(57)【要約】本発明のスピネル組成物は、式Mg1-wαwAlx-yβyOzを有する単結晶格子を含み、上記式中、wは0よりも大きく且つ1未満であり、xは2よりも大きく且つ約8未満であり、yはx未満であり、zは約4以上且つ約13以下であり、αは、2価マグネシウムよりも大きなイオン半径を有する2価カチオン元素であり、そしてβは3価アルミニウムよりも大きなイオン半径を有する3価カチオン元素である。単結晶格子は4面体位置及び8面体位置を有し、そして該マグネシウム及びαの大部分が4面体位置を占めている。一つの態様の場合、マグネシウム、α及びβの量に対するアルミニウムのモル比を、単結晶格子の成長中に制御し、これによりIII-V材料のへテロエピタキシャル成長に好適なスピネル基板を形成することができる。本発明の方法は、スピネル組成物の単結晶格子を形成することを含む。複合材料は、スピネル組成物層と、スピネル層表面に位置するIII-V層とを含む。複合材料の形成方法は、へテロエピタキシャル技術を用いてスピネル組成物表面上にIII-V層をデポジットすることを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
式Mg1-wαwAlx-yβyOzを有する単結晶格子を含むスピネル組成物であって、上記式中、wは0よりも大きく且つ1未満であり、xは2よりも大きく且つ約8未満であり、yはx未満であり、zは約4以上且つ約13以下であり、αは、2価マグネシウムよりも大きなイオン半径を有する2価カチオン元素であり、そしてβは、3価アルミニウムよりも大きなイオン半径を有する3価カチオン元素であり、前記格子は4面体位置及び8面体位置を有し、そして該マグネシウム及びαの大部分が4面体位置を占めていることを特徴とする、スピネル組成物。
【請求項２】
αが、カルシウム、コバルト、チタニウム及び亜鉛から成る群から選択された1つ以上の元素である、請求項1に記載のスピネル組成物。
【請求項３】
αがカルシウムである、請求項2に記載のスピネル組成物。
【請求項４】
αがZn2+である、請求項2に記載のスピネル組成物。
【請求項５】
Wが約0.02〜約0.95の範囲内にある、請求項1に記載のスピネル組成物。
【請求項６】
βが、スカンジウム、ガリウム、クロム及び鉄から成る群から選択された1つ以上の元素である、請求項1に記載のスピネル組成物。
【請求項７】
βがスカンジウムである、請求項1に記載のスピネル組成物。
【請求項８】
yが約0.02よりも大きく且つ約2未満の範囲内にある、請求項1に記載のスピネル組成物。
【請求項９】
zが約4である、請求項1に記載のスピネル組成物。
【請求項１０】
xが約4であり、そしてzが約7である、請求項1に記載のスピネル組成物。
【請求項１１】
xが約6であり、そしてzが約10である、請求項1に記載のスピネル組成物。
【請求項１２】
さらにドーパントを含む、請求項1に記載のスピネル組成物。
【請求項１３】
該ドーパントが、コバルト、チタニウム、スカンジウム及びクロムから成る群から選択される、請求項12に記載のスピネル組成物。
【請求項１４】
該格子の平均単位格子寸法が約7.9Å〜約9.0Åの範囲内にある、請求項1に記載のスピネル組成物。
【請求項１５】
a)  式Mg1-wαwAlx-yβyOzを有する単結晶格子を含むスピネル層であって、上記式中、wは1未満であり、xは2よりも大きく且つ約8未満であり、yはx未満であり、zは約4以上且つ約13以下であり、αは、2価マグネシウムよりも大きなイオン半径を有する2価カチオン元素であり、そしてβは3価アルミニウムよりも大きなイオン半径を有する3価カチオン元素であり、前記格子は4面体位置及び8面体位置を有し、そして該マグネシウム及びαの大部分が4面体位置を占めているスピネル層；および
b)  該スピネル層の表面のところにあるIII-V層であって、該窒化物層が、元素周期表のIII族元素及びI族元素から成る群から選択された1つ以上の元素から成るIII-V材料の結晶格子を含んでいるIII-V層、
を含んでなる複合材料。
