CN101743092B - 对单晶体进行晶体再取向的方法 - Google Patents

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Abstract

在此披露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一个取向偏离角，该取向偏离角是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。该方法进一步包括从该第一外部主表面的至少一部分上除去材料以改变该取向偏离角。

Description

对单晶体进行晶体再取向的方法
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。
图5是展示了根据一个实施方案的具有一个总体上的c-平面取向以及一个基准平面的蓝宝石单晶片的俯视图。
图6A是根据一个实施方案的一个蓝宝石单晶体以及具体的取向偏离角的透视图。
图6B是根据一个实施方案沿x-轴线的一个蓝宝石单晶体以及取向偏离角的变化的截面视图。
图6C是根据一个实施方案的蓝宝石单晶体以及具体的取向偏离角的透视图。
图6D是根据一个实施方案沿y-轴线的一个蓝宝石单晶体以及对应的取向偏离角的截面视图。
图7展示了根据一个实施方案的用于一个单晶体的有角度的材料去除操作的一个系统的简图。
图8展示了根据一个实施方案的图7的系统中的一部分的详图。
图9是根据一个实施方案的用于对一个单晶体进行晶体再取向的一种装置的透视图。
在不同附图中使用相同的参考符号表明相似的或相同的事项。
具体实施方式
参见图1，它展示了一个流程图，该流程图提供了用于对一个单晶体进行晶体再取向的方法。该过程在步骤101通过将单晶材料片的一个侧表面进行平面化而开始。根据这个具体的过程，该单晶体是一片单晶材料。如在此使用的，提及一个片或一个单晶材料的片时是指一个单晶物品，该单晶物品具有一个总体上多边形的轮廓并且具体地是具有多个相对的总体上矩形的主表面以及在这些相对的总体上矩形的主表面之间延伸并且连接它们的多个侧表面。此外，该单晶材料的片总体上是一个较大片的材料，这样一个盘或较小的单结晶物体可取自该单晶材料片的芯部。该单晶体可以由适合的晶体形成技术中获得，例如限定边缘的喂膜生长(EFG)过程或克罗甫洛氏(Kyropoulos)法。
具体地提及对该片的侧表面进行平面化时，平面化可以包括一个材料去除过程。一个适合的平面化过程包括一个研磨过程，如一个粗研磨过程或一个精细研磨过程。根据一个具体实施方案，对一个片的一个侧表面进行平面化包括使用一种固定的磨料(并且值得注意的是使用一个粘结磨料的研磨轮)的一个粗研磨过程。
总体上讲，该单晶体包括一种无机材料。适合的无机材料可以包括氧化物类、氮化物类、碳化物类、以及它们的组合。在一个具体的实施方案中，该单晶体包括一种金属氧化物，该金属氧化物包括例如氧化铝或复合氧化物类、以及它们的组合。更具体地说，该单晶体是一个蓝宝石体，仅包括氧化铝。
如以下的描述，多种蓝宝石单晶材料具有多个晶体平面以及对应的方向。关于这些蓝宝石单晶体的具体取向，在所述蓝宝石体之中的典型平面包括c-平面、r-平面、n-平面、a-平面、以及m-平面。取决于该单晶体所希望的应用，某些取向是令人希望的。
该单晶材料片可以具有总体上多边形的形状，并且特别是总体上矩形的部分，并且因此而具有长度、宽度以及厚度的尺寸。典型地，长度是最长的尺寸，具有等于并且时常是大于宽度或厚度的尺寸。该片的宽度典型地是第二最长的尺寸，并且典型地是大于厚度。厚度是最小的尺寸，并且典型地是小于长度和宽度。总体上讲，该片的长度是不小于约7.5cm。根据其他实施方案，该片的长度是更大的，例如不小于约25cm，或不小于约50cm，不小于约75cm，或甚至不小于约100cm。总体上讲，该单晶材料片的长度是不大于约200cm。
该单晶材料片的宽度总体上是不小于约7.5cm。其他的实施方案可以利用具有更大宽度的片，例如不小于约10cm，或不小于约15cm，或甚至不小于约20cm。总体上讲，这些单晶片的宽度是不大于约50cm。
如先前所描述的，厚度总体上是最小的尺寸，并且以此状态，该单晶片典型地具有在处理之前不小于0.5mm的厚度。其他的实施方案可以利用更大厚度的片，例如具有不小于约1mm，或不小于2mm，或者甚至不小于约5mm厚度的片。总体上讲，该单晶材料片的厚度是不大于约20mm。
在步骤101将该片的一个第一侧表面进行平面化之后，应当理认识到，该单晶材料片的相对的对侧表面也可以被平面化。这样，该平面化步骤典型地包括如用来对该片的第一侧进行平面化的相同过程，并且具体地是一个研磨过程。
再次参见图1，在步骤101对该片的一侧进行平面化之后，该过程在步骤103通过表征该单晶材料片的侧面以识别一个基准平面而继续。表征技术可以包括直接从该表面获取多个测量值的直接表征技术，或可替代地，该表征过程可以包括一种间接技术，由此该晶体的取向是通过沿另一个表面的测量而推出的。根据一个实施方案，表征该片的侧面的过程可以经过x-射线衍射来进行。然后关于表征该单晶材料的侧面以识别一个基准平面，在具体的蓝宝石单晶体的情况下，总体上讲，一个基准平面的识别包括a-平面、r-平面或m-平面的识别。然而，应当理认识到，取决于该单晶体的所希望的取向，先前所提到的平面之一可以被用作一个基准平面。
在步骤103对该片的侧表面进行表征之后，该过程在步骤105可通过从该片的侧表面去除材料以使该片的侧表面与所识别的基准平面对齐而继续。从该片的侧表面去除材料可以包括多个典型的磨削过程，例如研磨，并且具体是粗研磨或精细研磨过程。根据一个具体实施方案，一个适合的研磨过程包括使用一种固定的研磨件，例如一个研磨轮。
