с желательной кристаллической структурой вуртцита, в
промышленности используют монокристаллический оксид алюмини в виде сапфира
(корунда) и специфически ориентированную сапфировую подложку, так чтобы создать
соответствующую кристаллографическую поверхность, на которую осаждают активный
слой. Однако сапфир имеет множество недостатков. Например, сапфир не имеет плоскости
спайности, котора может быть использована дл изготовлени активных устройств. В
этом отношении, обычно желательно раздел ть пластину на индивидуальные кристаллы
(образующие активные устройства, каждое из которых имеет подложку) скорее за счет
разламывани , чем за счет резки или распилки, так как разламывание позвол ет снизить
производственные затраты и упростить процесс изготовлени .
В отличие от этого шпинельные материалы, если они ориентированы надлежащим
образом, имеют плоскость спайности, проекци которой на поверхность пластины вл етс обычно параллельной плоскости спайности нитридного активного сло , что позвол ет
производить предсказуемое и надежное изготовление устройства. Надлежаща кристаллографическа ориентаци булей и пластин, а также физическа ориентаци пластин во врем обработки пластин (чтобы образовать активные устройства), вл етс определенной проблемой. Неточна ориентаци обычно ведет к снижению
производительности и выхода готовых изделий.
В св зи с изложенным, желательно создать улучшенные шпинельные були, пластины,
подложки и оптоэлектронные устройства, в которые они вход т, а также улучшенные
способы их изготовлени .
Краткое изложение изобретени Предлагаетс монокристаллическа шпинельна пластина, котора имеет лицевую
сторону и обратную сторону, <111> кристаллографическую ориентацию и внешний
периметр, имеющий первую и вторую грани, причем перва грань обозначает направление
плоскости спайности пластины, котора проходит через переднюю поверхность
геометрического места точек, простирающегос вдоль линии, котора параллельна первой
грани, и втора грань обозначает направление развити спайности плоскости спайности,
при этом пластина выполнена из композиции в соответствии с общей формулой
Страница: 4
DE
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
aAD?bE2D3, в которой А выбирают из группы, в которую вход т Mg, Са, Zn, Mn, Ba, Sr,
Cd, Fe, а также их комбинации, Е выбирают из группы, в которую вход т Al, In, Cr, Sc,
Lu, Fe, а также их комбинации, и D выбирают из группы, в которую вход т О, S, Se, а
также их комбинации.
Краткое описание чертежей
Указанные ранее и другие характеристики, аспекты и преимущества насто щего
изобретени будут более сны из последующего детального описани , данного в качестве
примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на
сопроводительные чертежи, на которых аналогичные элементы имеют одинаковые
позиционные обозначени .
На фиг.1а показана шпинельна <111> бул непосредственно после выращивани , на
фиг.1b показана бул с удаленной шейкой и хвостовой частью, а также отрезанна от нее
пластина, а на фиг.1с схематично показано поперечное сечение пластины.
На фиг.2 показан вид в перспективе пластины в соответствии с одним из вариантов
осуществлени насто щего изобретени .
На фиг.3 показан вид сверху пластины в соответствии с одним из вариантов
осуществлени насто щего изобретени .
На фиг.4а и 4b показаны изображени с обратным рассе нием шпинели <111> в
противоположных ориентаци х, на фиг.4с показана <011> ориентированна бул , а на
фиг.4d показана <100> ориентированна бул .
На фиг.5а-5с показана ориентаци шпинельной були в соответствии с одним из
вариантов осуществлени насто щего изобретени , причем на фиг.5а показано
поперечное сечение <111> шпинельной були, где можно видеть главную и
вспомогательную плоские поверхности, на фиг.5b показано изображение с обратным
рассе нием <111> ориентации, а на фиг.5с показана бул с идентифицированной лицевой
стороной.
Подробное описание изобретени Предлагаетс монокристаллическа шпинельна бул и изготовленные из нее
монокристаллические шпинельные пластины. Обычно обработку монокристаллической
шпинельной були начинают с получени порции расплава в тигле. Порцию расплава
обычно выбирают так, чтобы создать не стехиометрическую композицию в образованной
буле. В соответствии с одним из вариантов бул имеет общую формулу aAD?bE2D 3, в
которой А выбирают из группы, в которую вход т Mg, Ca, Zn, Mn, Ba, Sr, Cd, Fe, а
также их комбинации, Е выбирают из группы, в которую вход т Al, In, Cr, Sc, Lu, Fe, а
также их комбинации, a D выбирают из группы, в которую вход т О, S, Se, а также их
комбинации, причем отношение b:а>1:1, так что шпинель обогащена E2D3. Напомним, что
стехиометрической композицией вл етс композици с отношением b:а=1:1, в то врем как не стехиометрическа композици имеет отношение b:а?1:1.
Использованный здесь термин 'бул ' относитс к монокристаллической массе,
образованной за счет обработки расплава, и включает в себ (полупроводниковые)
слитки, цилиндры и другие подобные структуры.
В соответствии с некоторыми вариантами А представл ет собой Mg, D представл ет
собой О, а Е представл ет собой Al, так что монокристаллическа шпинель имеет формулу
aMgO?bAl2О3. Несмотр на то что в части описани насто щего изобретени сделана
ссылка на композиции на базе шпинели, имеющие формулу MgO?Al2О3, следует иметь в
виду, что в более общем виде насто щее изобретение имеет отношение к более широкой
группе шпинельных композиций, имеющих обобщенную формулу aAD?bE2D3, как уже
было упом нуто выше.
В то врем как богатые Е2D3 шпинели обычно имеют отношение b:а больше чем 1:1, в
некоторых вариантах отношение b:а составл ет ориентировочно не меньше чем 1.2:1,
например, ориентировочно не меньше чем 1.5:1. В других вариантах предусмотрены еще
более высокие пропорции E2D3 относительно AD, например, ориентировочно не меньше
чем 2.0:1, или даже ориентировочно не меньше чем 2.5:1. В соответствии с некоторыми
Страница: 5
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
вариантами относительное содержание Е2D3 ограничено, так чтобы иметь отношение b:а,
составл ющее ориентировочно не больше чем 4:1. Специфические варианты могут иметь
отношение b:а около 3:1 (например, 2.9:1).
После получени порции расплава в тигле шпинельную монокристаллическую булю
обычно образуют при помощи одной из различных технологий, таких как выращивание
кристаллов методом Чохральского. В то врем как выращивание кристаллов методом
Чохральского используют в некоторых вариантах насто щего изобретени , следует иметь в
виду, что в соответствии с насто щим изобретением может быть использована люба технологи с использованием расплава, отличающа с от технологий кристаллизации в
пламени. Такие технологии с использованием расплава также включают в себ метод
Бриджмена, метод сжиженной герметизации Бриджмена, метод замораживани горизонтального градиента, метод заданного кромкой выращивани , метод Стокбергера
или метод Кирополуса. Эти технологии с использованием расплава в корне отличаютс от
технологий кристаллизации в пламени, так как при технологи х с использованием
расплава бул растет из расплава. В отличие от этого, при кристаллизации в пламени не
создаетс порци расплава, из которой растет бул , а скорее создаетс посто нный
поток твердого исходного материала (например, в виде порошка) в жидкости, поступающий
в высокотемпературный факел, а расплавленный продукт затем поступает на приемную
поверхность, на которой расплавленный продукт застывает.
Как правило, одиночный затравочный кристалл ввод т в контакт с расплавом при
вращении порции расплава и затравочного кристалла друг относительно друга. Типично,
затравочный кристалл образован из стехиометрической шпинели и имеет достаточно
высокую чистоту и кристаллографическую однородность, чтобы образовать подход щий
шаблон дл роста були. Затравочный кристалл можно вращать относительно
закрепленного тигл , или тигель можно вращать относительно закрепленного затравочного
кристалла, или же могут вращатьс как тигель, так и затравочный кристалл. Во врем вращени затравочный кристалл и активно образующуюс булю выт гивают из расплава.
