CN105058223B - 一种锗单晶片的单面研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锗单晶片的单面研磨方法，包括粘蜡、减薄、解离、去蜡步骤，首先通过粘蜡的方法获得直径、莫氏强度都大于锗单晶片的载片与锗单晶片粘合在一起的双层结构的复合片；通过研磨的方式减薄获得一定厚度的双层结构复合片；通过加热的方法进行载片与锗单晶片的解离；然后对锗单晶研磨片进行去蜡处理即可得到所需厚度的锗单晶片。有益效果是锗单晶片表面质量优异，实时测量、控制研磨去除量，减少了晶片崩边和裂纹的产生，降低了生产成本。

Description

一种锗单晶片的单面研磨方法
技术领域
本发明涉及一种锗单晶片的研磨方法，特别涉及一种锗单晶片的单面研磨方法。
背景技术
锗单晶片主要用于三结太阳能电池的衬底材料，与单晶硅电池相比，锗衬底电池具有更高的光电转化效率和更低的发电成本，且具有更好的耐高温性能和更好的空间抗辐射能力，寿命约为硅太阳能电池的两倍，因此锗衬底在空间卫星太阳能电池的制备方面有良好的应用。
研磨是一种传统的半导体材料的加工工艺，单晶切割之后，必须通过研磨的方式以期去除部分损伤层、降低表面粗糙度、实现锗衬底的初步平坦化，在锗片的研磨减薄中通常采用双面研磨或表面磨削的加工方式。双面研磨是利用研磨砂浆的机械磨削作用，将切割片的表面磨掉一层，这种方式可以获得较好的几何参数，但是由于机械应力的作用会在晶片的边缘产生微小缺口，导致其机械强度的降低；同时在超薄锗片的双面研磨过程中，若游星轮的厚度接近或达到其稳定工作的下限，极容易在研磨过程中因游星轮的变形而造成碎片的产生。表面磨削是利用金刚石磨头直接对表面进行加工，具有加工效率高、表面平整度好的优点，但是磨削会在锗片表面造成微裂纹和晶格扭曲，增加了锗片碎片的可能性，导致锗片机械强度的下降，更重要的是，磨削加工会造成锗片弯曲和翘曲的显著增加，影响后续器件的性能。
如今，空间太阳能电池对锗衬底的质量要求越来越高，人们也更加的关注锗单晶衬底的研磨技术。选择双面研磨工艺，可以避免锗片弯曲和翘曲的恶化，载片的保护作用减少了裂纹的产生，提高了锗片的表面质量稳定性以及机械强度，同时，锗是一种稀有的分散金属，在自然界中含量较低，高质量锗单晶价格更是昂贵。进行单面研磨由于去除量的减少，更是降低了生产成本。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种锗单晶研磨片的单面研磨方法，用以进一步提高锗单晶片的晶面质量和降低生产成本，具体技术方案是，一种锗单晶片的单面研磨方法，其特征在于：依次进行粘蜡、减薄、解离、去蜡工艺，其具体步骤如下：
步骤1. 粘蜡，对锗单晶研磨片和载片分别测厚，将锗单晶研磨片的背面与载片粘蜡后并粘合在一起，得到双层结构的复合片；
步骤2. 研磨，将复合片置于研磨机的游星轮放料槽内，利用研磨机游星轮将复合片置于研磨机的上磨盘和下磨盘之间，加入研磨料，对复合片进行四种加压研磨，
轻压研磨：时间为20～40s、压力为30～50kg、转速为2～6RPM、研磨液流量为600～800mL/min，
中压研磨：时间为20～40s、压力为30～50kg、转速为4～7RPM、研磨液流量为600～800mL/min，
修磨：时间为20～40s、压力为40～60kg、转速为7～10RPM、研磨液流量为600～800mL/min，
重压研磨时间为180～200s、压力为50～70kg、转速为10～14RPM、研磨液流量为600～800mL/min；
步骤3. 解离，对复合片测厚计为W1，对直径较大的载片于锗单晶研磨片边缘外测厚计为W2，则研磨后锗单晶片的厚度为W1-W2，通过加热的方法使得蜡层软化，实现复合片解离；
步骤4. 去蜡， 将解离出的锗单晶研磨片在配比为蜡水与去离子水的体积比1:20～30的去蜡水中、温度40～50℃、时间5min超声去蜡，甩干后即得所需厚度的锗单晶片。
2. 如权利要求1所述的一种锗单晶片的单面研磨方法，其特征在于：载片的莫氏强度大于锗单晶片的莫氏强度，载片的直径大于锗单晶研磨片的直径。
本发明具的有益效果是，锗单晶片表面质量优异，实时测量、控制研磨去除量，减少了晶片崩边和裂纹的产生，降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明的复合片置于研磨机内示意图。
图2是本发明的复合片置于研磨机的游星轮内示意图。
具体实施方式
下面结合附图，具体的描述本发明的优选实施例。
如图1、2所示，选择直径为100mm的锗单晶片和直径为110mm的硅片分别作为锗单晶研磨片3和载片4，锗单晶片的单面研磨方法，包括，
步骤1. 粘蜡，对锗单晶研磨片3和载片4分别测厚，将锗单晶研磨片3的背面与载片4粘蜡后并和粘在一起，得到双层结构的复合片5；
步骤2. 研磨，将复合片5置于研磨机的游星轮6放料槽内，利用研磨机游星轮将复合片5置于研磨机的上磨盘1和下磨盘2之间，加入研磨料，对复合片5分四段进行加压研磨，
轻压研磨：时间为30s、压力为40kg、转速为3RPM、研磨液流量为650mL/min，
中压研磨：时间为30s、压力为60kg、转速为5RPM、研磨液流量为650mL/min，
修磨：时间为30s、压力为40kg、转速为8RPM、研磨液流量为650 mL/min，
重压研磨:时间为200s、压力为60kg、转速为12RPM、研磨液流量为650mL/min；
步骤3. 解离，对复合片5测厚计为W1，对直径较大的载片4于锗单晶研磨片3边缘外测厚计为W2，则研磨后锗单晶研磨片3的厚度为W1-W2，通过加热的方法使得蜡层软化，实现复合片5解离；
步骤4. 去蜡， 将解离出的锗单晶研磨片3在配比为蜡水与去离子水的体积比1:20～30的去蜡水中、温度40～50℃、时间5min超声去蜡，甩干后即得所需厚度的锗单晶片。
本发明具有以下特点：㈠使用双面研磨机实现单面研磨；㈡载片4能够对锗单晶研磨片3的背面以及晶片边缘起到保护作用，防止崩边和裂纹的产生；㈢载片4的硬度较大，可以重复利用；㈣载片4厚度可以实时测量，有利于研磨去除量的控制和锗单晶研磨片3弯曲和翘曲的控制；㈤锗单晶片的表面质量优异，成品率高。