此外，一旦识别了一个基准平面，可以使该片成角，这样在去除材料的过程中该材料被去除从而使该片的这个侧表面与所识别的基准平面对齐。这样一个过程适合于该片的侧面的取向，并且如果这样选择的话，在从该片上去除多片较小的单晶材料(如一个盘)时，此类盘相对于所识别的基准平面被适当地取向。
在步骤105从该片的侧面去除材料之后，该过程在步骤107通过从该片的一个初始第一外部主表面以及一个初始第二外部主表面上去除一个皮层而继续。如以上所描述的，典型地，该片可以具有一个总体上多边形的轮廓，该轮廓具有多个相对的并且总体上矩形的主表面，这些主表面是该第一外部主表面与该第二外部主表面。在步骤107去除皮层总体上可以包括多个磨削过程，如多个研磨过程，并且特别是一个精细研磨过程。总体上讲，该皮层的去除包括从该初始第一外部主表面以及该初始第二外部主表面上去除不大于约2mm的材料。应当理认识到，至此所描述的全部以上过程，值得注意的是步骤101、步骤103、步骤105、以及步骤107都可以在单晶材料的单个片上来完成，或可替代地，可以在多个片上来完成。另外，这些步骤可以是互换的。
在步骤107去除该皮层之后，该过程在步骤109通过表征该初始第一外部主表面而继续。根据一个实施方案，这种表征可以经过诸如像x-射线衍射的衍射技术来进行。具体地讲，表征该初始第一外部主表面可以包括将该单晶体的一个晶体取向与该初始第一外部主表面的取向进行关联。就是说，具体的多个晶体平面的整体取向和该单晶体的方向可以与该初始第一外部主表面的取向进行比较。在完成这种表征时，典型地，一个或多个选定的晶体平面被识别出并且将其与由该第一初始外部主表面所限定的平面进行比较，并且这样做时一个或多个取向偏离角被识别出。如在此使用的，术语“取向偏离角”被定义为是在垂直于该单晶体之中的一个选定晶体平面的方向与沿该第一外部主表面或第二外部主表面的表面的对应的晶体方向的一个选定的投影之间的角度。
在进一步描述该单晶体的晶体取向时，在此还使用术语“倾斜角”。这样，倾斜角是一个特定术语，它描述了在垂直于该单晶体的表面的向量与垂直于一个选定的晶体平面(该平面描述了该单晶体的总体取向)的一个方向之间的角度。例如，在一个蓝宝石单晶体的具体情况中，该单晶体的第一外部主表面可以具有一个总体上c-平面取向。因此，该倾斜角仅描述了垂直于该晶体c-平面的向量与垂直于该单晶体的表面的向量之间的关系。典型地，该c-平面取向不是精确地与该单晶体的第一外部主表面共平面的，并且，值得注意的是，该c-平面被取向为使它朝向另一个晶体平面(例如，m-平面，a-平面)倾斜。事实上，c-平面取向可以包括在不同的方向上与该c-平面的总体上平面的表面的一个制造的或故意的倾斜角。为了清楚的目的，该倾斜角仅是使用垂直于该单晶体的表面的向量的一个测量值，而该取向偏离角可以描述在该单晶体的一个投影(即，垂直于该平面或在该平面之中)与垂直于许多选定的晶体方向之中的任何一个的一个方向之间的角度。这样，当参照描述了该单晶体的总体取向的选定的晶体平面时，该取向偏离角与该倾斜角可以是同一角度。
在一个具体的实施方案中，该单晶体是一个蓝宝石单晶体，该蓝宝石单晶体具有一个总体上c-平面取向，该取向以一个不大于约5.0°的倾斜角倾斜偏离该c-平面。其他的实施方案可以使用具有一个c-平面取向的蓝宝石单晶体，其中从该c-平面偏离的倾斜角是不大于约3°，如不大于约2°，或甚至不大于约1°。典型地，该倾斜角是不小于约0.02°，或不小于0.05°。此外，应该注意到，在一些应用中，某一度数的倾斜角是令人希望的，就是说，这样c-平面是有意地与该单晶体的第一外部主表面非共面的。
在步骤109对该初始第一外部主表面进行表征之后，该过程在步骤111通过从所述初始第一外部主表面上去除材料以限定一个修整的第一外部主表面而继续。值得注意地，由所修整的第一外部主表面限定的平面是不平行于由该初始第一外部主表面所限定的平面的。因此，步骤111的材料去除过程可以包括以一个角度从该初始第一外部主表面上去除材料。就是说，在材料去除过程中，该单晶体的表面是倾斜的或有角度的。这一过程有助于对该单晶体进行晶体再取向，并且还重新定义了多个取向偏离角。
根据一个实施方案，该材料去除过程可以经过一个研磨过程(具体是一个有角度的研磨过程)来完成。在一个具体的实施方案中，并且如将在另外的实施方案中所阐述的，在研磨过程中，该单晶体可以沿一条或多条轴线、相对于一个研磨表面被固定在一个倾斜的位置中，以便实行一种有角度的研磨操作。可替代地，该研磨表面可以沿着一个或多个轴线相对于该单晶体的表面被倾斜。
在这种有角度的材料去除操作过程中，垂直于该单晶体的初始第一外部主表面的一个方向可以限定一条第一轴线，并且垂直于该研磨表面的一个方向可以限定一条第二轴线。在材料去除操作过程中，在该第一轴线与该第二轴线之间的这个角还限定了在该初始第一外部主表面与该研磨表面之间的角。这样，因为该初始第一外部主表面相对于该研磨表面是有角度的，所以该第一轴线和第二轴线彼此相对是有角度的并且因此不同轴。典型地，这些轴线之间的角是不大于约30°，并且更典型地不大于约15°。其他的实施方案在研磨过程中利用更小的角，如不大于约10°，或不大于约5°，或甚至不大于约1°。
作为澄清，磨料总体上可以被分为游离磨料和固定磨料。游离磨料总体上由磨料颗粒或以粉末的形式的、或者在形成一种悬浮液的液体介质中微粒形式的砂砾构成。固定磨料总体上不同于游离磨料之处在于固定磨料利用了在材料的基体中的磨料砂砾，该材料基质固定了这些磨料砂砾的彼此相对的位置。固定磨料总体上包括粘结的磨料和涂覆的磨料。涂覆的磨料的一个实例是砂纸，多种涂覆的磨料典型地是多个平面的片(或平面片的一种几何操作以形成一个带、多个片状物、或类似物)，这些平面的片依靠一个柔性基板，在该柔性基板上党沉积了砂砾以及不同的尺寸和牌号的涂层。相比之下，粘结的磨料总体上不依靠这种基板，而是这些磨料砂砾通过使用一种基体粘合材料基体(这些砂砾分布在其中)被固定在彼此相对的位置中。这样的粘结磨料部件通常是被塑形或被模制、并且在该粘结基体的固化温度(典型地在750℃之上)下进行热处理(其中该粘结基体变软、流动并且润湿这些磨料砂砾)、并进行冷却。可以利用不同的三维形式，例如，环形的、圆锥形的、圆柱形的、截头圆锥形的、不同的多边形，并且可以形成为研磨轮、研磨块、研磨小块、等等。在此描述的具体研磨过程利用了处于粘结的磨料形式的多种固定的磨料部件。