В соответствии с одним из вариантов осуществлени насто щего изобретени средний
диаметр були и внутренний диаметр тигл , содержащего порцию расплава, контролируют с
использованием определенных параметров. Чаще всего рост монокристаллической були
производ т при технологическом коэффициенте формы, составл ющем ориентировочно не
меньше чем 0.39. В данном случае технологический коэффициент формы определ ют как
отношение среднего диаметра були к диаметру тигл . Средним диаметром були вл етс средний диаметр були вдоль ее номинальной длины, причем номинальной длиной
называют ту часть були, которую используют дл изготовлени пластин при проведении
последующих операций обработки, причем номинальна длина обычно не включает в себ шейку и хвостовую часть (концевые участки конической формы на противоположных концах
були). Типично, диаметр були вл етс относительно посто нным вдоль номинальной
длины були. Формирование при минимальном технологическом коэффициенте формы
помогает избежать нежелательной или неподход щей кристаллографической ориентации
или переориентации були, известной также как 'изменение ориентации'. Более
определенно, желательно, чтобы бул имела скорее <111> ориентацию (треугольную
морфологию), чем <110> ориентацию (квадратную или шестиугольную морфологию),
причем достаточно высокие коэффициенты формы позвол ют предотвратить изменение
ориентации («переворот») из <111> кристаллографической ориентации в <110>
кристаллографическую ориентацию.
С использованием MgO?Al2O3 системы было создано множество образцов при
отношении b:а, составл ющем 3:1 (2.9:1). Сводка использованных важных технологических
режимов приведена ниже в таблице. Однако в некоторых вариантах насто щего
изобретени были использованы несколько более высокие, чем минимальные,
технологические коэффициенты формы, например, ориентировочно не меньше чем 0.40 и
ориентировочно не меньше чем 0.42, или даже ориентировочно не меньше чем 0.43. В
других вариантах насто щего изобретени были использованы еще более высокие
Страница: 6
RU 2 335 582 C2
коэффициенты формы, например, ориентировочно не меньше чем 0.44, или даже выше.
Таблица
Скорость выт гивани Внутренний диаметр Внутренний диаметр крышки Диаметр кристалла Результат, <111> Коэффициент
(мм/ч)
тигл тигл (дюймы)
(дюймы)
ориентаци формы
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1
4
2.5
2.2
да
0.55
1
5
3.5
2.2
нет
0.44
1
6
4.5
2.2
нет
0.37
1
7
5.25
2.2
нет
0.31
1
7
5.25
4.1
да
0.59
1
6
4.5
3.1
да
0.52
2.5
5
3.5
2.2
да
0.44
2.5
6
4.5
2.2
нет
0.37
2.5
7
4
3.1
да
0.44
2.5
6
2.75
2.2
частично
0.37
Обычно бул и полученные из нее пластины состо т главным образом из единственной
шпинельной фазы, без вторичных фаз. В соответствии с одним из вариантов бул и
полученные из нее пластины не содержат загр знений и легирующих примесей. В
соответствии с одним из вариантов пластины обрабатывают дл того, чтобы получить
подложки устройств дл оптоэлектронных применений, причем пластина и подложки
устройств имеют композицию, главным образом соответствующую формуле aMgO?bAl2О3,
в которой отношение b:а превышает 1:1. В этом отношении, обычно исключаетс образование загр знений и легирующих примесей. Например, в указанном выше варианте
ограничивают введение Со, который в других случа х вл етс легирующей примесью дл применений лазерных затворов. В отличие от применений лазерных затворов, обычно
желательно использование относительно чистой шпинели, главным образом не
содержащей легирующих примесей, которые вли ют на базовые и новые свойства
подложек устройств.
В соответствии с некоторыми вариантами насто щего изобретени образуют
монокристаллическую шпинельную булю, имеющую желательные свойства. В дополнение к
описанной здесь выше желательной <111> ориентации, були, пластины и образованные из
них подложки устройств также обычно имеют пониженные механические напр жени по
сравнению со стехиометрическими издели ми, имеющими отношение b:а, равное 1:1. В
этом отношении, различные варианты насто щего изобретени обеспечивают
желательные высокие производительности при формировании монокристаллических
пластин, из которых получают подложки активных устройств, а также обеспечивают
улучшенные технологические характеристики, как это обсуждаетс далее более подробно.
Что касаетс улучшенных технологических характеристик, то бул может быть
охлаждена при относительно высоких скорост х охлаждени , например, ориентировочно не
меньше чем 50°С/ч. В соответствии с некоторыми вариантами насто щего изобретени могут быть использованы еще более высокие скорости охлаждени , например,
ориентировочно не меньше чем 100°С/ч, 200°С/ч и даже ориентировочно свыше 300°С/ч.
Повышенные скорости охлаждени желательным образом улучшают производительность
способа образовани монокристаллических булей и дополнительно снижают тепловой
баланс всего процесса изготовлени , в результате чего снижаютс производственные
расходы. Були, образованные в соответствии с известными технологи ми, обычно
охлаждают при относительно низких скорост х охлаждени , чтобы исключить образование
трещин во врем процесса охлаждени . Обычно традиционные скорости охлаждени составл ют ориентировочно 40°С/ч или меньше, так что охлаждение приходитс проводить
в течение нескольких дней. Однако в соответствии с некоторыми вариантами насто щего
изобретени скорости охлаждени могут быть существенно повышены и при этом не
происходит повреждение булей в охлажденной форме.
Кроме того, в соответствии с еще одним вариантом насто щего изобретени отжиг були,
который обычно провод т после охлаждени , ограничивают относительно коротким
периодом времени. Типично, этот период времени составл ет ориентировочно не больше
Страница: 7
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
чем 50 часов, например, ориентировочно не больше чем 30 часов или даже 20 часов. В
соответствии с некоторыми вариантами отжиг ограничивают периодом времени,
составл ющим ориентировочно не больше чем 10 часов. На самом деле, отжиг может быть
главным образом полностью исключен, что позвол ет исключить термическую обработку
после образовани були. В отличие от этого, технологи образовани обычной були, как
правило, требует использовани существенных периодов отжига, чтобы ослабить
остаточные внутренние механические напр жени , которые снижают выход готовых
пластин, а также привод т к по влению трещин в буле. Не жела св зывать себ какойлибо конкретной теорией, все же можно полагать, что ослабление внутренних
механических напр жений в буле в соответствии с некоторыми предложенными здесь
вариантами позвол ет создать гибкие услови обработки, при которых будут уменьшены
или полностью исключены периоды отжига, а также повышены скорости охлаждени , как
уже было упом нуто выше.
В соответствии с другой характеристикой насто щего изобретени ослабление
внутренних механических напр жений можно количественно оценить степенью выхода
готовых изделий, то есть числом неповрежденных пластин, полученных при резке були.
Обычно резку осуществл ют при помощи одной из различных технологий резки, а в
особенности при помощи проволочной пилы. Использованный здесь термин «степень
выхода готовых изделий» может быть выражен в виде формулы wi/(wi+wf)Ч100%, в которой
wi равно числу неповрежденных пластин, полученных из були, a wf равно числу
полученных из були пластин с трещинами, вызванными внутренними механическими
напр жени ми в буле. Обычно эта степень выхода готовых изделий вл етс очень низкой
и составл ет, например, около 10%. Неприемлемо низка степень выхода готовых изделий
объ сн етс чрезмерно высокими внутренними механическими напр жени ми в буле. В
отличие от этого степень выхода готовых изделий в соответствии с некоторыми
вариантами насто щего изобретени типично составл ет ориентировочно не меньше чем
25%, 30% или даже 40%. В соответствии с другими вариантами получают повышенную
степень выхода готовых изделий, котора составл ет, например, ориентировочно не
меньше чем 50, 60 или даже 70%, причем в некоторых вариантах получают степень выхода
готовых изделий, близкую к 100%. Следует иметь в виду, что внутренние механические
напр жени могут быть снижены не только в образованных (не обработанных) бул х, но и
в бул х, прошедших обработку, в пластинах, полученных за счет резки из булей, и в
подложках устройств, полученных из этих пластин. В этом отношении, следует иметь в
виду, что прошедшими обработку бул ми обычно называют були, которые подвергались
операци м механической обработки после охлаждени , таким как шлифование, притирка,
полирование и очистка.
Пластины, полученные за счет резки из були, обычно имеют достаточный диаметр и
площадь поверхности, чтобы снизить стоимость обработки у изготовител активного
устройства, аналогично тому, как увеличение размера пластин снижает стоимость
полупроводниковых кристаллов при изготовлении полупроводниковых изделий. Таким
образом, обычно желательно, чтобы пластины имели номинальный диаметр
ориентировочно не меньше чем 1.75 дюйма, преимущественно ориентировочно не меньше
чем 2.0 дюйма, а в некоторых вариантах 2.5 дюйма или больше. Примен емые в
насто щее врем инструменты дл обработки пластин при изготовлении активных
устройств позвол ют производить пластины диаметром 2.0 дюйма, причем уже
разработано технологическое оборудование, позвол ющее производить пластины
диаметром 3.0 дюйма. В этом отношении, принима во внимание описанные здесь выше
характеристики обработки и характеристики пластин, следует иметь в виду, что в
соответствии с некоторыми вариантами насто щего изобретени может быть получено
следующее поколение пластин.
