CN105171938B - c向蓝宝石晶棒a向平边的快速确定与加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种c向蓝宝石晶棒上a向平边的快速确定与加工方法，主要针对r向与平边位置有特殊要求的蓝宝石晶棒平边的加工。本发明通过在XRD衍射仪上安置一个辅助装置，首先找到一个r向，并在晶棒上标出所对应的位置，然后再标示出与其垂直的a向晶面位置，最后根据要求选定一个方向进行a向平边的加工。本发明简化了作业步骤，使操作更加简单，在保证所加工晶棒具有相同r向位置的同时，可以有效缩短加工周期，并显著提高后续加工的成品率，从而降低蓝宝石晶片的生产制造成本。

Description

c向蓝宝石晶棒a向平边的快速确定与加工方法

（一）技术领域

本发明涉及蓝宝石晶棒加工技术领域，具体涉及一种r向与平边位置由特殊要求的c向蓝宝石晶棒a向平边的快速确定与加工方法。

（二）背景技术

蓝宝石（Sapphire，又称白宝石，分子式为Al₂O₃）单晶是一种用途广泛的基片材料，是当前蓝、紫、白光发光二极管（LED）和蓝光激光器（LD）工业的首选基片（需首先在蓝宝石基片上外延氮化镓薄膜），也是重要的超导薄膜基片。

蓝宝石单晶是一种典型的各向异性晶体，不同方向上晶体性质不同，因此不同晶向的蓝宝石材料用途也不一样。蓝宝石晶体最常用的晶面主要有c、a、m和r面，其中a、m与c面垂直，相邻a面与m面间的夹角为30°，r面与c面间夹角为57°36′，r面与m面间夹角为32°24′。r面为蓝宝石晶体中的非极性面，因此r面在蓝宝石器件中的位置不同，蓝宝石器件的力学、热学、电学以及光学等性能将产生很大差异，这也将影响蓝宝石器件的后续加工性能、加工效率和加工成品率。为了使蓝宝石晶棒及后续蓝宝石制品的晶体结构一致，目前较常用的方法是在蓝宝石晶棒上加工一个a向面，作为加工成晶片后的定位边，使蓝宝石晶片的r向位置保持一致。

通常，c向蓝宝石晶棒a向平边的确定方法为：首先将晶棒放置在X射线衍射仪样品台上，通过旋转晶棒找到六个a向的位置，并将它们标示在晶棒端面上；然后找到晶棒上r向所在的位置，并将其标示在晶棒端面；最后根据要求的r面与平边a面的位置关系，选择一个a面进行平边加工。这种确定平边的方法工艺过程繁琐，需要先后进行a向和r向的检测，且每次检测之前均要对XRD衍射仪相应部位进行调位，检测过程效率低，检测时间较长。

（三）发明内容

本发明的目的在于提供一种r向相对平边位置一致的操作更简便、效率更高、定位准确的c向蓝宝石晶棒的a向平边确定及加工方法。

本发明的目的是这样实现的：通过在XRD衍射仪上安置一个辅助装置，首先找到一个r向，并在晶棒上标出所对应的位置，然后再标示出与其垂直的a向晶面位置，最后根据要求选定一个方向进行a向平边的加工；其具体工艺过程如下：

(1) 安放定向辅助装置：将一个中心轴与XRD衍射仪样品台平面成57°36′，与XRD衍射仪测量板平面成32°24′的斜面为空心半圆柱的直角梯形台安放在XRD衍射仪样品台上；

(2) XRD衍射仪调位：将XRD衍射仪的入射角和衍射角分别调整到r向的θ（12°48’）和2θ（25°36’）处；

(3) 放置晶棒：将端面为c面的蓝宝石晶棒放置在定向辅助装置的空心半圆柱内，使晶棒的中心轴平行于定向辅助装置的中心轴；

(4) 旋转晶棒：以晶棒的中心轴为中心旋转晶棒，旋转过程中晶棒的中心轴始终平行于定向辅助装置的空心半圆柱的中心轴；

(5) 检测r向：旋转晶棒，找到r面反射的X射线出现峰值的位置，并在晶棒上标示出来；

(6) 标示a面：将晶棒固定在r面反射的X射线出现峰值的位置，以晶棒中心轴为中心、沿晶棒圆周方向，在与r向逆时针方向相间90°或与r轴顺时针方向相间90°的位置，把相应的a面标示在蓝宝石晶棒端面c面上；

(7) 定位边加工：根据要求进行a向平边加工。

本发明开始测试之前，先把XRD衍射仪上的计数器调整到被测r晶面的理论2θ角（25°36’）位置，同时将入射角调整到12°48’位置。蓝宝石晶棒R向定向辅助装置为斜面为空心半圆柱面的直角梯形台，空心半圆柱的中心轴与XRD衍射仪样品台平面成57°36’，与XRD衍射仪测量板平面成32°24’。蓝宝石晶棒放置在定向辅助装置的空心半圆柱内后，晶棒的中心轴c轴平行于空心半圆柱的中心轴。确定r向后，以晶棒中心轴为中心、在与r轴逆时针方向相间90°或顺时针方向相间90°的位置，把相应的a面标示在蓝宝石晶棒端面上。