根据该实施方案，该材料去除过程包括一个粗研磨过程。总体上讲，该粗研磨过程可以利用一种固定的粗磨料，该固定的粗磨料包括在一种粘合材料基体中的粗磨料颗粒。粗磨料颗粒可以包括常规的磨料颗粒，例如，晶体材料或陶瓷材料，它们包括氧化铝、二氧化硅、碳化硅、氧化锆-氧化铝和类似物。此外或可替代地，这些粗磨料颗粒可以包括超级磨料颗粒，包括金刚石、以及立方氮化硼或它们的混合物。多个具体的实施方案利用了超级磨料颗粒。那些利用超级磨料颗粒的实施方案可以利用非超级磨料的陶瓷材料(如以上提到的那些)作为一种填充剂材料。
进一步关于该粗磨料，这些粗磨料颗粒可以具有不大于约300微米的平均颗粒尺寸，例如不大于约200微米、或甚至不大于约100微米。根据一个具体实施方案，这些粗磨料颗粒的平均颗粒尺寸是在约2.0微米与约300微米之间的一个范围内，例如，在约10微米与200微米之间的一个范围内，并且更具体是在约10微米与100微米之间的一个范围内。典型的粗颗粒具有在约25微米至75微米的一个范围内的平均颗粒尺寸。
如以上描述的，该粗磨料包括一种粘合材料基体。总体上讲，该粘合材料基体可以包括一种有机或无机材料。适合的有机材料可以包括诸如树脂的多种材料。适合的无机材料可以包括陶瓷类、玻璃类、金属lei或金属合金类。适合的陶瓷材料总体上包括氧化物类、碳化物类和氮化物类。具体地适合的玻璃材料可以包括氧化物类。适合的金属包括铁、铝、钛、青铜、镍、银、锆、它们的合金以及类似物。在一个实施方案中，该粗磨料包括不大于约90vol％的粘合材料，例如不大于约85vol％的粘合材料。典型地，该粗磨料包括不小于约30vol％的粘合材料，或甚至不小于约40vol％的粘合材料。在一个具体实施方案中，该粗磨料包括粘合材料的量是在约40vol％与90vol％之间的一介范围内。具体磨料轮的实例包括在US 6,102,789、US 6,093,092和US 6,019,668(通过引用结合在此)中描述的那些。
总体上讲，该粗研磨过程包括在一个夹持器上提供一个未精加工的单晶体并且相对于一个粗磨料表面旋转该单晶体。在一个具体的实施方案中，该研磨轮可以具有围绕该研磨轮的一个内轮的圆周延伸的一个磨料轮缘。可以使该单晶体相对于该研磨轮而旋转，并且这种旋转可以在与该研磨轮的旋转相同的方向上或者在相对于该研磨轮的旋转相反的方向上，同时由于这些偏置的旋转轴线来完成研磨。根据一个实施方案，该研磨过程包括以大于约2000转/分钟(rpm)的速度旋转该磨料轮，如大于约3000rpm，如在3000至6000rpm的一个范围内。典型地，使用一种冷却液，包括水性和有机冷却剂。
在一个具体实施方案中，利用了一个自整修的粗磨料表面。不像很多常规的固定磨料，自整修磨料在使用过程中总体上不需要修整或额外的整理，并且特别地适合于精密的、一致的研磨。在该自整修方面，该粘合材料基体可以具有相对于这些颗粒的特定组合物、孔隙率以及浓度，以便当这些磨料颗粒形成磨平处时实现该粘合材料基体的令人希望的破裂。就是说，当由于增加该基体的载荷而形成磨平处时该粘合材料基体破裂。破裂令人希望地导致失去磨损的颗粒，并且露出新的颗粒以及与其相关的新切削刃。具体地讲，自整修粗磨料的粘合材料基体可以具有小于约6.0MPa-m1/2的破裂韧度，例如，小于约5.0MPa-m1/2，或具体是在约1.0MPa-m1/2与3.0MPa-m1/2之间的一个范围内。
总体上讲，一种自整修粗磨料用孔隙(典型地互联的孔隙率)部分地代替了粘合材料基体。因此，粘合材料的实际含量在以上提出的值上被减少。在一个具体实施方案中，该粗磨料具有不小于约20vol％的孔隙率，例如不小于约30vol％，具有在约30vol％与约80vol％之间的多个典型范围，例如在约30vol％与约70vol％之间。根据一个实施方案，该粗磨料包括约50vol％至约70vol％的孔隙率。应当理认识到，该孔隙率可以是开放的或闭合的，并且在具有较大百分比孔隙率的粗磨料中，总体上该孔隙率是开放的、互联的孔隙。这些孔隙的尺寸总体上可以是在约25微米至约500微米之间的一个尺寸范围内，例如，在约150微米至约500微米之间。前述的有关孔隙的值和在此描述的那些值是关于预先机加工或预先研磨的不同部件而做出的。
根据一个实施方案，粗磨料颗粒含量是受限制的以进一步改进自整修能力。例如，粗磨料包含的粗磨料颗粒不大于约50vol％，不大于40vol％，不大于30vol％，例如不大于约20vol％或甚至不大于约10vol％。在一个具体实施方案中，该粗磨料包括不小于约0.5vol％并且不大于约25vol％的粗磨料颗粒，例如在约1.0vol％与约15vol％之间的一个范围内的粗磨料颗粒，或具体是在约2.0vol％与约10vol％之间的一个范围内的粗磨料颗粒。
在用来进行晶体再取向的有角度的材料去除过程中，总体上从该第一外部主表面上去除的材料不小于约200微米，以限定该修整的第一外部主表面。其他的实施方案可取决于所希望的取向来去除更大量的材料，例如不小于约300微米，或不小于约400微米的材料。典型地，为了限定该修整的第一外部主表面而被去除的材料的量是不大于约700微米。应当认识到，当提到被去除的材料的量时，因为有角度的材料去除过程能够从该表面的不同部分上去除不同量的材料，所以这些值代表从该单晶体的一部分表面上去除的材料的最大的量值。