Полученна <111> монокристаллическа шпинельна бул и ее фасеточна структура
показаны на фиг.1. Конкретно, на фиг.1(а) показана бул 100, выращенна по методу
Чохральского, в то врем как на фиг.1(b) показана бул 110, выращенна по методу
Страница: 8
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Чохральского, с удаленной шейкой и хвостовой частью. На фиг.1(b) показана также
пластина 120, полученна резкой из були, на внешней поверхности которой четко видны
грани (фасетки). На фиг.1(с) схематично показано поперечное сечение 130
выращенной <111> були, где можно видеть грани 133, 136, 139.
Как это показано на фиг.1(с), <111> монокристаллическа шпинельна бул обычно
имеет треугольную форму с двенадцатью гран ми 133, 136, 139. Бул имеет три широких
грани 133, которые наход тс в семействе плоскостей {22-4}. Шесть граней
промежуточного размера 136 идут вдоль семейства плоскостей {02-2}, в то врем как три
малых грани 139 идут вдоль семейства плоскостей {-2-24}.
В соответствии с одним из вариантов образуют плоские поверхности (грани) (обычно за
счет операции механической обработки) вдоль одной из граней 133 семейства плоскостей
{22-4}. В шпинельной структуре були плоскость {22-4} семейства плоскостей параллельна
местоположению точек (образующих линию), которую плоскость {001} семейства
плоскостей спайности образует с лицевой стороной или поверхностью пластины. Таким
образом, плоска поверхность главным образом (с возможным отклонением в пределах
около 5 градусов) параллельна лини м, которые {001} плоскость спайности образует с
поверхностью пластины. Следовательно, плоска поверхность в плоскости {22-4}
семейства плоскостей идентифицирует ориентацию плоскости спайности пластины.
Св зь между {22-4} семейством плоскостей и {001} семейством плоскостей спайности в
монокристаллической шпинельной пластине показана на фиг.2. <111> ориентированна пластина 200 подложки имеет лицевую сторону 210, обратную сторону 220 и внешнюю
периферийную кромку 230 между гран ми 210, 220. В соответствии с одним из вариантов
главную плоскую поверхность 240 образуют при помощи шлифовани на кромке 230 вдоль
плоскости {22-4} семейства плоскостей. Главную плоскую поверхность 240 обычно
образуют при помощи шлифовани на буле до того, как производ т резку пластин 200 из
були, однако при желании это может быть сделано и после резки.
Как это показано на фиг.2, местоположение точек, образованных пересечением
плоскости спайности 260 и лицевой стороны 210, образует линию, котора вл етс параллельной плоской поверхности 240. Несмотр на то что в показанном варианте
проекции линий вдоль лицевой стороны и главной плоской поверхности вл ютс параллельными друг другу, могут быть использованы различные ориентации, так что
образуетс заданный не равный нулю угол между главной плоской поверхностью и
проекци ми линий. Разламывание, которое начинают в пластине 200 вдоль {001} плоскости
спайности 260, будет пересекать лицевую сторону 210 пластины 200 параллельно главной
плоской поверхности 240. Это вл етс особенно предпочтительным потому, что (10-10)
плоскость спайности эпитаксиального сло (0001) AlxGa1-x-yInyN, выращенного на <111>
шпинельной пластине 200, совмещена с {001} плоскостью спайности 260 в пластине 200.
Таким образом, кромка (10-10) плоскости спайности в AlxGa1-x-yInyN эпитаксиальном слое
вл етс главным образом параллельной местоположению точек, образованных на
пересечении плоскости спайности пластины с ее лицевой стороной.
Как это показано на фиг.2 и 3, втора , вспомогательна , грань 250 получена за счет
шлифовани на внешней периферийной кромке 230, причем она обычно идет вдоль
плоскости, не параллельной плоскости первой грани, например вдоль плоскости в {02-2}
и {01-1} семействах плоскостей, и также содержит плоскость {22-4} и {11-2} семейств,
котора не вл етс параллельной плоскости главной плоской поверхности.
Вспомогательную плоскую поверхность 250 преимущественно образуют при помощи
шлифовани на буле до того, как производ т резку пластин 200 из були, однако при
желании это может быть сделано и после резки.
Как это также показано на фиг.2, пластина ориентирована так, что плоскости
спайности имеют наклон с удалением от главной плоской поверхности. Если говорить
более точно, то кажда плоскость спайности пересекает обратную сторону вдоль
местоположени точек, образующих линию, причем лини , идуща вдоль обратной
стороны, смещена от главной плоской поверхности на большее рассто ние, чем
Страница: 9
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
рассто ние между линией вдоль лицевой стороны и главной плоской поверхностью. Такую
ориентацию, с наклоном в направлении вниз относительно главной плоской поверхности от
лицевой стороны, здесь называют «отрицательным» наклоном. Кажда плоскость образует
угол с лицевой стороной в диапазоне ориентировочно от 40 до 60 градусов, типично
около 55 градусов, как это показано на фиг.2.
В шпинельной структуре нормальна (перпендикул рна ) лини к главной плоской
поверхности и лини , нормальна ко второй грани, лежат в одной и той же самой
плоскости, так что нормали пересекают друг друга, причем нормали образуют угол,
например, 60, 90, 120 или 150 градусов друг с другом. Например, нормаль к
вспомогательной плоской поверхности, котора идет вдоль (02-2)/(01-1) плоскости,
образует угол 30, 90 и 150 градусов с нормалью к главной плоской поверхности, котора идет вдоль плоскости {22-4}/{11-2} семейств плоскостей. Нормаль к вспомогательной
плоской поверхности, котора идет вдоль (22-4)/(11-2) плоскости, может образовывать,
например, угол 60 градусов с нормалью к главной плоской поверхности, котора идет
вдоль плоскости {11-2}/{22-4} семейств плоскостей. За счет использовани главной и
вспомогательной плоских поверхностей пластины 200, ориентированных в соответствии с
описанным здесь, может быть точно ориентирована пластина 200.
Ориентацию були 110 производ т при помощи электронного формировани изображений, например при помощи электронного формировани изображений с обратным
рассе нием при помощи камеры Лауэ. Этот метод может быть по снен с использованием
фиг.4(a)-4(d) и 5(а)-5(с). На фиг.4(a)-4(d) показаны изображени с обратным
рассе нием монокристаллической шпинели различных ориентаций. На фиг.4(а) и 5(b)
показаны картины <111> ориентированного одного шпинельного кристалла, образованного
таким образом, что треугольное поперечное сечение 130 имеет обращенную вверх
вершину, причем главна плоска поверхность 240 вл етс основанием треугольника,
противоположным вершине, а стороной, противоположной камере, вл етс передн поверхность 210.
Дл формировани изображений сначала шейку и хвостовую часть удал ют из
выращенной були 100, в результате чего получают первую и вторую грани на
противоположных концах цилиндрической були, ориентированные так, что центральна ось
були вл етс перпендикул рной к плоским торцевым поверхност м, причем указанна центральна ось в целом параллельна <111> направлению. Выражение «в целом
параллельна» обычно понимают как параллельность с возможным отклонением в пределах
5 градусов, обычно в пределах 3 градусов, а преимущественно в пределах 2 градусов
от <111> направлени . В некоторых вариантах указанное возможное отклонение не
превышает 1 градус (причем 0 градусов отображают точную параллельность). Затем
производ т формирование изображений с обратным рассе нием були 110. На фиг.4(b)
показана обратна сторона, как сторона, обращенна к камере. Как только лицева сторона 210 и обратна сторона 220 идентифицированы, производ т шлифование на буле
110 главной плоской поверхности 240 и вспомогательной плоской поверхности 250. В
соответствии с одним из вариантов пластину 200 отрезают от були 110 и ориентируют
передней поверхностью вверх, при этом вспомогательна плоска поверхность 250 будет
смещена от главной плоской поверхности 240 таким образом, что нормали образуют угол
ориентировочно меньше чем 180 градусов в направлении против часовой стрелки. В
соответствии с этой конфигурацией пластина может быть ориентирована надлежащим
образом дл проведени операций обработки при изготовлении, например может быть
ориентирована надлежащим образом дл проведени отделочных операций, которые
типично провод т на поверхности подложки, предназначенной дл осаждени (роста)
эпитаксиального сло . Кроме того, изготовитель электронных или оптоэлектронных
устройств может правильно идентифицировать поверхность дл роста эпитаксиального
сло и ориентировать пластину дл эпитаксиального роста.
