本發(fā)明涉及晶體材料加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種將三維樣品臺(tái)和X射線定向儀及磷化銦晶片位錯(cuò)腐蝕技術(shù)結(jié)合起來(lái)切割高指數(shù)面磷化銦晶錠(100)晶片的方法。
背景技術(shù)：
磷化銦是具戰(zhàn)略性的重要半導(dǎo)體材料之一，在光通信、毫米波高頻、低噪聲、寬帶微電子集成等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。磷化銦基的長(zhǎng)波長(zhǎng)(1.3-1.55μm)發(fā)光二極管、激光器和探測(cè)器已廣泛用于光纖通信系統(tǒng)，磷化銦基的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)、高電子遷移率晶體管(HEMT)也已用于新一代高速通信系統(tǒng)，磷化銦還是太赫茲領(lǐng)域的首選材料之一。用半絕緣磷化銦制造的高頻低噪聲器件是新一代雷達(dá)通信、衛(wèi)星通訊的關(guān)鍵元器件。
目前高質(zhì)量磷化銦單晶的主要生長(zhǎng)技術(shù)為垂直溫度梯度凝固法。垂直溫度梯度凝固磷化銦單晶生長(zhǎng)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是爐體內(nèi)溫度分布可精確控制、單晶生長(zhǎng)溫度梯度小、晶體承受的熱應(yīng)力低、單晶位錯(cuò)密度低、可通過(guò)合適的后處理工藝，如退火、改變冷卻速率等降低晶體析出物的濃度等。非常適合用于生長(zhǎng)高質(zhì)量磷化銦單晶材料。
由于在垂直溫度梯度凝固法磷化銦單晶生長(zhǎng)過(guò)程，晶體生長(zhǎng)的溫度梯度較小，接近晶體自由生長(zhǎng)狀態(tài)，易出現(xiàn)生長(zhǎng)晶體偏離籽晶晶向的現(xiàn)象，且單晶的生長(zhǎng)過(guò)程易受到外界干擾，產(chǎn)生孿晶，得到磷化銦單晶端面可能為高指數(shù)晶面(如311晶面)，而通常所使用的磷化銦單晶片為(100)或(111)。
因此需要有高效率，切割準(zhǔn)確度高的晶錠切割晶片方法，否則，會(huì)造成晶體浪費(fèi)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有單晶切割技術(shù)在處理高指數(shù)面磷化銦單晶錠過(guò)程中存在的不足，提供了一種磷化銦晶錠切割(100)晶片的切割方法，通過(guò)三維樣品臺(tái)和X射線定向儀及磷化銦晶片位錯(cuò)腐蝕技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可以將任意指數(shù)晶錠切割成(100)晶片，尤其適用于切割由垂直溫度梯度凝固技術(shù)得到磷化銦單晶錠，切割準(zhǔn)確度高，操作簡(jiǎn)便，節(jié)省晶體。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明提供一種磷化銦晶錠切割(100)晶片的方法,包括：
1)將磷化銦晶錠粘在切割機(jī)三維樣品臺(tái)上，所述磷化銦晶錠垂直于所述三維樣品臺(tái)，將晶錠的端面作為參考面，參考面上垂直于樣品臺(tái)向下方向作為縱向，平行于樣品臺(tái)向右方向作為橫向，縱向、橫向與參考面法向符合坐標(biāo)系的右手定則；
2)假定磷化銦單晶錠端面晶面指數(shù)為(311)，通過(guò)立方晶系的晶面夾角公式計(jì)算(311)晶面與(111)晶面夾角，(111)晶面與(100)晶面夾角；
3)根據(jù)計(jì)算所得角度，調(diào)整三維樣品臺(tái)角度；
4)從晶錠端面切取樣品，用X射線定向儀測(cè)試樣品的切割面的表面晶向；
5)判斷樣片切割面是否出現(xiàn)(111)晶面衍射峰；
6)若樣品出現(xiàn)(111)晶面衍射峰，則根據(jù)(100)晶面與(111)晶面夾角再次調(diào)整三維樣品臺(tái)角度，切割出所需的(100)晶片；
7)若未觀察到(111)晶面衍射峰，采用磷化銦單晶(111)晶面位錯(cuò)腐蝕法，調(diào)整三維樣品臺(tái)角度，返回步驟4)，最終切割出(100)晶片。
進(jìn)一步地，所述磷化銦單晶(111)晶面位錯(cuò)腐蝕法包括以下步驟：
將樣品切割面進(jìn)行研磨并拋光至鏡面，去除表面切割損傷；
使用腐蝕液對(duì)樣品進(jìn)行腐蝕，腐蝕后樣品出現(xiàn)腐蝕坑；