在步骤111完成有角度的材料去除过程以限定一个修整的第一外部主表面之后，该过程在步骤113通过对该初始第二外部主表面进行表征而继续。如以上所描述的，总体上该初始第二外部主表面具有一个与该第一外部主表面相对的主平面或表面。表征该初始第二外部主表面可以根据以上描述的与表征该初始第一外部主表面有关的过程来进行。可替代地，因为该单晶体的晶体取向通过表征该初始第一外部主表面可以是已知的，并且基于该初始表征可以计算并且调整该取向偏离角，表征该初始第二外部主表面可以是一个任选的过程。
因此，在步骤113该初始第二外部主表面的任选的表征之后，该过程在步骤115通过从所述初始第二外部主表面上去除材料以限定一个修整的第二外部主表面而继续。如应当理解的，从该第二外部主表面上去除材料以限定一个修整的第二外部主表面可以包括如以上所描述的根据步骤111的那些过程。值得注意地，该单晶体相对于一个研磨表面可以是有角度的，这样使得材料以一个角度从该初始第二外部主表面上被去除以限定一个修整的第二外部主表面，由此对该单晶体进行晶体再取向并且改变该取向偏离角。
具体地关于这些取向偏离角，总体上在进行从初始第一和初始第二外部主表面两者上去除材料之前，该单晶体的取向偏离角总体上是大于约0.05°。根据一个实施方案，这些取向偏离角在材料去除过程之前是较大的，例如大于约0.1°，或大于约0.2°，或甚至大于约0.3°。然而，在进行了材料去除过程以便限定修整的表面并且完成该晶体再取向之后，该取向偏离角可以被减小，这样使该取向偏离角不大于约0.05°。其他实施方案具有在材料去除之后更小的取向偏离角，例如不大于约0.04°，不大于约0.03°，或甚至不大于约0.02°。
这样，去除材料以便限定修整的第一外部主表面和修整的第二外部主表面总体将一个或多个取向偏离角改变了不小于约0.01°的一个德尔塔(Δ)值。其他的实施方案能够将该取向偏离角改变一个更大的德尔塔，例如不小于约0.05°，或不小于0.1°，或不小于约0.2°，或甚至不小于约0.5°。总体上讲，一个或多个取向偏离角的改变是不大于约10°，并且更具体是不大于约5°。
再次参见图1，在从该片的两个主表面上去除材料之后，该过程在步骤117通过去除该片的芯部以去除一个盘而继续。总体上讲，该去芯过程以去除该盘可以包括一个切削过程。具体地讲，该切削过程可以利用一种磨料水喷射机加工操作以便从较大的片上去除一个或多个盘。可替代地，在另一个实施方案中，去除芯部的操作可以包括一个芯部钻削操作，其中该芯部钻削操作是一个超声波辅助的芯部钻削操作。如应理解到，从该单晶材料片去除的所述盘将具有如该处理的片的相同的晶体取向。
可以从较大片的单晶材料上去除一个或多个盘。一个盘总体上描述了一个单晶物品，该单晶物品具有一个大致圆形的外周边以及一个第一主表面与一个第二主表面，使多个侧表面在该第一主表面与第二主表面之间延伸并且连接该第一主表面与第二主表面。应当理解到，这些盘可以形成晶圆片，就是说，一个盘可以是一个晶圆片，或可替代地，一个盘可以随后被处理以形成多个晶圆片。
应当理认识到，在去除这些盘之前或去除这些盘之后，这些剩余的单晶体可以经受进一步的处理以使这些物品适合于使用。典型地，进一步处理可以包括多个额外的研磨过程，例如，一个精细研磨操作、精研操作或抛光操作。在这种精细研磨操作过程中，在以前的粗研磨操作(例如，有角度的材料去除操作)过程中形成的划痕被去除。这样，该精细研磨操作去除了不大于约200微米的材料。其他精细研磨操作可以去除更少，例如不大于约100微米，或不大于约50微米，或甚至不大于约25微米。然而，总体上讲，该精细研磨操作去除不小于约10微米的材料。
典型地，在这些精加工操作之后，这些单晶体还可以经受一个应力消除过程。此类过程可以包括一个蚀刻或退火过程。此外，可以进行进一步的处理，如抛光以确保适当的几何形状。典型地，这些抛光操作包括使用游离磨料，例如一个CMP过程。
参见图2，在此提供了一个流程图，该流程图展示了根据另一个过程用于形成一个晶体再取向的单晶体的过程。具体地讲，图2是针对单晶材料的多个盘进行晶体再取向的一个过程，这些盘随后可以被形成一个或多个晶圆片，如与图1相反，图1是涉及对单晶材料的一片进行晶体再取向，从该片上随后切芯得到多个盘。因此，这些处理步骤总体上是相同的，除了这些盘是在该过程的早期从这些单晶片上切芯，并且各个盘要单独地经受一次材料去除操作。如在图2中可见，步骤201、203、205和207是与图1中所采取相同的步骤。因此，在对该片进行初始平面化、表征该片的侧面、从该片的侧面上去除材料以使该片的侧面与一个基准平面对齐、并且去除一个皮层之后，在步骤209多个盘可以从该单晶材料片上切芯而成。在步骤209将该片切芯以去除一个盘之后，该过程以如根据图1所描述的相同的方式继续。这样，步骤211-217是相同的，除外它们是在多个盘上而不是在多个片上的。
具体地关于一个盘的几何形状，总体上该盘具有一个大致圆形的外周。此外，该盘总体上具有不小于约7.5cm的直径。根据另一个实施方案，该盘的直径可以是更大的，例如不小于约8cm或9cm，或甚至不小于约10cm。典型地，该盘的直径是不大于约30cm。
总体上讲，在去除材料之前，一个盘的厚度是不大于约10mm。其他的实施方案可以利用具有更薄的外形的一个盘，这样在从两个主外部表面上去除材料之前该厚度是不大于约5mm，或不大于约2.5mm，或甚至不大于约0.5mm。
图3A-3D展示了一个单晶盘通过材料去除过程进行处理的透视图。参见图3A，一个盘301被放置在包括多个部分的一个工作台303上。值得注意地，工作台303包括一个部分305，该部分是在材料去除操作过程中协助该盘旋转的可旋转部分。工作台303进一步包括一个第一倾斜部分307，该部分能够使该叠置的盘围绕一条轴线308而倾斜。该工作台进一步包括一个第二倾斜部分309，该部分协助使盘301围绕一条轴线311而倾斜。值得注意地，轴线308和311是在平行于该盘的平面的方向上延伸的正交轴线。这样一种安排实现了盘301的倾斜，以用于经过360度的旋转相对于多个角度有选择性的去除材料。值得注意地，倾斜部分307和309具有间隔倾斜的能力，这样使倾斜的每个间隔是不大于约0.025度，并且更典型地是不大于约0.02度。其他的工作台可以利用更大的精度，这样每个倾斜间隔是不大于约0.01度。