В соответствии с одним из вариантов оптоэлектронные устройства создают с
использованием пластин, полученных в соответствии с указани ми насто щего
Страница: 10
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
изобретени . Используют способ, в соответствии с которым AlxGa1-x-yInyN эпитаксиальный
слой выращивают на пластине. Величины х и y могут варьироватьс от 0 до 1.
Преимущественно 0?х?0.25 и 0?y?0.5. Кромка плоскости спайности AlxGa1-x-yInyN
эпитаксиального сло обычно вл етс параллельной проекции (001) плоскости спайности
на лицевую сторону пластины. После этого могут быть выращены дополнительные слои
различной концентрации, если это необходимо, в зависимости от конкретного
изготавливаемого устройства. Кроме того, могут быть также проведены различные
дополнительные операции, такие как формирование рисунка или изображени и
формирование контактов, чтобы получить СИД и лазеры. Детали изготовлени конкретного
устройства известны специалистам в данной области и здесь не рассматриваютс .
Пример
Булю (слиток) выращивают по методу Чохральского и удал ют шейку и хвостовую часть,
при этом получают две плоские поверхности. Концы були (две плоские поверхности)
исследуют в рентгеновских лучах с обратным рассе нием с использованием камеры Лауэ,
чтобы проверить ориентацию и идентифицировать: 1) лицевую сторону дл будущей
пластины, таким образом, чтобы (100) плоскость спайности шла от нижней стороны
будущей пластины до верхней стороны, с линией пересечени на нижней стороне, и далее
шла от образуемой главной плоской поверхности и затем образовывала линию
пересечени на верхней стороне и 2) приблизительное положение главной (1-1-2) (или (22-4)) и вспомогательной (0 1-1) (или (0 2 -2)) плоских поверхностей. Концы були
исследуют в рентгеновских лучах дл определени ориентации и дл совмещени оси були
с <111> направлением.
Булю затем подвергают токарной обработке до диаметра около 2'', чтобы образовать
цилиндр, точно параллельный <111> направлению (то есть с центральной осью,
параллельной <111> ориентации). В этот момент отмечают направлени главной и
вспомогательной плоских поверхностей на верхней стороне при помощи гравировани .
Главную и вспомогательную плоские поверхности затем добавл ют в цилиндр за счет
шлифовани на внешнем периметре були, чтобы удалить материал вдоль направлени ,
которое перпендикул рно к <111> направлению, при этом образованные плоские
поверхности идут параллельно <111> направлению. Обточенную булю затем разрезают на
индивидуальные заготовки пластин. Индивидуальные заготовки затем притирают и создают
фаски при помощи шлифовани , при помощи лазера записывают на них несколько цифр и
затем полируют вдоль лицевой стороны, чтобы получить подход щую поверхность дл роста эпитаксиального сло .
Несмотр на то что был описан предпочтительный вариант осуществлени изобретени ,
совершенно сно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены
изменени и дополнени , которые не выход т однако за рамки приведенной далее
формулы изобретени .
Формула изобретени 1. Монокристаллическа шпинельна пластина, имеюща лицевую сторону и обратную
сторону, <111> кристаллографическую ориентацию и внешний периметр, имеющий первую
и вторую грани, причем перва грань обозначает направление плоскости спайности
пластины, котора проходит через переднюю поверхность геометрического места точек,
простирающегос вдоль линии, котора параллельна первой грани, и втора грань
обозначает направление разлома плоскости спайности, при этом пластина выполнена из
композиции в соответствии с общей формулой aAD?bE2D3, в которой А выбирают из
группы, в которую вход т Mg, Ca, Zn, Mn, Ba, Sr, Cd, Fe, а также их комбинации, Е
выбирают из группы, в которую вход т Al, Un, Cr, Sc, Lu, Fe, а также их комбинации, и
D выбирают из группы, в которую вход т О, S, Se, а также их комбинации.
2. Пластина по п.1, у которой лицева и обратна стороны направлены вдоль {111}
кристаллографической плоскости.
3. Пластина по п.1, у которой перва грань направлена вдоль плоскости {22-4} и {11Страница: 11
CL
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
2} семейства плоскостей.
4. Пластина по п.1, у которой плоскость спайности образует угол около 55° по
отношению к лицевой стороне.
5. Пластина по п.1, у которой втора грань направлена вдоль плоскости в семействе
плоскостей {02-2}, {01-1}, {22-4} и {11-2}, котора не вл етс параллельной первой грани.
6. Пластина по п.1, у которой нормаль к первой грани и нормаль ко второй грани
лежат в одной и той же плоскости, так что нормали пересекают друг друга, причем
нормали образуют угол 60, 90, 120 или 150°.
7. Пластина по п.1, котора выполнена из нестехиометрической шпинели.
8. Пластина по п.1, у которой А представл ет собой Mg, D представл ет собой О, а Е
представл ет собой Al, так что шпинель имеет формулу aMgO?bAl2O3.
9. Пластина по п.1, у которой отношение b:а составл ет не меньше, чем 1.2:1.
10. Пластина по п.1, у которой отношение b:а составл ет не меньше, чем 1.5:1.
11. Пластина по п.1, у которой отношение b:а составл ет не меньше, чем 2.0:1.
12. Пластина по п.1, у которой отношение b:а составл ет не меньше, чем 2.5:1.
13. Пластина по п.1, у которой отношение b:а составл ет не больше, чем 4:1.
14. Пластина по п.8, имеюща меньшие механические напр жени по сравнению со
стехиометрической шпинелью.
15. Пластина по п.1, дополнительно содержаща активный слой, представл ющий собой
нитридный полупроводниковый слой.
16. Пластина по п.16, в которой нитридный полупроводниковый слой содержит AlxGa1UnyN, где 0?x?0.25 и 0?y?0.5.
x-y
17. Пластина по п.1, у которой перва грань представл ет собой главную плоскую
поверхность, а втора грань представл ет собой вспомогательную плоскую поверхность.
18. Пластина по п.1, состо ща из одного кристалла, имеющего шпинельную
кристаллическую структуру.
30
35
40
45
50
Страница: 12
RU 2 335 582 C2
Страница: 13
DR
RU 2 335 582 C2
Страница: 14
RU 2 335 582 C2
Страница: 15
Изобретение относитс к производству изделий,
имеющих шпинельную структуру, таких как були,
пластины, подложки и т.д. Монокристаллическа шпинельна пластина имеет лицевую и обратную
стороны, <111> кристаллографическую ориентацию
и внешний периметр, имеющий первую и вторую
грани, причем перва грань
обозначает
направление плоскости спайности пластины,
котора проходит через переднюю поверхность
геометрического места точек, простирающегос вдоль линии, котора параллельна первой грани, и
втора грань обозначает направление разлома
плоскости
спайности,
при
этом
пластина
выполнена из композиции в соответствии с общей
формулой aAD,bE2D3, в которой А выбирают из
группы, в которую вход т Mg, Ca, Zn, Mn, Ba, Sr,
Cd, Fe, а также их комбинации, Е выбирают из
группы, в которую вход т Al, In, Cr, Sc, Lu, Fe,
a также их комбинации, и D выбирают из группы, в
которую вход т О, S, Se, a также их комбинации.
Бул и полученные из нее пластины состо т
главным образом из единственной шпинельной
фазы, без вторичных фаз и не содержат
загр знений и легирующих примесей, то есть
обладают
улучшенными
технологическими
характеристиками.
Кроме
того,
изобретение
обеспечивает
повышенную
степень
выхода
готовых изделий, а увеличение размера пластин
снижает стоимость обработки при изготовлении
полупроводниковых изделий. 17 з.п. ф-лы, 1 табл.,
12 ил.
Страница: 1
RU
C 2
C 2
2 3 3 5 5 8 2
2 3 3 5 5 8 2
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 335 582
(13)
C2
(51) Int. Cl.
C30B 29/26
C30B 33/00
(2006.01)
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006109199/15, 17.09.2004
(72) Inventor(s):
STOUN-SANDBERG Dzhennifer (US),
KOKTA Milehn (US),
SINK Robert (US),
ONG Khang (US)
(24) Effective date for property rights: 17.09.2004
(30) Priority:
23.09.2003 (cl.1-18) US 10/668,610
(45) Date of publication: 10.10.2008 Bull. 28
2 3 3 5 5 8 2
(85) Commencement of national phase: 24.04.2006
(86) PCT application:
US 2004/030800 (17.09.2004)
(87) PCT publication:
WO 2005/031046 (07.04.2005)
2 3 3 5 5 8 2
R U
(54) SINGLE-CRYSTAL SPINEL PLATE
(57) Abstract:
FIELD: technological processes; chemistry.