本发明的有益效果在于：

(1) 通过安放辅助装置，可在普通定向仪上快速、简便、准确地找到蓝宝石晶棒中的r向位置；

(2) 找到r向后，利用r面与a面的特殊位置关系在蓝宝石晶棒端面c面上标示a面，蓝宝石晶棒端面只有一个标示面，避免出现选错a面的问题；

(3) 平边确定及加工工艺过程简单，只需一次定向，就能准确找到所需a向平边的位置，简化了定向过程，显著缩短蓝宝石晶棒定位面加工所需时间；

(4) 加工平边后，晶棒内r向位置相同，可以显著提高后续加工的成品率，降低蓝宝石晶片的生产制造成本。

（四）附图说明

图1为蓝宝石晶体中各晶面在c面上的投影示意图；

图2为c向蓝宝石晶棒a向平边的快速确定与加工工艺流程图；

图3为XRD衍射仪调位后的位置关系示意图；

图4 为r向定向辅助装置的示意图；

图5为蓝宝石晶棒端面c面上标示r向和a面的示意图。

（五）具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为蓝宝石晶体中各晶面在c面上的投影示意图，当检测的r面为图中的r1时，所述的与r向具有特殊位置关系的平边a面为图1中与标示的a向垂直的左右两个边所在的平面。

结合图2，本发明实施例提供了一种c向蓝宝石晶棒a向平边的快速确定与加工方法。所述方法的工艺过程包括：

结合图3，S100，XRD衍射仪调位：将XRD衍射仪入射线10调整到与衍射仪上的测量板20的后面F1成12°48’夹角的位置，将计数器30的位置调整到与测量板20的后面F1成12°48’夹角的位置。

结合图4，S200，安置辅助装置：辅助装置40为斜面为空心半圆柱面的直角梯形台结构，空心半圆柱的中心轴与辅助装置40的底面F2成57°36’夹角，与辅助装置的前面F3成32°24’夹角，辅助装置40的高度与测量板20的高度相同，将辅助装置40平放在XRD衍射仪样品台50上，使辅助装置40的前面F3紧贴XRD衍射仪测量板20的后面F1。

S300，用XRD衍射仪检测一个r向：将c向蓝宝石晶棒放置在辅助装置40的空心半圆柱内，使晶棒的中心轴c轴平行与辅助装置40的空心半圆柱的中心轴，以晶棒的中心轴c轴为中心旋转晶棒，XRD衍射仪出现峰值时，即找到晶棒内一个r向。

结合图5，S400，在晶棒上标示所测得的r向位置：将晶棒固定在S300找到的r向，在c向蓝宝石晶棒的端面F4上标示r向投影位置；

结合图5，S500，在晶棒端面标示出a面所在位置：以晶棒中心轴为中心、在与r向逆时针方向相间90°或与r向顺时针方向相间90°的位置，把相应的a面Ⅰ或Ⅱ标示在蓝宝石晶棒端面F4上；

S600，根据r向要求选择a面：根据要求中所规定的r向与a向平边的位置关系，在S500中端面F4上标示的两个a面Ⅰ或Ⅱ中选择一个；

S700，a向平边的加工：沿着S600中选择的a面Ⅰ或Ⅱ进行平边加工。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于具有本发明所属领域基础知识的人员来讲，可以很容易对本发明进行变更和修改，这些变更和修改都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (1)

1.一种c向蓝宝石晶棒的a向平边确定及加工方法，其特征在于该方法包括在XRD衍射仪上安置一个辅助装置，首先找到一个r向，并在晶棒上标出所对应的位置，然后再标示出与其垂直的a向晶面位置，最后根据要求选定一个方向进行a向平边的加工；其具体加工方法如下：

(1) 安放定向辅助装置：将一个中心轴与XRD衍射仪样品台平面成57°36′，与XRD衍射仪测量板平面成32°24′的斜面为空心半圆柱的直角梯形台安放在XRD衍射仪样品台上；

(2) XRD衍射仪调位：将XRD衍射仪的入射角和衍射角分别调整到r向的θ，12°48’和2θ，25°36’处；

(3) 放置晶棒：将端面为c面的蓝宝石晶棒放置在定向辅助装置的空心半圆柱内，使晶棒的中心轴平行于定向辅助装置的中心轴；

(4) 旋转晶棒：以晶棒的中心轴为中心旋转晶棒，旋转过程中晶棒的中心轴始终平行于定向辅助装置的空心半圆柱的中心轴；

(5) 检测r向：旋转晶棒，找到r面反射的X射线出现峰值的位置，并在晶棒上标示出来；

(6) 标示a面：将晶棒固定在r面反射的X射线出现峰值的位置，以晶棒中心轴为中心、沿晶棒圆周方向，在与r向逆时针方向相间90°或与r轴顺时针方向相间90°的位置，把相应的a面标示在蓝宝石晶棒端面c面上；

(7) 定位边加工：根据要求进行a向平边加工。