参见图3B，它展示了相对于一个研磨装置315的在工作台303上的盘301的透视图。如所展示的，在该盘以选定的角度被倾斜之后，可以开始从盘301的初始第一外部主表面上去除材料。如以上所述，一个这种用于材料去除的过程是一个研磨过程，并且因此一个研磨装置315是与盘301相接合的。值得注意，除了研磨装置315被旋转外，工作台303和盘301也可以被旋转。根据一个实施方案，研磨装置315和工作台303是以相反的方向旋转。除了旋转运动外，该工作台还可以在一个方向上沿着轴线317平移，并且更具体地，工作台303和盘301可以沿着轴线317来回地往复运动。
图3C展示了盘301被翻转以显露出该初始第二外部主表面。在从该初始第一外部主表面上去除材料以限定一个修整的第一外部主表面之后，盘301可以在工作台303上被翻转以从该初始第二外部主表面上初步去除材料。如应当认识到，在形成该修整的第一外部主表面之后，该表面是有角度并是适当取向的，这样，一旦将盘301翻过来，则可以在该第二外部主表面上完成一个材料去除过程而不用另一个表征步骤。
参见图3D，在盘301被翻转之后，盘301的一个初始第二外部主表面被显露以用于材料去除过程。如所展示的并根据一个实施方案，这种材料去除过程再一次结合了一个研磨操作。然而，如所展示的，因为盘301的初始第一外部主表面如以上所述已经被修整并且盘301的取向已经相对于所修整的第一外部主表面被改变，所以一旦研磨该初始第二外部主表面，则盘301可能不需要被倾斜。在这个操作过程中，该初始第二外部主表面要经受一个研磨操作以修整该初始第二外部主表面的晶体取向并且使该第二外部主表面基本上与由该修整的第一外部主表面所限定的平面相平行。
图4A-4F提供了一种替代的材料去除操作的视图。参见图4A，该图是叠置在一个工作台402上的一个单晶体的俯视图，该工作台具有一个可旋转部分403以及适合用于使工作台402围绕一条倾斜轴线406倾斜的多个倾斜能力405。因此，在该第一初始外部主表面处表征单晶体401并且确定该取向偏离角之后，单晶体401可以被放置在工作台402上并且在其上定向。如图4A中所展示，在材料去除步骤之一第一步骤包括使用可旋转部分403来旋转工作台401上的单晶体401直到单晶体401相对于倾斜轴线406被令人希望地定向。
参见图4B，该图提供了在工作台402上的单晶体401的侧视图。在对在工作台401上的单晶体401进行旋转之后，单晶体401可以通过经由倾斜能力405使该工作台倾斜而被进一步取向以用于有角度的材料去除过程。如所展示的，单晶体401可以围绕倾斜轴线406被倾斜，如在图4B中所展示的，该倾斜轴线是垂直于Z方向并且与X方向同轴的。单晶体401的倾斜使单晶体成一角度，这样使垂直于由该初始第一外部主表面所限定的平面的方向407是与Z方向不共轴的，因此协助有角度的材料去除过程以及单晶体401的晶体的取向相对于单晶体401的表面的变化。
图4C展示了经受材料去除过程之后的在工作台402上的单晶体401的侧视图。值得注意，在通过完成一个适当的旋转以及倾斜过程来对单晶体401来定向之后，可以开始材料去除过程。如以上所述，一个适合的材料去除过程包括一个研磨过程。如在图4C中所展示的，进行研磨过程，这样以相对于由初始第一外部主表面所限定的平面的一个角度来去除该初始第一外部主表面，由此限定一个修整的第一外部主表面408。因此，单晶体401将被成形为使得该单晶体的一部分具有不同于该单晶体的其他部分的截面厚度。
图4E展示了在工作台402上的单晶体401的侧视图。具体地讲，在去除材料以限定修整的第一外部主表面408之后，工作台402可以被恢复到其原始的、没有被倾斜的位置。在这个位置中，单晶体401可以被翻转，这样使修整的第一外部主表面408是与工作台402相接触并且将相对的主表面(即，初始第二外部主表面409)显露以用于一个材料去除过程。根据这个具体实施方案，单晶体401相对于该初始第二外部主表面的适合的晶体取向可以不要求一个表征过程或一个倾斜过程，因为该第一外部主表面已经被修整并且已经开始了相对于该第一表面的令人希望的晶体再取向。
参见图4F，该图展示了在完成一个有角度的材料去除过程之后在工作台402上的单晶体401的侧视图。如所展示的，该初始第二外部主表面已经被去除并且形成了一个修整的第二外部主表面410。该修整的第二外部主表面410限定了一个平面，该平面平行于由该修整的第一外部主表面408所限定的平面。
图4F是在处理了两个用于晶体再取向的主表面之后的一个单晶体401的截面视图。值得注意地，所展示的单晶体401具有一个修整的第一外部主表面408、一个修整的第二外部主表面410以及成角度的侧面412和413。应当理认识到，由于对这些主表面的有角度的材料去除过程，侧面412和413可呈现出一个角度给予该单晶体一个平行四边形类型的截面形状。根据一个实施方案，在形成该修整的第一和第二外部主表面408和410之后，单晶体401的侧面412和413可以经受一个材料去除过程，例如一个研磨过程，以使这些侧面垂直于这些主表面。如图4F所展示的，阴影部分显示了在这一过程中从这些侧面上典型地被去除的体积。