SUBSTANCE: single-crystal spinel plate has
front and back sides, <111> crystallographic
orientation and external perimeter, which has the
first and the second facets, at that the first
facet means direction of plate cleavage plane,
which passes through front surface of geometric
locus of points that stretches along the line,
which is parallel to the first facet, and the
second facet means direction of cleavage plane
breaking, at that plate is made of composition in
accordance with common formula aAD,bE2D3 , in
which A is selected from group that includes Mg,
Ca, Zn, Mn, Ba, Sr, Cd, Fe, and also their
combinations, E is selected from group, which
includes Al, In, Cr, Sc, Lu, Fe, and also their
combinations, and D is selected from group, which
includes O, S, Se, and also their combinations.
Boule and plates prepared from it mainly consist
of single spinel phase, without secondary phases,
and do not contain contaminants and alloying
admixtures, i.e. possess improved technological
characteristics.
EFFECT: higher extent of finished products
output; increase of plates size and reduction of
processing cost in manufacture of semiconductors.
18 cl, 1 tbl, 1 ex, 5 dwg
Страница: 3
C 2
C 2
Mail address:
119034, Moskva, Prechistenskij per., 14,
str.1, 4 ehtazh, "Goulingz Internehshnl
Ink.", V.N.Dement'evu
EN
R U
(73) Proprietor(s):
SEhNT-GOBEhN KERAMIKS EhND PLASTIKS,
INK. (US)
(43) Application published: 10.09.2006
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Область применени изобретени Насто щее изобретение в целом имеет отношение к созданию изделий, имеющих
шпинельную кристаллическую структуру, в том числе таких изделий, как були, пластины и
подложки, а также к созданию активных устройств, в которые они вход т.
Известный уровень техники
Активные оптоэлектронные устройства, такие как светоизлучающие диоды (СИД) и
лазеры, часто создают с использованием полупроводниковых слоев на базе нитрида в
качестве активного сло устройства. В этом отношении, семейство материалов с нитридом
галли (GaN), которое определенно включает в себ Ga(Al, In)N материалы, уже
используют в качестве полупроводникового материала с пр мым переходом, имеющего
ширину запрещенной энергетической зоны, которой можно управл ть в довольно широком
диапазоне, составл ющую ориентировочно от 2 до 6 эВ.
Дл того чтобы получить предпочтительные оптоэлектронные характеристики таких
полупроводниковых материалов на базе нитрида, они, как правило, должны быть
образованы в виде одного кристалла. В этом отношении, обычно не вл етс удобным
формирование объемных монокристаллических булей полупроводникового материала на
базе нитрида. Соответственно, в промышленности обычно нанос т такие материалы в виде
монокристаллического сло , например за счет эпитаксиального роста, на соответствующую
подложку. Желательно, чтобы подложка, на которую осажден полупроводниковый слой на
базе нитрида, имела совместимую кристаллическую структуру, чтобы про вить
желательную кристаллическую структуру в осажденном активном слое. В то врем как
материалы на базе нитрида, такие как GaN и AlN, могут существовать во многих
различных кристаллических состо ни х, обычно желательной кристаллической структурой
вл етс скорее вуртцит, а не цинкова обманка (сфалерит). Дл того чтобы обеспечить
наиболее близкое совпадение с желательной кристаллической структурой вуртцита, в
промышленности используют монокристаллический оксид алюмини в виде сапфира
(корунда) и специфически ориентированную сапфировую подложку, так чтобы создать
соответствующую кристаллографическую поверхность, на которую осаждают активный
слой. Однако сапфир имеет множество недостатков. Например, сапфир не имеет плоскости
спайности, котора может быть использована дл изготовлени активных устройств. В
этом отношении, обычно желательно раздел ть пластину на индивидуальные кристаллы
(образующие активные устройства, каждое из которых имеет подложку) скорее за счет
разламывани , чем за счет резки или распилки, так как разламывание позвол ет снизить
производственные затраты и упростить процесс изготовлени .
В отличие от этого шпинельные материалы, если они ориентированы надлежащим
образом, имеют плоскость спайности, проекци которой на поверхность пластины вл етс обычно параллельной плоскости спайности нитридного активного сло , что позвол ет
производить предсказуемое и надежное изготовление устройства. Надлежаща кристаллографическа ориентаци булей и пластин, а также физическа ориентаци пластин во врем обработки пластин (чтобы образовать активные устройства), вл етс определенной проблемой. Неточна ориентаци обычно ведет к снижению
производительности и выхода готовых изделий.
В св зи с изложенным, желательно создать улучшенные шпинельные були, пластины,
подложки и оптоэлектронные устройства, в которые они вход т, а также улучшенные
способы их изготовлени .
Краткое изложение изобретени Предлагаетс монокристаллическа шпинельна пластина, котора имеет лицевую
сторону и обратную сторону, <111> кристаллографическую ориентацию и внешний
периметр, имеющий первую и вторую грани, причем перва грань обозначает направление
плоскости спайности пластины, котора проходит через переднюю поверхность
геометрического места точек, простирающегос вдоль линии, котора параллельна первой
грани, и втора грань обозначает направление развити спайности плоскости спайности,
при этом пластина выполнена из композиции в соответствии с общей формулой
Страница: 4
DE
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
aAD?bE2D3, в которой А выбирают из группы, в которую вход т Mg, Са, Zn, Mn, Ba, Sr,
Cd, Fe, а также их комбинации, Е выбирают из группы, в которую вход т Al, In, Cr, Sc,
Lu, Fe, а также их комбинации, и D выбирают из группы, в которую вход т О, S, Se, а
также их комбинации.
Краткое описание чертежей
Указанные ранее и другие характеристики, аспекты и преимущества насто щего
изобретени будут более сны из последующего детального описани , данного в качестве
примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на
сопроводительные чертежи, на которых аналогичные элементы имеют одинаковые
позиционные обозначени .
На фиг.1а показана шпинельна <111> бул непосредственно после выращивани , на
фиг.1b показана бул с удаленной шейкой и хвостовой частью, а также отрезанна от нее
пластина, а на фиг.1с схематично показано поперечное сечение пластины.
На фиг.2 показан вид в перспективе пластины в соответствии с одним из вариантов
осуществлени насто щего изобретени .
На фиг.3 показан вид сверху пластины в соответствии с одним из вариантов
осуществлени насто щего изобретени .
На фиг.4а и 4b показаны изображени с обратным рассе нием шпинели <111> в
противоположных ориентаци х, на фиг.4с показана <011> ориентированна бул , а на
фиг.4d показана <100> ориентированна бул .
На фиг.5а-5с показана ориентаци шпинельной були в соответствии с одним из
вариантов осуществлени насто щего изобретени , причем на фиг.5а показано
поперечное сечение <111> шпинельной були, где можно видеть главную и
вспомогательную плоские поверхности, на фиг.5b показано изображение с обратным
рассе нием <111> ориентации, а на фиг.5с показана бул с идентифицированной лицевой
стороной.
Подробное описание изобретени Предлагаетс монокристаллическа шпинельна бул и изготовленные из нее
монокристаллические шпинельные пластины. Обычно обработку монокристаллической
шпинельной були начинают с получени порции расплава в тигле. Порцию расплава
обычно выбирают так, чтобы создать не стехиометрическую композицию в образованной
буле. В соответствии с одним из вариантов бул имеет общую формулу aAD?bE2D 3, в
которой А выбирают из группы, в которую вход т Mg, Ca, Zn, Mn, Ba, Sr, Cd, Fe, а
также их комбинации, Е выбирают из группы, в которую вход т Al, In, Cr, Sc, Lu, Fe, а
также их комбинации, a D выбирают из группы, в которую вход т О, S, Se, а также их
комбинации, причем отношение b:а>1:1, так что шпинель обогащена E2D3. Напомним, что
стехиометрической композицией вл етс композици с отношением b:а=1:1, в то врем как не стехиометрическа композици имеет отношение b:а?1:1.
Использованный здесь термин 'бул ' относитс к монокристаллической массе,
образованной за счет обработки расплава, и включает в себ (полупроводниковые)
слитки, цилиндры и другие подобные структуры.