【請求項１６】
該III-V層が、GaN、AlGaN及びInGaNから成る群から選択される、請求項15に記載の複合材料。
【請求項１７】
該スピネル層と該III-V層との格子不整合が約13%未満である、請求項16に記載の複合材料。
【請求項１８】
αが、カルシウム、コバルト及びチタニウムから成る群から選択された1つ以上の元素である、請求項17に記載の複合材料。
【請求項１９】
βが、スカンジウム、ガリウム、クロム及び鉄から成る群から選択された1つ以上の元素である、請求項18に記載の複合材料。
【請求項２０】
wが0であり、βがスカンジウムであり、そして該窒化層がGaNである、請求項19に記載の複合材料。
【請求項２１】
該スピネル層と該窒化層との格子不整合が約8.5%未満である、請求項20に記載の複合材料。
【請求項２２】
該スピネル層と該窒化層との格子不整合が約5%未満である、請求項21に記載の複合材料。
【請求項２３】
該スピネル層がさらにドーパントを含む、請求項15に記載の複合材料。
【請求項２４】
該ドーパントが、コバルト、チタニウム、スカンジウム、クロム及び亜鉛から成る群から選択される、請求項23に記載の複合材料。
【請求項２５】
該ドーパントがTi4+-Ti3+イオン対である、請求項24に記載の複合材料。
【請求項２６】
単結晶格子を有するスピネル組成物の形成方法であって：
a)  マグネシウム、アルミニウム、酸素、及び、2価マグネシウムよりも大きなイオン半径を有する2価カチオンである元素αを含む溶融物を形成し(ここで、マグネシウム:α;アルミニウム:酸素のモル比が(1-w):w:x:zであり、前記式中wは0よりも大きく且つ約1未満であり、xは約2よりも大きく且つ約8未満であり、そしてzは約4以上且つ約13以下である)；
b)  該溶融物中にスピネル種子結晶を浸漬し；そして
c)  約2〜約12回転/分の範囲の速度で該種子結晶を回転させる一方、約1.00mm/時〜約2.54mm/時の範囲の速度で該溶融物から該種子結晶を引き出し、これにより前記単結晶格子を形成する
各工程を含むことを特徴とする、単結晶格子を有するスピネル組成物の形成方法。
【請求項２７】
該元素αが、カルシウム、コバルト及びチタニウムから成る群から選択された1つ以上の元素である、請求項26に記載の方法。
【請求項２８】
該要素αがカルシウムである、請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
該溶融物がさらに元素βを含み、該βが、3価アルミニウムよりも大きなイオン半径を有する3価カチオンである、請求項26に記載の方法。
【請求項３０】
βが、スカンジウム、ガリウム、クロム及び鉄から成る群から選択された1つ以上の元素である、請求項29に記載の方法。
【請求項３１】
βがスカンジウムである、請求項30に記載の方法。
【請求項３２】
さらに、該スピネル組成物を劈開することにより平らな表面を形成する工程を含む、請求項26に記載の方法。
【請求項３３】
さらに、該平らな表面を研磨する工程を含む、請求項32に記載の方法。
【請求項３４】
複合材料の形成方法であって：
a)  マグネシウム、アルミニウム、酸素、及び、2価マグネシウムよりも大きなイオン半径を有する2価カチオンである元素αを含む溶融物を形成し(ここで、マグネシウム:α;アルミニウム:酸素のモル比が(1-w):w:x:zであり、前記式中wは0よりも大きく且つ約1未満であり、xは約2よりも大きく且つ約8未満であり、そしてzは約4以上且つ約13以下である)；
b)  該溶融物中にスピネル種子結晶を浸漬し；
c)  約2〜約12回転/分の範囲の速度で該種子結晶を回転させる一方、約1.00mm/時〜約2.54mm/時の範囲の速度で該溶融物から該種子結晶を引き出し、これにより前記単結晶格子を形成し；そして、
d)  該単結晶格子の表面上に、元素周期表のIII族元素及びV族元素から成る群から選択された1つ以上の元素の窒化物の結晶格子を含むIII-V格子層をデポジットし、これにより前記複合材料を形成する