Claims (2)

1.一种锗单晶片的单面研磨方法，其特征在于：依次进行粘蜡、减薄、解离、去蜡工艺，其具体步骤如下：
步骤1. 粘蜡，对锗单晶研磨片（3）和载片（4）分别测厚，将锗单晶研磨片（3）的背面与载片（4）粘蜡后并粘合在一起，得到双层结构的复合片（5）；
步骤2. 研磨，将复合片（5）置于研磨机的游星轮（6）放料槽内，利用研磨机游星轮将复合片（5）置于研磨机的上磨盘（1）和下磨盘（2）之间，加入研磨料，对复合片（5）进行四种加压研磨，
轻压研磨：时间为20～40s、压力为30～50kg、转速为2～6RPM、研磨液流量为600～800mL/min，
中压研磨：时间为20～40s、压力为30～50kg、转速为4～7RPM、研磨液流量为600～800mL/min，
修磨：时间为20～40s、压力为40～60kg、转速为7～10RPM、研磨液流量为600～800mL/min，
重压研磨时间为180～200s、压力为50～70kg、转速为10～14RPM、研磨液流量为600～800mL/min；
步骤3. 解离，对复合片（5）测厚计为W1，对直径较大的载片（4）于锗单晶研磨片（3）边缘外测厚计为W2，则研磨后的锗单晶研磨片（3）的厚度为W1-W2，通过加热的方法使得蜡层软化，实现复合片（5）解离；
步骤4. 去蜡，将解离出的锗单晶研磨片（3）在配比为蜡水与去离子水的体积比1:20～30的去蜡水中、温度40～50℃、时间5min超声去蜡，甩干后即得所需厚度的锗单晶片。
2.如权利要求1所述的一种锗单晶片的单面研磨方法，其特征在于：载片（4）的莫氏强度大于锗单晶片（3）的莫氏强度，载片（4）的直径大于锗单晶研磨片（3）的直径。
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