В соответствии с некоторыми вариантами А представл ет собой Mg, D представл ет
собой О, а Е представл ет собой Al, так что монокристаллическа шпинель имеет формулу
aMgO?bAl2О3. Несмотр на то что в части описани насто щего изобретени сделана
ссылка на композиции на базе шпинели, имеющие формулу MgO?Al2О3, следует иметь в
виду, что в более общем виде насто щее изобретение имеет отношение к более широкой
группе шпинельных композиций, имеющих обобщенную формулу aAD?bE2D3, как уже
было упом нуто выше.
В то врем как богатые Е2D3 шпинели обычно имеют отношение b:а больше чем 1:1, в
некоторых вариантах отношение b:а составл ет ориентировочно не меньше чем 1.2:1,
например, ориентировочно не меньше чем 1.5:1. В других вариантах предусмотрены еще
более высокие пропорции E2D3 относительно AD, например, ориентировочно не меньше
чем 2.0:1, или даже ориентировочно не меньше чем 2.5:1. В соответствии с некоторыми
Страница: 5
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
вариантами относительное содержание Е2D3 ограничено, так чтобы иметь отношение b:а,
составл ющее ориентировочно не больше чем 4:1. Специфические варианты могут иметь
отношение b:а около 3:1 (например, 2.9:1).
После получени порции расплава в тигле шпинельную монокристаллическую булю
обычно образуют при помощи одной из различных технологий, таких как выращивание
кристаллов методом Чохральского. В то врем как выращивание кристаллов методом
Чохральского используют в некоторых вариантах насто щего изобретени , следует иметь в
виду, что в соответствии с насто щим изобретением может быть использована люба технологи с использованием расплава, отличающа с от технологий кристаллизации в
пламени. Такие технологии с использованием расплава также включают в себ метод
Бриджмена, метод сжиженной герметизации Бриджмена, метод замораживани горизонтального градиента, метод заданного кромкой выращивани , метод Стокбергера
или метод Кирополуса. Эти технологии с использованием расплава в корне отличаютс от
технологий кристаллизации в пламени, так как при технологи х с использованием
расплава бул растет из расплава. В отличие от этого, при кристаллизации в пламени не
создаетс порци расплава, из которой растет бул , а скорее создаетс посто нный
поток твердого исходного материала (например, в виде порошка) в жидкости, поступающий
в высокотемпературный факел, а расплавленный продукт затем поступает на приемную
поверхность, на которой расплавленный продукт застывает.
Как правило, одиночный затравочный кристалл ввод т в контакт с расплавом при
вращении порции расплава и затравочного кристалла друг относительно друга. Типично,
затравочный кристалл образован из стехиометрической шпинели и имеет достаточно
высокую чистоту и кристаллографическую однородность, чтобы образовать подход щий
шаблон дл роста були. Затравочный кристалл можно вращать относительно
закрепленного тигл , или тигель можно вращать относительно закрепленного затравочного
кристалла, или же могут вращатьс как тигель, так и затравочный кристалл. Во врем вращени затравочный кристалл и активно образующуюс булю выт гивают из расплава.
В соответствии с одним из вариантов осуществлени насто щего изобретени средний
диаметр були и внутренний диаметр тигл , содержащего порцию расплава, контролируют с
использованием определенных параметров. Чаще всего рост монокристаллической були
производ т при технологическом коэффициенте формы, составл ющем ориентировочно не
меньше чем 0.39. В данном случае технологический коэффициент формы определ ют как
отношение среднего диаметра були к диаметру тигл . Средним диаметром були вл етс средний диаметр були вдоль ее номинальной длины, причем номинальной длиной
называют ту часть були, которую используют дл изготовлени пластин при проведении
последующих операций обработки, причем номинальна длина обычно не включает в себ шейку и хвостовую часть (концевые участки конической формы на противоположных концах
були). Типично, диаметр були вл етс относительно посто нным вдоль номинальной
длины були. Формирование при минимальном технологическом коэффициенте формы
помогает избежать нежелательной или неподход щей кристаллографической ориентации
или переориентации були, известной также как 'изменение ориентации'. Более
определенно, желательно, чтобы бул имела скорее <111> ориентацию (треугольную
морфологию), чем <110> ориентацию (квадратную или шестиугольную морфологию),
причем достаточно высокие коэффициенты формы позвол ют предотвратить изменение
ориентации («переворот») из <111> кристаллографической ориентации в <110>
кристаллографическую ориентацию.
С использованием MgO?Al2O3 системы было создано множество образцов при
отношении b:а, составл ющем 3:1 (2.9:1). Сводка использованных важных технологических
режимов приведена ниже в таблице. Однако в некоторых вариантах насто щего
изобретени были использованы несколько более высокие, чем минимальные,
технологические коэффициенты формы, например, ориентировочно не меньше чем 0.40 и
ориентировочно не меньше чем 0.42, или даже ориентировочно не меньше чем 0.43. В
других вариантах насто щего изобретени были использованы еще более высокие
Страница: 6
RU 2 335 582 C2
коэффициенты формы, например, ориентировочно не меньше чем 0.44, или даже выше.
Таблица
Скорость выт гивани Внутренний диаметр Внутренний диаметр крышки Диаметр кристалла Результат, <111> Коэффициент
(мм/ч)
тигл тигл (дюймы)
(дюймы)
ориентаци формы
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1
4
2.5
2.2
да
0.55
1
5
3.5
2.2
нет
0.44
1
6
4.5
2.2
нет
0.37
1
7
5.25
2.2
нет
0.31
1
7
5.25
4.1
да
0.59
1
6
4.5
3.1
да
0.52
2.5
5
3.5
2.2
да
0.44
2.5
6
4.5
2.2
нет
0.37
2.5
7
4
3.1
да
0.44
2.5
6
2.75
2.2
частично
0.37
Обычно бул и полученные из нее пластины состо т главным образом из единственной
шпинельной фазы, без вторичных фаз. В соответствии с одним из вариантов бул и
полученные из нее пластины не содержат загр знений и легирующих примесей. В
соответствии с одним из вариантов пластины обрабатывают дл того, чтобы получить
подложки устройств дл оптоэлектронных применений, причем пластина и подложки
устройств имеют композицию, главным образом соответствующую формуле aMgO?bAl2О3,
в которой отношение b:а превышает 1:1. В этом отношении, обычно исключаетс образование загр знений и легирующих примесей. Например, в указанном выше варианте
ограничивают введение Со, который в других случа х вл етс легирующей примесью дл применений лазерных затворов. В отличие от применений лазерных затворов, обычно
желательно использование относительно чистой шпинели, главным образом не
содержащей легирующих примесей, которые вли ют на базовые и новые свойства
подложек устройств.
В соответствии с некоторыми вариантами насто щего изобретени образуют
монокристаллическую шпинельную булю, имеющую желательные свойства. В дополнение к
описанной здесь выше желательной <111> ориентации, були, пластины и образованные из
них подложки устройств также обычно имеют пониженные механические напр жени по
сравнению со стехиометрическими издели ми, имеющими отношение b:а, равное 1:1. В
этом отношении, различные варианты насто щего изобретени обеспечивают
желательные высокие производительности при формировании монокристаллических
пластин, из которых получают подложки активных устройств, а также обеспечивают
улучшенные технологические характеристики, как это обсуждаетс далее более подробно.
Что касаетс улучшенных технологических характеристик, то бул может быть
охлаждена при относительно высоких скорост х охлаждени , например, ориентировочно не
меньше чем 50°С/ч. В соответствии с некоторыми вариантами насто щего изобретени могут быть использованы еще более высокие скорости охлаждени , например,
ориентировочно не меньше чем 100°С/ч, 200°С/ч и даже ориентировочно свыше 300°С/ч.
Повышенные скорости охлаждени желательным образом улучшают производительность
способа образовани монокристаллических булей и дополнительно снижают тепловой
баланс всего процесса изготовлени , в результате чего снижаютс производственные
расходы. Були, образованные в соответствии с известными технологи ми, обычно
охлаждают при относительно низких скорост х охлаждени , чтобы исключить образование
трещин во врем процесса охлаждени . Обычно традиционные скорости охлаждени составл ют ориентировочно 40°С/ч или меньше, так что охлаждение приходитс проводить
в течение нескольких дней. Однако в соответствии с некоторыми вариантами насто щего
изобретени скорости охлаждени могут быть существенно повышены и при этом не
происходит повреждение булей в охлажденной форме.