各工程を含むことを特徴とする、複合材料の形成方法。
【請求項３５】
該窒化物格子層が、GaN、AlGaN及びInGaNから成る群から選択される、請求項34に記載の方法。
【請求項３６】
さらに、該III-V格子層をデポジットする前に該スピネル単結晶格子を劈開することにより、平らな表面を形成する工程を含み、そして該平らな表面上に該窒化物格子層がデポジットされる、請求項35に記載の方法。
【請求項３７】
さらに、該窒化物格子層をデポジットする前に該平らな表面を研磨する工程を含む、請求項36に記載の方法。
【請求項３８】
該元素αが、カルシウム、コバルト及びチタニウムから成る群から選択された1つ以上の元素である、請求項37に記載の方法。
【請求項３９】
該元素αがカルシウムである、請求項38に記載の方法。
【請求項４０】
該元素αが亜鉛である、請求項38に記載の方法。
【請求項４１】
該溶融物がさらに元素βを含み、該βが、3価アルミニウムよりも大きなイオン半径を有する3価カチオンである、請求項37に記載の方法。
【請求項４２】
βが、スカンジウム、ガリウム、クロム及び鉄から成る群から選択された1つ以上の元素である、請求項41に記載の方法。
【請求項４３】
βがスカンジウムである、請求項42に記載の方法。
【請求項４４】
wが0であり、βがスカンジウムであり、そして該III-V格子層がGaNである、請求項37に記載の方法。
【請求項４５】
該III-V格子層が、へテロエピタキシャル・デポジションによってデポジットされる、請求項44に記載の方法。
【請求項４６】
用いた該スピネルの組成により、該スピネル単結晶格子層と該III-V格子層との格子不整合を約8.5%未満にする、請求項45に記載の方法。
【請求項４７】
用いた該スピネルの組成により、該スピネル単結晶格子層と該III-V格子層との格子不整合を約5%未満にする、請求項46に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、2002年4月3日付けの米国特許出願第10/115,719号の継続出願である。上記明細書の教示内容を引用することにより本明細書中に組み入れる。
【背景技術】
【０００２】
III族元素及びV族元素の単結晶窒化物材料を基材とする半導体は、例えば発光ダイオード(LED)、レーザー・ダイオード(LD)、ディスプレイ、トランジスタ及び検出器のようなデバイスにとって理想的である。窒化物半導体は、高い効率、例えば1〜10カンデラ(cd.)を必要とする短波長域(UV、青、緑、黄)の発光デバイスにとって特に有用である。ウルツ鉱結晶構造及び直接エネルギー・バンドギャップを有する窒化ガリウム(GaN)及び関連材料、例えばAlGaN、InGaN及びこれらの合金が、上述のデバイスのための最も実現性の高い材料の例である。
【０００３】
単結晶窒化物材料の調製は技術的に難しい。現行の手順は一般に、基板、例えばSiC(炭化硅素)、Al2O3(サファイア又はコランダム)及びMgAl2O4(スピネル)上に、所期結晶を薄膜としてデポジットするエピタキシャル技術の適用を含む。最も一般的な基板はサファイアである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サファイア基板はその他の基板と同様に、窒化物膜との格子不整合による応力の問題を有する。この応力は、膜エピタキシー、例えば亀裂及びウェハーの反りを引き起こすおそれがある。ウェハーの反りにより、一般に、直径50nmよりも大きなサファイア・ウェハーが使用できなくなる。サファイアに対するGaNの格子不整合は13%である。スピネルに対するGaNの格子不整合は9.5%である。
【０００５】
従って、エピタキシャル・デポジションに際して基板がはらむ上述の問題、例えば格子不整合を著しく低減するか又は排除する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、13族元素及び15族元素の窒化物を成長させるのに使用するためのスピネル組成物、スピネル組成物及び窒化物を含む複合材料組成物、スピネル組成物の形成方法、ならびに複合組成物の形成方法に関する。
【０００７】
本発明のスピネル組成物は、式Mg1-wαwAlx-yβyOzを有する単結晶格子を含み、上記式中、wは0よりも大きく且つ1未満であり、xは2よりも大きく且つ約8未満であり、yはx未満であり、zは約4以上且つ約13以下であり、αは、2価マグネシウムよりも大きなイオン半径を有する2価カチオン元素であり、そしてβは3価アルミニウムよりも大きなイオン半径を有する3価カチオン元素である。単結晶格子は4面体位置及び8面体位置を有し、そして該マグネシウム及びαの大部分が4面体位置を占めている。
【０００８】
本発明の複合材料は、上記組成物を有するスピネル層と、スピネル層の表面に位置するIII-V層とを含む。III-V層は、元素周期表のIII族及びV族から選択される1つ以上の元素から成る材料の結晶格子を含む。
【０００９】
本発明の方法はスピネル組成物の単結晶格子を形成することを含む。マグネシウム、アルミニウム、酸素、及び、2価マグネシウムよりも大きなイオン半径を有する2価カチオンである元素αを含む溶融物を形成し(マグネシウム:α;アルミニウム:酸素のモル比が(1-w):w:x:zであり、前記式中wは0よりも大きく且つ約1未満であり、xは約2よりも大きく且つ約8未満であり、そしてzは約4以上且つ約13以下である)；該溶融物中にスピネル種子結晶を浸漬し；そして、約2〜約12回転/分の範囲の速度で該種子結晶を回転させる一方、約1.00mm/時〜約2.54mm/時の範囲の速度で該溶融物から該種子結晶を引き出し、これにより該単結晶格子を形成する。
【００１０】
さらに別の態様の場合、本発明の方法は、上記スピネル組成物を形成し、次いで、該単結晶格子の表面上に、元素周期表のIII族元素及びV族元素から成る群から選択される1つ以上の元素から成るIII-V材料の結晶格子を含む窒化物格子層であるIII-V格子層をデポジットし、これにより前記複合材料を形成することを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明はいくつかの利点を有する。例えば、スピネル組成物とIII-V材料との格子不整合は総体的に著しく低減される。さらに、優れた品質を有するIII-V結晶を形成することができる。本発明のスピネル組成物の、マグネシウムに対するアルミニウムの比はしばしば、等しい量のドーパントを有するスピネル(MgAl2O4)におけるその比よりも大きい。マグネシウムに対するアルミニウムの比が比較的高いにもかかわらず、大部分又は事実上全てのマグネシウム及びドーパントは、結晶の4面体位置だけを占める。また、本発明の組成物は総体的に、低温、例えば約8 Kelvin(K)で比較的安定である。スピネルの結晶構造をその標準的な構造から離脱するように改変することにより、格子パラメータをよりフレキシブルに変化させることができ、ひいては、窒化物成長プロセスに対する不整合条件を改善するより良い機会が提供される。内部応力の制御はストレートなスピネルにおけるよりも容易である。これらの組成物は赤外吸収を可能にするドーパントによるドーピングを可能にし、ひいては、窒化物デポジション・プロセス中の熱管理を改善する。
【００１２】
本発明のスピネル組成物は、例えばレーザー・システムのための光学窓素子として、及びその他の用途、例えば広範囲にわたる温度の監視のための光導体として、また、遷移金属元素及び希土類元素でドーピングされる場合には高出力レーザー・ホストとして用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の特徴及びその他の詳細をより具体的に以下に説明し、特許請求の範囲で指摘する。言うまでもなく、本発明の具体的な態様は一例として示すものであり、本発明を限定するものではない。本発明の範囲を逸脱することなしに、本発明の主な特徴を種々の態様において用いることができる。
【００１４】
本発明の第1の態様はスピネル組成物に関する。スピネル組成物は、式Mg1-wαwAlx-yβyOzを有する単結晶格子を含み、前記式中、wは0よりも大きく且つ1未満であり、xは2よりも大きく且つ約8未満であり、yはx未満であり、zは約4以上且つ約13以下である。
【００１５】
「1:2スピネル」とは、xが約4である態様を意味する。「1:3スピネル」とは、xが約6である態様を意味する。好ましくは、yは約0よりも大きく且つ約2未満である範囲内にある。より好ましくは、yは約0.02よりも大きく且つ約1.0未満である範囲内にある。好ましくは、zは約4以上且つ約8以下である。より好ましくは、zは約4である。好ましい態様の場合、xは約4であり、そしてzは約7である。別の好ましい態様の場合、xは約6であり、そしてzは約10である。
【００１６】
単結晶格子において、αは、2価マグネシウムよりも大きなイオン半径を有する2価カチオン元素である。好ましくは、αはカルシウム、コバルト及びチタニウムから成る群から選択される1つ以上の元素である。好ましい態様の場合、αはカルシウムである。
【００１７】
単結晶格子において、βは、3価アルミニウムよりも大きなイオン半径を有する3価カチオン元素である。好ましくは、βはスカンジウム、ガリウム、クロム及び鉄から成る群から選択される1つ以上の元素である。好ましい態様の場合、βはスカンジウムである。
【００１８】
単結晶格子は4面体位置及び8面体位置を有している。好ましくはマグネシウム及びαの大部分が4面体位置を占めている。より好ましくは、マグネシウム及びαの全てが4面体位置を占めている。
【００１９】
単結晶格子は任意には1つ又は2つ以上のドーパントを含む。典型的には、本発明のスピネル組成物中のドーパント・イオンの量は、約0.02原子百分率よりも大きい。好ましくは、存在するドーパント・イオンの量は、単結晶格子の約0.02〜約3.0原子量%の範囲内にある。好ましくは、ドーパントは遷移金属又は希土類である。より好ましくは、ドーパントはコバルト、チタニウム及びスカンジウムから選択される。さらにより好ましくは、ドーパントはTi4+-Ti3+イオン対である。
【００２０】
スピネル組成物の平均単位格子寸法は、約7.9Å〜約8.4Åの範囲内にある。一般に、単結晶格子の単位格子寸法は約8.085Å未満となる。好ましい態様の場合、単位格子寸法は約7.970Å〜約8.083Åである。
【００２１】
スピネルを劈開又は切断することにより、平らな表面を形成することができる。一つの態様の場合、スピネル組成物を切断又は劈開することにより、直径が約50〜100mmの範囲にあり、そして厚さが約0.25〜0.5mmの範囲にあるディスクを形成することができる。一つの態様の場合、スピネルは研磨される。スピネル組成物を劈開、切断及び研磨する方法は、Marinescu, I.D.他著「Handbook of ceramic grinding and polishing: Properties, processes, technology, tools and typology (Norwich, NY:William Andrew Publishing)(2000)に見いだすことができる。この文献の教示内容全体を引用することにより本明細書中に組み入れる。
【００２２】
本発明の別の態様は、スピネル組成物の形成方法に関する。スピネル組成物の単結晶格子の形成方法は、マグネシウム、アルミニウム、酸素、及び元素α、及び任意には元素βを含む溶融物を形成する。αは2価マグネシウムよりも大きなイオン半径を有する2価カチオンであり、マグネシウム:α;アルミニウム:酸素のモル比は(1-w):w:x:zであり、前記式中wは0よりも大きく且つ約1未満であり、xは約2よりも大きく且つ約8未満であり、そしてzは約4以上且つ約13以下である。好ましくは、βは3価アルミニウムよりも大きなイオン半径を有する3価カチオン元素である。
【００２３】
該溶融物中にスピネル種子結晶を浸漬する。一つの態様の場合、スピネル種子(MgAl2O4)の主軸は<111>軸に沿って配向されている。好ましくは、スピネル種子は円筒形である。約2〜約12回転/分の範囲の速度で種子結晶を回転させる一方、約1.00mm/時〜約2.54mm/時の範囲の速度で溶融物から種子結晶を引き出し、これにより単結晶格子を形成する。一つの態様の場合、約4〜約12回転/分(RPM)の範囲の回転速度で、引き出し速度は約0.25〜約1.0ミリメートル/時の範囲にある。好ましくは、引き出し速度は約1ミリメートル/時であり、そして種子の回転は約8RPMである。結晶成長は適切な時間にわたって続き、これにより好適な寸法の単結晶格子を形成する。一つの態様の場合、結晶成長は約150時間にわたって持続される。その後、結晶を約72〜約100時間の範囲の時間にわたって、約25℃まで冷却する。好ましくは結晶は約100時間にわたって、溶融温度約2150℃から約25℃まで冷却される。
【００２４】
結晶は、誘導加熱式10kHz無線周波数(RF)発生器内で成長させる。好適なコンピューター・ソフトウェア、例えばFEC Crystal Growing Systemsから商業的に入手可能なAutomatic Diameter Control (ADC)ソフトウェアを使用することにより、結晶成長の制御を維持することができる。このソフトウェアは、成長中の結晶の形状、温度上昇、冷却速度及びその他の適切なパラメータを制御することができる。
【００２５】
酸化マグネシウム(MgO)と、酸化アルミニウム(Al2O3)と、元素αを含む酸化物と、任意には、元素βを含む酸化物との混合された粉末を好適な坩堝、例えばイリジウム坩堝内で十分に加熱することにより、結晶成長を開始する。例えば、式Mg1-wCowAlxOzを有するスピネル組成物を形成するためには、坩堝は酸化マグネシウム(MgO)と、酸化コバルト(Co3O4)と、酸化アルミニウム(Al2O3)とを含有する。成長チャンバ内で好適な温度、例えば約1900℃〜約2150℃の範囲の温度まで、坩堝を加熱する。好ましくは、坩堝及びその内容物を約2150℃の温度まで加熱することにより、溶融物を形成する。混合中及び溶融物形成前に、酸化物粉末にドーパント、例えば好適な遷移金属及び希土類を添加することができる。好ましくは、酸化物は、構成酸化物と同様のサイズ及び酸化状態を有する金属イオンである。
【００２６】
本発明の別の態様は複合材料に関する。複合材料は、上述のようなスピネル組成物と、スピネルの表面に位置するIII-V層とを含む。例えば、切断又は劈開されそして研磨されているスピネル組成物の表面に、III-V層をデポジットすることができる。III-V層は、元素周期表の13族(III族としても知られる)と15族(V族としても知られる)とから選択される1つ以上の元素の窒化物の結晶格子を含む。「13族元素」は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム及びチタニウムを含む元素周期表の13族から選択された元素である。「15族元素」は、窒素、リン、ヒ素、アンチモン及びビスマスを含む元素周期表の15族から選択された元素である。好ましいIII-V層の例は、GaN、AlN、InN、AlInN、AlGaN、InGaN及びこれらの合金を含む。好ましくは、III-V層はGaNである。その他の好適なIII-V層は、GaPN、GaP、GaAs、GaAsNなどを含む。
【００２７】
好ましくは、スピネル組成物とデポジット済III-V層との格子不整合は約13%未満である。より好ましくは、格子不整合は約8.5%未満である。さらにより好ましくは、格子不整合は約5%未満である。格子不整合は、基板の結晶と、デポジット済III-V結晶との格子パラメータの格差である。格子不整合は式(as-an)/anによって示すことができ、前記式中、asは基板の格子定数であり、そしてanはIII-V層の格子定数である。特に断りのない場合には、格子不整合値は20℃での評価値を意味する。
【００２８】
本発明のさらに別の態様は、III-V複合材料の形成方法に関する。III-V複合材料の形成方法は、上述のように、スピネル組成物の単結晶格子上にIII-V層をデポジットすることを含む。一つの態様の場合、好適なエピタキシャル技術を用いて、III-V材料をデポジットする。好適なエピタキシャル技術の例は、Maruska, H.P.及びTietjen, J.J著「The preparation and properties of vapor-deposited single-crystalline GaN(蒸着された単結晶GaNの調製及び特性)」(Applied Physics Letters, 15(10)(1969年11月15日)に見いだすことができる。上記文献の教示内容を参考のため本明細書中に引用する。
【実施例】
【００２９】
本発明を下記例によって説明する。これらの例は本発明を限定するものでは決してない。
例１
チョクラルスキ引き上げ技術により、3:1「逆」スピネルを成長させた。直径4インチ及び高さ6インチの寸法のイリジウム坩堝から、結晶を成長させた。坩堝を無線周波(RF)出力発生器によって加熱し、これによりスピネル装入物を溶融した。装入物は：
1479.52gのAl2O3
238.48gのMgO
を混合することにより調製し、これにより1988gの装入物を形成した。
【００３０】
周囲雰囲気は、坩堝、RFカップリング・コイル及び酸化ジルコニウム・インシュレーションを含有する密閉容器を通して40CFHの速度で流れる窒素であった。直径の制御は、ADC(自動直径制御:automatic diameter control)ソフトウェアを介して達成した。パラメータは、
【００３１】
引き上げ速度：        1mm/時
所期直径：            57mm
所期長さ              150mm
回転速度              4rpm
のように設定した。
【００３２】
6時間の加熱
20時間の肩形成
140時間の成長
10時間の冷却
から成る作業の後、直径2.3インチ、長さ6インチの結晶を収穫した。結晶は、包有物、気泡、亀裂又はいかなるその他の内部欠陥をも示さない良好な内部品質を有した。
【００３３】
例２
下記方法によってスピネル基板を形成する：「ボンド」型X線回折計によれば、種子結晶配向は(111)方向にある。ダイヤモンド砥石車を使用して、直径51mmまで結晶を研削する。X線回折計を使用して、軸方向配向を検証する。バーストック(直径に対して研削された配向結晶)を黒鉛アングルブロックに接着し、そして研磨スラリー、ワイヤー・ソーを用いてスライスすることにより、厚さ0.685mmのブランクにした。両面ラップ機を使用して、結晶ディスクをラップする。好適なラップ条件の一例は下記の通りである。
【００３４】
ラップ条件の例：
ラップ圧:            低  75 lbs
高  150 lbs
タイマー設定:        30時間
RPM:                 45
【００３５】
ラップ研磨スラリーの例：
DI水:                15 l
炭化ホウ素:           8.6 lbs
ケルザン:             28 g
【００３６】
「CYBEQ」研磨機を使用して、ラップされたブランクを一方の側で研磨する。好適な機械設定値の一例は下記の通りである：
機械設定値の例
低圧:                4psi インチ2
高圧:                9
研磨後圧力:          4
すすぎサイクル圧力:  4
温度設定点           52〜54℃
【００３７】
材料の設定
アルミナ研磨スラリー
研磨後、ウェハーをチップ、引掻き傷、割れ、ワイヤ・ソー・マーク等に関して検査する。
【００３８】
同等物
本発明を具体的に示し、そしてその好ましい態様を参照しながら説明してきたが、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなしに、形態及び詳細に種々の変更を加えることができる。
【国際調査報告】
2005521627.tif 000002
2005521627.tif 000003
2005521627.tif 000004