觀察腐蝕坑的形狀，并與標(biāo)準(zhǔn)(111)面位錯(cuò)腐蝕坑比較，根據(jù)位錯(cuò)腐蝕坑歪斜的方向和程度，判斷晶錠切割面與(111)晶面的夾角。
優(yōu)選地，所述樣品解理成10mm×10mm晶片樣品。
本發(fā)明具有以下的有益效果：
本發(fā)明通過(guò)三維樣品臺(tái)和X射線定向儀及磷化銦晶片位錯(cuò)腐蝕技術(shù)結(jié)合起來(lái)利于現(xiàn)有常見的實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)試手段，該方法切割準(zhǔn)確度高，簡(jiǎn)單易用，效率高；本發(fā)明的適用面廣，可以將任意指數(shù)晶錠切割成(100)晶片，尤其可以測(cè)定并找出由垂直溫度梯度凝固技術(shù)VGF法生長(zhǎng)得到的任意晶向的磷化銦單晶的(100)晶面。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述：
本發(fā)明提供一種磷化銦晶錠切割(100)晶片的方法，其特征在于，包括：
1)將磷化銦晶錠粘在切割機(jī)三維樣品臺(tái)上，所述磷化銦晶錠垂直于所述三維樣品臺(tái)，將晶錠的端面作為參考面，參考面上垂直于樣品臺(tái)向下方向作為縱向，平行于樣品臺(tái)向右方向作為橫向，縱向、橫向與參考面法向符合坐標(biāo)系的右手定則；
2)從晶錠的自然生長(zhǎng)端面出發(fā)，先找出(111)晶面，再由(111)晶面得到(100)晶面，根據(jù)垂直梯度凝固法磷化銦單晶的一般生長(zhǎng)規(guī)律，假定磷化銦單晶錠端面晶面指數(shù)為(311)，磷化銦晶體屬于立方晶系，通過(guò)立方晶系的晶面夾角公式計(jì)算(311)晶面與(111)晶面夾角為29.5°，(111)晶面與(100)晶面夾角為54.7°；
3)根據(jù)計(jì)算所得角度，根據(jù)樣品臺(tái)面上的刻度，由高精度的螺紋控制左右旋轉(zhuǎn)和俯仰調(diào)整來(lái)調(diào)整三維樣品臺(tái)角度。進(jìn)一步地，由(311)晶面調(diào)整至(111)晶面，保持樣品臺(tái)水平方向角度不變，晶體在參考系內(nèi)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)29.5°；由(111)晶面調(diào)整至(100)晶面，保持樣品臺(tái)水平方向角度不變，晶體在參考系內(nèi)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)54.7°
4)從晶錠端面切取樣品，用X射線定向儀測(cè)試樣品的切割面的表面晶向；優(yōu)選地，從晶錠邊緣端面處切割出一片厚度為1-2mm的晶片；更優(yōu)選地，切割厚度為1mm的晶片；
5)判斷樣片切割面是否出現(xiàn)(111)晶面衍射峰；
6)若出現(xiàn)(111)晶面衍射峰，則根據(jù)(100)晶面與(111)晶面夾角再次調(diào)整三維樣品臺(tái)角度，切割出所需的(100)晶片。一般X射線定向儀只有在切割晶面的晶向與理論值一致的時(shí)候才會(huì)出現(xiàn)衍射最大峰值，根據(jù)定向的操作規(guī)范，出現(xiàn)最大峰值時(shí)即認(rèn)為找到了相應(yīng)的晶面。
7)若未觀察到(111)晶面衍射峰，采用磷化銦單晶(111)晶面位錯(cuò)腐蝕法，調(diào)整三維樣品臺(tái)角度，返回步驟4)，逐步逼近(111)晶面，最終切割出(100)晶片。
進(jìn)一步地，所述磷化銦單晶(111)晶面位錯(cuò)腐蝕法包括以下步驟：
將樣品切割面進(jìn)行研磨并拋光至鏡面，去除表面切割損傷；
然后使用磷化銦單晶(111)晶面位錯(cuò)腐蝕液對(duì)樣品進(jìn)行腐蝕，腐蝕后樣品出現(xiàn)腐蝕坑；
觀察腐蝕坑的形狀，腐蝕位錯(cuò)后，位錯(cuò)坑清晰，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)(111)面位錯(cuò)腐蝕坑比較，根據(jù)位錯(cuò)腐蝕坑歪斜的方向和程度，判斷晶錠切割面與(111)晶面的夾角。
優(yōu)選地，所述樣品解理成10mm×10mm晶片樣品。
綜上所述，本發(fā)明通過(guò)三維樣品臺(tái)和X射線定向儀儀以及磷化銦晶片位錯(cuò)腐蝕技術(shù)結(jié)合起來(lái)切割高指數(shù)面磷化銦晶錠(100)晶片，切割準(zhǔn)確度高，操作簡(jiǎn)便，節(jié)省晶體，適用面廣。
以上對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。