Кроме того, в соответствии с еще одним вариантом насто щего изобретени отжиг були,
который обычно провод т после охлаждени , ограничивают относительно коротким
периодом времени. Типично, этот период времени составл ет ориентировочно не больше
Страница: 7
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
чем 50 часов, например, ориентировочно не больше чем 30 часов или даже 20 часов. В
соответствии с некоторыми вариантами отжиг ограничивают периодом времени,
составл ющим ориентировочно не больше чем 10 часов. На самом деле, отжиг может быть
главным образом полностью исключен, что позвол ет исключить термическую обработку
после образовани були. В отличие от этого, технологи образовани обычной були, как
правило, требует использовани существенных периодов отжига, чтобы ослабить
остаточные внутренние механические напр жени , которые снижают выход готовых
пластин, а также привод т к по влению трещин в буле. Не жела св зывать себ какойлибо конкретной теорией, все же можно полагать, что ослабление внутренних
механических напр жений в буле в соответствии с некоторыми предложенными здесь
вариантами позвол ет создать гибкие услови обработки, при которых будут уменьшены
или полностью исключены периоды отжига, а также повышены скорости охлаждени , как
уже было упом нуто выше.
В соответствии с другой характеристикой насто щего изобретени ослабление
внутренних механических напр жений можно количественно оценить степенью выхода
готовых изделий, то есть числом неповрежденных пластин, полученных при резке були.
Обычно резку осуществл ют при помощи одной из различных технологий резки, а в
особенности при помощи проволочной пилы. Использованный здесь термин «степень
выхода готовых изделий» может быть выражен в виде формулы wi/(wi+wf)Ч100%, в которой
wi равно числу неповрежденных пластин, полученных из були, a wf равно числу
полученных из були пластин с трещинами, вызванными внутренними механическими
напр жени ми в буле. Обычно эта степень выхода готовых изделий вл етс очень низкой
и составл ет, например, около 10%. Неприемлемо низка степень выхода готовых изделий
объ сн етс чрезмерно высокими внутренними механическими напр жени ми в буле. В
отличие от этого степень выхода готовых изделий в соответствии с некоторыми
вариантами насто щего изобретени типично составл ет ориентировочно не меньше чем
25%, 30% или даже 40%. В соответствии с другими вариантами получают повышенную
степень выхода готовых изделий, котора составл ет, например, ориентировочно не
меньше чем 50, 60 или даже 70%, причем в некоторых вариантах получают степень выхода
готовых изделий, близкую к 100%. Следует иметь в виду, что внутренние механические
напр жени могут быть снижены не только в образованных (не обработанных) бул х, но и
в бул х, прошедших обработку, в пластинах, полученных за счет резки из булей, и в
подложках устройств, полученных из этих пластин. В этом отношении, следует иметь в
виду, что прошедшими обработку бул ми обычно называют були, которые подвергались
операци м механической обработки после охлаждени , таким как шлифование, притирка,
полирование и очистка.
Пластины, полученные за счет резки из були, обычно имеют достаточный диаметр и
площадь поверхности, чтобы снизить стоимость обработки у изготовител активного
устройства, аналогично тому, как увеличение размера пластин снижает стоимость
полупроводниковых кристаллов при изготовлении полупроводниковых изделий. Таким
образом, обычно желательно, чтобы пластины имели номинальный диаметр
ориентировочно не меньше чем 1.75 дюйма, преимущественно ориентировочно не меньше
чем 2.0 дюйма, а в некоторых вариантах 2.5 дюйма или больше. Примен емые в
насто щее врем инструменты дл обработки пластин при изготовлении активных
устройств позвол ют производить пластины диаметром 2.0 дюйма, причем уже
разработано технологическое оборудование, позвол ющее производить пластины
диаметром 3.0 дюйма. В этом отношении, принима во внимание описанные здесь выше
характеристики обработки и характеристики пластин, следует иметь в виду, что в
соответствии с некоторыми вариантами насто щего изобретени может быть получено
следующее поколение пластин.
Полученна <111> монокристаллическа шпинельна бул и ее фасеточна структура
показаны на фиг.1. Конкретно, на фиг.1(а) показана бул 100, выращенна по методу
Чохральского, в то врем как на фиг.1(b) показана бул 110, выращенна по методу
Страница: 8
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Чохральского, с удаленной шейкой и хвостовой частью. На фиг.1(b) показана также
пластина 120, полученна резкой из були, на внешней поверхности которой четко видны
грани (фасетки). На фиг.1(с) схематично показано поперечное сечение 130
выращенной <111> були, где можно видеть грани 133, 136, 139.
Как это показано на фиг.1(с), <111> монокристаллическа шпинельна бул обычно
имеет треугольную форму с двенадцатью гран ми 133, 136, 139. Бул имеет три широких
грани 133, которые наход тс в семействе плоскостей {22-4}. Шесть граней
промежуточного размера 136 идут вдоль семейства плоскостей {02-2}, в то врем как три
малых грани 139 идут вдоль семейства плоскостей {-2-24}.
В соответствии с одним из вариантов образуют плоские поверхности (грани) (обычно за
счет операции механической обработки) вдоль одной из граней 133 семейства плоскостей
{22-4}. В шпинельной структуре були плоскость {22-4} семейства плоскостей параллельна
местоположению точек (образующих линию), которую плоскость {001} семейства
плоскостей спайности образует с лицевой стороной или поверхностью пластины. Таким
образом, плоска поверхность главным образом (с возможным отклонением в пределах
около 5 градусов) параллельна лини м, которые {001} плоскость спайности образует с
поверхностью пластины. Следовательно, плоска поверхность в плоскости {22-4}
семейства плоскостей идентифицирует ориентацию плоскости спайности пластины.
Св зь между {22-4} семейством плоскостей и {001} семейством плоскостей спайности в
монокристаллической шпинельной пластине показана на фиг.2. <111> ориентированна пластина 200 подложки имеет лицевую сторону 210, обратную сторону 220 и внешнюю
периферийную кромку 230 между гран ми 210, 220. В соответствии с одним из вариантов
главную плоскую поверхность 240 образуют при помощи шлифовани на кромке 230 вдоль
плоскости {22-4} семейства плоскостей. Главную плоскую поверхность 240 обычно
образуют при помощи шлифовани на буле до того, как производ т резку пластин 200 из
були, однако при желании это может быть сделано и после резки.
Как это показано на фиг.2, местоположение точек, образованных пересечением
плоскости спайности 260 и лицевой стороны 210, образует линию, котора вл етс параллельной плоской поверхности 240. Несмотр на то что в показанном варианте
проекции линий вдоль лицевой стороны и главной плоской поверхности вл ютс параллельными друг другу, могут быть использованы различные ориентации, так что
образуетс заданный не равный нулю угол между главной плоской поверхностью и
проекци ми линий. Разламывание, которое начинают в пластине 200 вдоль {001} плоскости
спайности 260, будет пересекать лицевую сторону 210 пластины 200 параллельно главной
плоской поверхности 240. Это вл етс особенно предпочтительным потому, что (10-10)
плоскость спайности эпитаксиального сло (0001) AlxGa1-x-yInyN, выращенного на <111>
шпинельной пластине 200, совмещена с {001} плоскостью спайности 260 в пластине 200.
Таким образом, кромка (10-10) плоскости спайности в AlxGa1-x-yInyN эпитаксиальном слое
вл етс главным образом параллельной местоположению точек, образованных на
пересечении плоскости спайности пластины с ее лицевой стороной.
Как это показано на фиг.2 и 3, втора , вспомогательна , грань 250 получена за счет
шлифовани на внешней периферийной кромке 230, причем она обычно идет вдоль
плоскости, не параллельной плоскости первой грани, например вдоль плоскости в {02-2}
и {01-1} семействах плоскостей, и также содержит плоскость {22-4} и {11-2} семейств,
котора не вл етс параллельной плоскости главной плоской поверхности.
Вспомогательную плоскую поверхность 250 преимущественно образуют при помощи
шлифовани на буле до того, как производ т резку пластин 200 из були, однако при
желании это может быть сделано и после резки.
Как это также показано на фиг.2, пластина ориентирована так, что плоскости
спайности имеют наклон с удалением от главной плоской поверхности. Если говорить
более точно, то кажда плоскость спайности пересекает обратную сторону вдоль
местоположени точек, образующих линию, причем лини , идуща вдоль обратной
стороны, смещена от главной плоской поверхности на большее рассто ние, чем
Страница: 9
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
рассто ние между линией вдоль лицевой стороны и главной плоской поверхностью. Такую
ориентацию, с наклоном в направлении вниз относительно главной плоской поверхности от
лицевой стороны, здесь называют «отрицательным» наклоном. Кажда плоскость образует
угол с лицевой стороной в диапазоне ориентировочно от 40 до 60 градусов, типично
около 55 градусов, как это показано на фиг.2.