具体地关于单晶材料的类型，根据一个实施方案，用于晶体再取向的一个适合的单晶体可以包括一个蓝宝石单晶。这样，图5展示了一个蓝宝石单晶体501的俯视图。值得注意，单晶体501是一个盘的形状，并且更具体是适合于在其上形成电子器件的一个晶圆片的形状。虽然应当理认识到，多个蓝宝石单晶体可以具有不同的取向，例如一个a-平面取向、一个r-平面取向、一个m-平面取向或一个c-平面取向，图5所展示的实施方案展示了一个单晶蓝宝石晶片，该晶片具有一个总体上c-平面取向，因为单晶体501的顶表面502主要是由该晶体c-平面限定的。如进一步所展示的，单晶体501包括对应于该蓝宝石晶体的一个晶体c-平面的一个基准平面503，除了c-平面之外该基准平面还可以对应于另一个平面，例如a-平面、m-平面或r-平面。
为了更加清楚，在此提供了图6A-6D，这些图展示了一个蓝宝石单晶体以及多个取向偏离角(θc、θa和θm)，这些取向偏离角是相对于在该单晶体之内的具体晶体平面以及在该单晶体的表面中对应于这些平面的方向(或投影)。具体地讲，图6A展示了一个单晶体601的透视图，该单晶体具有代表三个方向(x、y和z)的第一组轴线，这三个方向分别对应于在单晶体601的初始第一外部主表面603之内的a、m和c晶体方向的投影。另外，图6A包括代表三个方向(a、m和c)的第二组轴线，这三个方向对应于在单晶体601之内的晶体方向(即，垂直于对应标记的晶体平面的方向)。图6A进一步展示了取向偏离角605、607和609，这些取向偏离角对应于在代表三个方向(x、y和z)的这些轴线与代表三个晶体方向(a、m和c)的这些轴线之间的差值。更具体地讲，这些取向偏离角605、607和609代表了在沿初始第一外部主表面603的多个投影与单晶体601之内的多个对应的晶体方向之间的取向偏离。
图6B是当沿着x轴线观察时单晶体601的截面视图。具体地讲，图6B展示了分别在z与y方向之间的取向偏离角605(也是倾斜角)和607。根据在此描述的实施方案，该单晶体可以经受一个材料去除过程以将初始第一外部主表面603变成一个修整的第一外部主表面611，该修整的第一外部主表面不平行于初始第一外部主表面603。如先前所描述的，该材料去除过程可以包括一个研磨过程，并且可以包括相对于一个研磨表面来使单晶体601的初始第一外部主表面倾斜。为了改变单晶体的晶体取向，并且具体地讲，为了改变分别与c-平面和m-平面相关的取向偏离角605和607，从单晶体601上去除材料以限定一个修整的第一外部主表面611。为了清楚以及说明目的，三角形区域612和613展示了有角度的材料去除过程并且具体地，区域612和613被去除以使初始第一外部主表面603被去除以限定一个修整的第一外部主表面611，该修整的第一外部主表面不平行于初始第一外部主表面603。一旦去除了材料并且形成修整的第一外部主表面611，则c-平面和m-平面相对于于修整的第一外部主表面611被再取向，并且因此相对于m-平面和c-平面的取向偏离的度数可以被改变。
参见图6C，在形成一个修整的第一外部主表面611之后，该y-轴线和m-平面方向共用同一向量。这样，可以完成相同的过程以使相对于x-轴线和a-平面方向的取向偏离角可以被改变。
图6D展示了当沿着y-轴线观察时蓝宝石单晶体601的截面视图。图6D展示了分别在z-轴线与x-轴线之间的取向偏离角605和609。前面的再取向形成的相对于y-轴线和m-平面垂直方向的修整的第一外部主表面611有效地重新限定了蓝宝石单晶体601的初始第一外部主表面。这样，蓝宝石单晶体601可以经受一个第二材料去除过程以完成一个晶体再取向并且通过表征和处理在x-轴线中该单晶体的表面来改变取向偏离角605和609。如所展示的，该蓝宝石单晶体可以经受一个材料去除过程，例如，研磨，其中修整的第一外部主表面611被相对于一个研磨表面而倾斜以便相对于该x-轴线来限定一个修整的第二外部主表面612。在例如研磨过程中，三角形的区域612和613被去除以使c-平面和a-平面被相对于修整的第二外部主表面612再取向并且因此相对于a-平面来改变取向偏离的度数。应当认识到，当研磨过程已经被描述为相对于两个不同的正交方向(即，y-轴线和x-轴线)中的每一个的单独研磨过程的一个多步骤过程时，该研磨过程可以被修改为如在此的实施方案中所说明的以实现在一个单独的研磨过程中的在多个方向上的晶体取向的变化。
参见图7，它展示了用于完成有角度的材料去除操作的一个系统。图7展示了一个表征模块701，该模块具有被连接到一个数据处理模块703的输入端上的一个输出端。该数据处理模块还包括连接到一个第一处理工作台705的输入端的一个第一输出端以及连接到一个第二处理工作台711的输入端上的一个第二输出端。
总体上讲，表征模块701包括一个x-射线枪以及用于表征一个单晶体的围绕一个表征工作台所定向的一个x-射线检测器。在表征该单晶体时，该表征模块产生对于该单晶体特定的表征数据707并且可以将表征数据707提供给数据处理模块703。表征数据707典型地包括与该晶体的取向有关的数据。根据一个实施方案，表征数据707可以包括以下的数据，即将同样由其物理外部表面所确定的单晶体的物理取向与一个晶体取向相联系的数据。在一个具体的实施方案中，表征数据707包括与识别该单晶体之内的一个基准平面有关的信息。在另一个实施方案中，表征数据707可以包括与相对于该单晶体的一个初始主要第一外部表面的多个取向偏离角有关的信息。
数据处理模块703接收表征数据707并且产生一个控制信号用于在一个选择的处理工作台控制有角度的材料去除操作。因为通过该系统可以实现多个有角度的材料去除操作，例如像用来形成一个基准平面的一次有角度的材料去除操作或用来改变一个初始第一外部主表面上的多个取向偏离角的一次有角度的材料去除操作，所以数据处理模块703可以被用来产生不同的控制信号。然后这些控制信号可以被送入适当的处理工作台(例如，705或711)中以执行适当的操作。
例如，在一个实施方案中，数据处理模块703从表征模块701接收表征数据707并且处理表征数据707以生成一个控制信号，该控制信号代表单晶体的当前取向与基于预定晶体取向的令人希望的取向之间的一个误差。该控制信号被送入该处理工作台以调整该处理工作台的取向。这样，在一个具体的实施方案中，控制信号709包括被送入第一处理工作台705中的数据，该第一处理工作台是适合于完成在该单晶体的第一外部主表面上的有角度的材料去除过程以改变至少一个取向偏离角。可替代地，在另一个实施方案中，数据处理模块703向第二处理工作台711提供一个控制信号713，该第二处理工作台包括适合于完成在该单晶体的一个侧表面上的有角度的材料去除操作的数据以限定一个基准平面或“平整面”。值得注意，这些过程是不同的并且可以要求不同的处理工作台连同不同的控制信号，因为在一个操作中，该单晶体的第一外部主表面被处理，而在另一个操作中，该单晶体的这些侧表面被处理。
总体上讲，经过数据处理模块703进行的表征数据707的处理可以通过硬件、固件或软件来完成。例如，该数据处理模块可以包括一个现场可编程门阵列(FPGA)，一个专用集成电路(ASIC)，或计算机可编程软件，或它们的一个组合。
参见图8，图7的指示区域715被更详细地展示出并且包括一个数据处理模块803的简图以及具有一个单晶体813的一个处理工作台809。该数据处理模块803包括一个内存805，该内存具有连接到一个表征模块的输出端上的一个输入端用于接收表征数据801的以及连接到一个数据处理器807上的一个输出端。内存805可以存储用于数据处理器807的指令以一旦接收表征数据801时进行检索，这样使数据处理器807可以处理该表征数据并且生成一个控制信号815以送入处理工作台809。如以上所描述的，表征数据801可以取决于所希望的处理而包括不同类型的数据，并且因此内存805和数据处理器807可以包括多个程序和运算法则用于将表征数据801适当地改变为一个控制信号815。
如所展示的，处理工作台809包括一个执行器811，该执行器具有连接到数据处理器807的一个输入端用于接收控制信号815。一旦接收到控制信号815，则该执行器基于控制信号815来调整处理工作台809的取向和一个叠置的单晶体813相对于一个研磨表面817的取向。根据一个实施方案，执行器811可以控制处理工作台809围绕一条第一轴线的倾斜，该第一轴线是在由处理工作台809的主表面所限定的平面中的。根据另一个实施方案，处理工作台809包括不只一个执行器以控制处理工作台809在多个方向上的移动。这样，在一个实施方案中，另一个执行器被用来控制处理工作台809在一条第二轴线中的倾斜，该第二轴线总体上与该第一轴线是正交的并且与其在同一平面内。根据另一个实施方案，处理工作台809可以包括被配置为从数据处理器807中接收一个控制信号的另一个执行器，这样使该执行器被配置为在该处理工作台的主表面的平面内使该处理工作台进行旋转。
如应理解的，多个控制信号可以被送入多个执行器中以控制该处理工作台在多个方向上的移动。这样，数据处理器803和处理工作台809可以包括多个额外的或插入的部件，如除所展示的那些之外的多种多路转换器和数字逻辑电路。此外，当这些实施方案已经证实改变了处理工作台809相对于一个研磨表面817的角度时，这些控制可以被用来改变研磨表面817相对于处理工作台809的角度，或可替代地，这些控制可以被用来同时控制该研磨表面和处理工作台809。
图9是用于改变一个单晶体的晶体取向的装置的透视图。图9包括叠置在一个工作台903上的一个单晶体901、移到在该工作台903上方并且指向单晶体901的一个x-射线枪905。如应当理解的，该工作台包括适合于进行一个有角度的材料去除过程的多种间隔倾斜能力。该装置进一步包括一个对应的检测器907，该检测器被放置来对从枪905生成的以及从单晶体901衍射的x-射线进行检测。该装置还结合了一个研磨表面909，例如一个研磨轮，该研磨表面叠置在单晶体901和工作台903上并且被配置为在一个研磨操作过程中接合该单晶体。这样一个装置协助多个过程的组合，如用于单晶体901的晶体再取向的表征和材料去除。此外，图9的装置允许再取向过程的改进的控制，因为该单晶体可以在有角度的材料去除操作之前、之间以及甚至之后进行表征。
实例
下面的表1提供了对于根据以下处理过程形成的21个样品的数据。二十一个单晶蓝宝石盘是从经过EFG方法长成的多个更大的单晶蓝宝石片上切芯而成。这些长成的单晶片中的每个具有来自一个选定的晶体取向(典型地是一个总体上c-平面取向)的大约+/-0.5度的取向偏离。这些片中的每个首先在视觉上检查缺陷，并且使用偏振光进行检查，并且然后使用x-射线表征方法。在检查了这些片之后，每个片被映射并且标记用于单晶蓝宝石盘的切芯操作以及移除。总体上讲，从每个单晶片上移除4个单晶盘。
在切芯操作之后，对每个单晶盘进行检查并且磨成大约2英寸的直径。每个单晶盘被清洗并且使用x-射线衍射进行表征以确定对应于该基准平整面的一个具体基准平面的取向。在选定的基准平面(例如，在蓝宝石单晶盘之中的a-平面)的识别之后，使用一个表面磨床在该单晶盘上形成平整面。
在形成该平整面之后，一个单晶盘被蜡装在一个平整的板上并且通过一个第一外部主表面的研磨进行清洗。在清洗了该样品之后，使用x-射线衍射来表征该单晶盘并且计算该第一外部主表面相对于一个预定的晶体朝向的取向。该单晶盘被固定在一个正弦板上并且该单晶盘相对于一个研磨表面的取向进行调整，这样使该单晶盘相对于一个研磨表面是有角度的。该单晶盘经受一个有角度的研磨操作。总体上讲，用于以下列出的每个样品的研磨操作取决于所要求的校正是在大约半小时与大约2小时之间。
在有角度的研磨操作之后，每个单晶圆盘的第一外部主表面使用x-射线衍射来表征。在表征过程中，这些单晶盘的某些取向偏离角被测量并且记录。如必要的话，这些单晶盘再一次经受有角度的研磨操作用于进一步修正。在处理了该第一外部主表面之后，这些盘被翻转过来，并且使用如在该第一外部主表面上所使用的相同的过程来修正该第二外部主表面。
在调整了该第二外部主表面的取向之后，每个样品都被双面研磨并且清洗。每个单晶盘的侧表面都被研磨边缘，并且这些圆盘被再一次清洗、退火、抛光、清洗并且再一次检查。
表1
以上的表1展示了根据以上描述的过程所处理的21个样品。每个蓝宝石样品具有一个总体上c-平面取向。相对于对应于在这些蓝宝石单晶盘之中的晶体平面的a-轴线和m-轴线的多个取向偏离角被测量并且提供在上表中。值得注意，相对于a-轴线和m-轴线的21个样品的平均取向偏离角是较低的(小于约0.05度)。此外，这些单晶片的原始取向是在一个选定的晶体方向之中的+/-0.5度。在研磨操作之后，相对于a-轴线和m-轴线的取向偏离角分别具有展示晶体再取向的-0.04度和0.01度的平均值。另外，21个样品的组合的角度具有展示一个接近的晶体取向(比+/-0.5度更接近)的0.1度的平均值。同样，当21个样品的标准偏差是0.05度时，在晶片到晶片的对比上的每个单晶盘的组合的取向偏离角被减小。相对于测量的角度的最大和最小值还展示了取向偏离的减小。
在此描述的实施方案提供了值得注意的优点。此处的这些实施方案描述了表征方法、取向处理和过程以及具体的研磨的过程和物品，所有这些的组合协助了对单晶体进行晶体再取向。此外，这种方法的组合是可扩展的，因为在此的一些过程是适合于处理大片单晶材料的，同时可替代地，多种过程的某些组合是适合于处理单晶材料的单独的盘或晶片。具体地讲，此处的这些实施方案协助了单晶体的生长后的晶体再取向，这种晶体再取向对于减少碎屑并且改进在其上形成的器件的品质是特别可取的。此外，在此提供的这些过程有助于制造厂家的机动性，如在单晶体物品已经长成之后单晶体可以被设计并且被调整至用于具体应用的最终用户规格。
以上披露的主题应被认为是说明性的，而非限制性的，并且所附的权利要求是旨在覆盖所有落在本发明的真正范围之内的此类变体、改进以及其他实施方案。因此，在法律允许的最大程度上，本发明的范围应由以下权利要求以及它们的等效物的最宽的可允许的解释所确定的，而不应被前述的详细说明所约束或限制。

Claims (14)

1.一种改变一个单晶体的晶体取向的方法，包括：
表征该单晶体的一个晶体取向；
计算在该单晶体的一个选择的晶体方向与沿该单晶体的一个初始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；
将该单晶体固定在一个位置上，该位置沿一条第一轴线相对于该单晶体的初始第一外部主表面是倾斜的，其中所述一条第一轴线由垂直于该单晶体的初始第一外部主表面的一个方向限定；并且
从该初始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；
其中，该单晶体在去除材料过程中沿所述第一轴线保持倾斜。
2.一种用于使一个单晶体进行晶体再取向的方法，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的取向相关联来表征该单晶体；
将该单晶体固定在一个位置上，该位置沿一条第一轴线相对于该单晶体的初始第一外部主表面是倾斜的，其中所述一条第一轴线由垂直于该单晶体的初始第一外部主表面的一个方向限定；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；
其中，该单晶体在去除材料过程中沿所述第一轴线保持倾斜。
3.如权利要求1所述的方法，其中在从该初始第一外部主表面上去除材料之前该取向偏离角是大于0.05°。
4.如权利要求1所述的方法，其中在从该初始第一外部主表面上去除材料之后该取向偏离角是小于0.05°。
5.如权利要求1所述的方法，其中在去除材料的过程中，该取向偏离角被改变了不小于0.01°的一个德尔塔(Δ)角。
6.如权利要求1或2所述的方法，其中该单晶体包括一种氧化铝。
7.如权利要求1或2所述的方法，其中该单晶体是蓝宝石。
8.如权利要求1或2所述的方法，其中表征进一步包括将一个选定的晶体平面与由该初始第一外部主表面所限定的一个平面进行比较、并且计算一个取向偏离角。
9.如权利要求8所述的方法，其中该单晶体包括蓝宝石并且该选定的晶体平面具有一个大致c-平面取向，该大致c-平面的取向包括以不大于5.0°的一个倾斜角偏离该c-平面的一个倾斜。
10.如权利要求1或2所述的方法，其中该单晶体包括一个片，其中该片的一部分具有一个大致多边形的轮廓，该轮廓具有多个相对的总体上矩形的面以及在这些相对的总体上矩形的面之间延伸并且连接它们的多个侧表面。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括在从该初始第一外部主表面上去除材料之前将该片的至少一个侧表面平面化。
12.如权利要求2所述的方法，其中，去除材料包括用粘结的磨料进行研磨。
13.如权利要求2所述的方法，其中将该单晶体固定在一个位置上进一步包括在平行于该初始第一外部主表面的一个平面中旋转该单晶体。
14.一种用于改变一个单晶体的晶体取向的装置，包括：
被配置为将该单晶体固定在一个位置上的一个工作台，该工作台包括围绕至少一条轴线的间隔倾斜能力，其中，所述位置沿一条第一轴线相对于该单晶体的初始第一外部主表面是倾斜的，所述一条第一轴线由垂直于该单晶体的初始第一外部主表面的一个方向限定；
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；以及
被配置为叠置并且与叠置在该工作台上的一个单晶体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；
其中，该单晶体在去除材料过程中沿所述第一轴线保持倾斜。
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