В шпинельной структуре нормальна (перпендикул рна ) лини к главной плоской
поверхности и лини , нормальна ко второй грани, лежат в одной и той же самой
плоскости, так что нормали пересекают друг друга, причем нормали образуют угол,
например, 60, 90, 120 или 150 градусов друг с другом. Например, нормаль к
вспомогательной плоской поверхности, котора идет вдоль (02-2)/(01-1) плоскости,
образует угол 30, 90 и 150 градусов с нормалью к главной плоской поверхности, котора идет вдоль плоскости {22-4}/{11-2} семейств плоскостей. Нормаль к вспомогательной
плоской поверхности, котора идет вдоль (22-4)/(11-2) плоскости, может образовывать,
например, угол 60 градусов с нормалью к главной плоской поверхности, котора идет
вдоль плоскости {11-2}/{22-4} семейств плоскостей. За счет использовани главной и
вспомогательной плоских поверхностей пластины 200, ориентированных в соответствии с
описанным здесь, может быть точно ориентирована пластина 200.
Ориентацию були 110 производ т при помощи электронного формировани изображений, например при помощи электронного формировани изображений с обратным
рассе нием при помощи камеры Лауэ. Этот метод может быть по снен с использованием
фиг.4(a)-4(d) и 5(а)-5(с). На фиг.4(a)-4(d) показаны изображени с обратным
рассе нием монокристаллической шпинели различных ориентаций. На фиг.4(а) и 5(b)
показаны картины <111> ориентированного одного шпинельного кристалла, образованного
таким образом, что треугольное поперечное сечение 130 имеет обращенную вверх
вершину, причем главна плоска поверхность 240 вл етс основанием треугольника,
противоположным вершине, а стороной, противоположной камере, вл етс передн поверхность 210.
Дл формировани изображений сначала шейку и хвостовую часть удал ют из
выращенной були 100, в результате чего получают первую и вторую грани на
противоположных концах цилиндрической були, ориентированные так, что центральна ось
були вл етс перпендикул рной к плоским торцевым поверхност м, причем указанна центральна ось в целом параллельна <111> направлению. Выражение «в целом
параллельна» обычно понимают как параллельность с возможным отклонением в пределах
5 градусов, обычно в пределах 3 градусов, а преимущественно в пределах 2 градусов
от <111> направлени . В некоторых вариантах указанное возможное отклонение не
превышает 1 градус (причем 0 градусов отображают точную параллельность). Затем
производ т формирование изображений с обратным рассе нием були 110. На фиг.4(b)
показана обратна сторона, как сторона, обращенна к камере. Как только лицева сторона 210 и обратна сторона 220 идентифицированы, производ т шлифование на буле
110 главной плоской поверхности 240 и вспомогательной плоской поверхности 250. В
соответствии с одним из вариантов пластину 200 отрезают от були 110 и ориентируют
передней поверхностью вверх, при этом вспомогательна плоска поверхность 250 будет
смещена от главной плоской поверхности 240 таким образом, что нормали образуют угол
ориентировочно меньше чем 180 градусов в направлении против часовой стрелки. В
соответствии с этой конфигурацией пластина может быть ориентирована надлежащим
образом дл проведени операций обработки при изготовлении, например может быть
ориентирована надлежащим образом дл проведени отделочных операций, которые
типично провод т на поверхности подложки, предназначенной дл осаждени (роста)
эпитаксиального сло . Кроме того, изготовитель электронных или оптоэлектронных
устройств может правильно идентифицировать поверхность дл роста эпитаксиального
сло и ориентировать пластину дл эпитаксиального роста.
В соответствии с одним из вариантов оптоэлектронные устройства создают с
использованием пластин, полученных в соответствии с указани ми насто щего
Страница: 10
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
изобретени . Используют способ, в соответствии с которым AlxGa1-x-yInyN эпитаксиальный
слой выращивают на пластине. Величины х и y могут варьироватьс от 0 до 1.
Преимущественно 0?х?0.25 и 0?y?0.5. Кромка плоскости спайности AlxGa1-x-yInyN
эпитаксиального сло обычно вл етс параллельной проекции (001) плоскости спайности
на лицевую сторону пластины. После этого могут быть выращены дополнительные слои
различной концентрации, если это необходимо, в зависимости от конкретного
изготавливаемого устройства. Кроме того, могут быть также проведены различные
дополнительные операции, такие как формирование рисунка или изображени и
формирование контактов, чтобы получить СИД и лазеры. Детали изготовлени конкретного
устройства известны специалистам в данной области и здесь не рассматриваютс .
Пример
Булю (слиток) выращивают по методу Чохральского и удал ют шейку и хвостовую часть,
при этом получают две плоские поверхности. Концы були (две плоские поверхности)
исследуют в рентгеновских лучах с обратным рассе нием с использованием камеры Лауэ,
чтобы проверить ориентацию и идентифицировать: 1) лицевую сторону дл будущей
пластины, таким образом, чтобы (100) плоскость спайности шла от нижней стороны
будущей пластины до верхней стороны, с линией пересечени на нижней стороне, и далее
шла от образуемой главной плоской поверхности и затем образовывала линию
пересечени на верхней стороне и 2) приблизительное положение главной (1-1-2) (или (22-4)) и вспомогательной (0 1-1) (или (0 2 -2)) плоских поверхностей. Концы були
исследуют в рентгеновских лучах дл определени ориентации и дл совмещени оси були
с <111> направлением.
Булю затем подвергают токарной обработке до диаметра около 2'', чтобы образовать
цилиндр, точно параллельный <111> направлению (то есть с центральной осью,
параллельной <111> ориентации). В этот момент отмечают направлени главной и
вспомогательной плоских поверхностей на верхней стороне при помощи гравировани .
Главную и вспомогательную плоские поверхности затем добавл ют в цилиндр за счет
шлифовани на внешнем периметре були, чтобы удалить материал вдоль направлени ,
которое перпендикул рно к <111> направлению, при этом образованные плоские
поверхности идут параллельно <111> направлению. Обточенную булю затем разрезают на
индивидуальные заготовки пластин. Индивидуальные заготовки затем притирают и создают
фаски при помощи шлифовани , при помощи лазера записывают на них несколько цифр и
затем полируют вдоль лицевой стороны, чтобы получить подход щую поверхность дл роста эпитаксиального сло .
Несмотр на то что был описан предпочтительный вариант осуществлени изобретени ,
совершенно сно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены
изменени и дополнени , которые не выход т однако за рамки приведенной далее
формулы изобретени .
Формула изобретени 1. Монокристаллическа шпинельна пластина, имеюща лицевую сторону и обратную
сторону, <111> кристаллографическую ориентацию и внешний периметр, имеющий первую
и вторую грани, причем перва грань обозначает направление плоскости спайности
пластины, котора проходит через переднюю поверхность геометрического места точек,
простирающегос вдоль линии, котора параллельна первой грани, и втора грань
обозначает направление разлома плоскости спайности, при этом пластина выполнена из
композиции в соответствии с общей формулой aAD?bE2D3, в которой А выбирают из
группы, в которую вход т Mg, Ca, Zn, Mn, Ba, Sr, Cd, Fe, а также их комбинации, Е
выбирают из группы, в которую вход т Al, Un, Cr, Sc, Lu, Fe, а также их комбинации, и
D выбирают из группы, в которую вход т О, S, Se, а также их комбинации.
2. Пластина по п.1, у которой лицева и обратна стороны направлены вдоль {111}
кристаллографической плоскости.
3. Пластина по п.1, у которой перва грань направлена вдоль плоскости {22-4} и {11Страница: 11
CL
RU 2 335 582 C2
5
10
15
20
25
2} семейства плоскостей.
4. Пластина по п.1, у которой плоскость спайности образует угол около 55° по
отношению к лицевой стороне.
5. Пластина по п.1, у которой втора грань направлена вдоль плоскости в семействе
плоскостей {02-2}, {01-1}, {22-4} и {11-2}, котора не вл етс параллельной первой грани.
6. Пластина по п.1, у которой нормаль к первой грани и нормаль ко второй грани
лежат в одной и той же плоскости, так что нормали пересекают друг друга, причем
нормали образуют угол 60, 90, 120 или 150°.
7. Пластина по п.1, котора выполнена из нестехиометрической шпинели.
8. Пластина по п.1, у которой А представл ет собой Mg, D представл ет собой О, а Е
представл ет собой Al, так что шпинель имеет формулу aMgO?bAl2O3.
9. Пластина по п.1, у которой отношение b:а составл ет не меньше, че
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
310 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа