CN111319149A - 一种大尺寸靶材用锗晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大尺寸靶材用锗晶片的加工方法，包括如下：(1)根据靶材用锗单晶方片的宽度尺寸为直径拉制锗单晶晶棒；(2)按靶材用锗单晶方片的长度将所述晶棒截断；(3)采用线切割机纵向切取毛坯片：沿线切割机的进刀方向纵向放置所述晶棒，依次启动线切割机纵向切掉晶棒各侧面宽度达不到要求的部分；再将所述晶棒切片获得毛坯方片；(4)将上述毛坯方片进行平面研磨，获得所述靶材用锗单晶方片所要求的厚度尺寸；(5)对上述方片边缘倒角，使方片达到最终图纸要求的尺寸。本发明既能满足靶材用锗晶片对大尺寸的要求，又可以最大化的利用锗单晶，且加工工艺简单，易于实现批量生产。

Description

一种大尺寸靶材用锗晶片的加工方法
技术领域
本发明属于半导体晶体材料加工技术领域，涉及一种大尺寸靶材用锗晶片的加工方法，具体涉及一种长度为320mm以上靶材用方形锗单晶晶片的加工方法。
背景技术
现有靶材用锗晶片是先按方片对角线尺寸为直径拉制锗单晶，采用晶体截断机横向截断单晶，然后用内圆切片机切方并按靶材需求厚度切毛坯片，用平磨机精磨到所需晶片厚度，再用磨边机对晶片边缘倒角，从而得到所需尺寸的锗晶片。现有锗单晶方片加工工艺流程如图1所示。
上述现有工艺在加工过程中存在加工尺寸受限的问题，最大加工尺寸受到最大单晶生长直径和内圆切片机有效切割行程限制，最大能加工对角线长度为320mm以下的方形锗单晶晶片，长度320mm以上的方形锗晶片目前市场上几乎没有见到，无法满足客户锗靶材市场对更大尺寸靶材的需求。
发明内容
针对当前的大尺寸靶材用锗晶片尺寸局限的问题，本发明的目的在于提供一种大尺寸靶材用锗晶片的加工方法，既能满足靶材用锗晶片对大尺寸的要求，又可以最大化的利用锗单晶，且加工工艺简单，易于实现批量生产。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种大尺寸靶材用锗晶片的加工方法，所述方法包括如下：
(1)根据靶材用锗单晶方片的宽度尺寸为直径拉制锗单晶晶棒；
(2)按照靶材用锗单晶方片的长度将所述晶棒截断；
(3)采用线切割机纵向切取毛坯片：沿线切割机的进刀方向纵向放置所述晶棒，依次启动线切割机纵向切掉晶棒的各侧面宽度达不到要求的部分；再将所述晶棒切片获得毛坯方片；
(4)将上述毛坯方片进行平面研磨，获得所述靶材用锗单晶方片所要求的厚度尺寸；
(5)对上述方片边缘倒角，使方片达到最终图纸要求的尺寸。
进一步地，所述步骤(1)，晶棒的直径要大于靶材用锗单晶方片的宽度尺寸，晶棒的长度要大于靶材用锗单晶方片的长度尺寸。
进一步地，所述步骤(3)：沿线切割机的进刀方向纵向放置所述晶棒，依次启动线切割机纵向切掉晶棒两侧面超出所述靶材用锗单晶方片的宽度的部分；将晶棒已切平的一侧面粘结在石墨板或树脂板，粘结有晶棒的石墨板或树脂板按晶棒纵向放置的方式固定到线切割机的操作台，启动线切割机纵向切掉晶棒剩余侧面超出所述靶材用锗单晶方片的宽度的部分。
进一步地，所述步骤(3)，线切割机的线速设定为25m/s-35m/s。
更进一步地，所述步骤(3)，按下表所示参数设置线切割机进刀及行程参数：
Figure BDA0002410654150000021
进一步地，所述步骤(3)：所述毛坯方片的厚度要大于所述靶材用锗单晶方片的厚度。
本发明具有的有益效果如下：
本发明针对当前的单线切割机切割最大尺寸的局限的问题，在加工工序上省去了切片开方去边这道工序，纵向加工使得晶棒的加工尺寸没有特别大的局限性，这种新的大尺寸靶材用锗晶片的加工方法，能制备出长度为320mm以上靶材用方形锗单晶晶片，其既能实现大尺寸靶材用锗晶片的尺寸多样化，最大化的利用锗单晶的原有尺寸，又可以节省加工时间和减少原料的磨削量，加工工艺简单，易于实现批量生产。
附图说明
图1是现有锗单晶方片加工工艺流程图；
图2是本发明方法的工艺流程图；
图3是截断晶棒示意图；
图4是纵向切割去除晶棒两侧部分的示意图；
图5是将经过图4处理后的晶棒粘贴在石墨板或树脂板再进行切边的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
参见图2至图5所示，本实施例的大尺寸靶材用锗晶片的加工方法(即长度为320mm以上靶材用方形锗单晶晶片的加工方法)的工艺流程如下：
(1)根据靶材用锗单晶方片的宽度尺寸为直径拉制锗单晶晶棒；注意：晶棒的直径要大于靶材用锗单晶方片的宽度尺寸，晶棒的长度要大于靶材用锗单晶方片的长度尺寸。
(2)采用晶体截断机，按靶材用锗单晶方片的长度将上述晶棒截断(如图3所示)。
(3)采用以金刚石线为线材的环形单线切割机纵向切取毛坯片：线速设定为25m/s-35m/s，按表1所示参数设置线切割机进刀及行程参数，沿切割机进刀方向纵向放置步骤(2)的晶棒，依次启动线切割机纵向切掉晶棒两侧宽度达不到要求的部分(如图4所示)。
将晶棒已切平的一面粘结在石墨板或树脂板，粘结有晶棒的石墨板或树脂板按晶棒纵向放置的方式固定到线切割机的操作台，启动线切割机纵向切掉晶棒宽度达不到要求的部分(如图5所示)，此时的晶棒满足靶材用锗单晶方片的宽度要求。然后按靶材规格及后续加工要求精度所要求的厚度来切片获得毛坯方片。
(4)将上述步骤(3)的毛坯方片使用平磨机平面研磨，获得靶材用锗单晶方片所要求的厚度尺寸。
(5)使用数控加工中心对方片边缘进行倒角，使方片达到最终图纸要求的尺寸。
表1线切割机进刀及行程参数表
Figure BDA0002410654150000041
实施例1：
长度325mm、宽度250mm、厚度2mm的靶材用锗单晶方片的加工。
拉制
Figure BDA0002410654150000042
等径长度为350mm的锗单晶棒。使用晶体硅截断机将单晶截断为325mm。采用以金刚石线为线材的环形单线切割机纵向切取毛坯片：线速设定为25m/s(线锯的线的速度)，按下表设定加工参数：
表2
Figure BDA0002410654150000043
沿切割机进刀方向纵向放置单晶棒，依次启动线切割机纵向切掉晶棒两边宽度达不到250mm的部分。将晶棒已切平的一面粘结在石墨板或树脂板，粘结有晶棒的石墨板或树脂板按晶棒纵向放置的方式固定到线切割机的操作台，启动线切割机纵向切掉晶棒宽度达不到250mm的部分。
然后按2.5mm厚度切取毛坯方片；使用平磨机平面研磨获得2mm厚度尺寸；使用数控加工中心对方片边缘进行倒角，得到要求的锗单晶方片。
实施例2：
长度325mm、宽度250mm、厚度2mm的靶材用锗单晶方片的加工。
拉制
Figure BDA0002410654150000051
等径长度为350mm的锗单晶棒；使用晶体硅截断机将单晶截断为325mm，采用以金刚石线为线材的环形单线切割机纵向切取毛坯片：线速设定为35m/s，按下表设定加工参数。
表3
Figure BDA0002410654150000052
沿切割机进刀方向纵向放置单晶棒，依次启动线切割机纵向切掉晶棒两边宽度达不到250mm的部分。将晶棒已切平的一面粘结在石墨板或树脂板，粘结有晶棒的石墨板或树脂板按晶棒纵向放置的方式固定到线切割机的操作台，启动线切割机纵向切掉晶棒宽度达不到250mm的部分。
然后按2.5mm厚度切取毛坯方片；使用平磨机平面研磨获得2mm厚度尺寸；使用数控加工中心对方片边缘进行倒角，得到要求的锗单晶方片。
实施例3：
长度325mm、宽度250mm、厚度2mm的靶材用锗单晶方片的加工。
拉制
Figure BDA0002410654150000054
等径长度为350mm的锗单晶棒。使用晶体硅截断机将单晶截断为325mm。采用以金刚石线为线材的环形单线切割机纵向切取毛坯片：线速设定为30m/s，按下表设定加工参数。
表4
Figure BDA0002410654150000053
沿切割机进刀方向纵向放置单晶棒，依次启动线切割机纵向切掉晶棒两边宽度达不到250mm的部分。将晶棒已切平的一面粘结在石墨板或树脂板，粘结有晶棒的石墨板或树脂板按晶棒纵向放置的方式固定到线切割机的操作台，启动线切割机纵向切掉晶棒宽度达不到250mm的部分。
然后按2.5mm厚度切取毛坯方片；使用平磨机平面研磨获得2mm厚度尺寸；使用数控加工中心对方片边缘进行倒角，得到要求的锗单晶方片。
以上所述仅为本发明的优选例实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种大尺寸靶材用锗晶片的加工方法，其特征在于，所述方法包括如下：
(1)根据靶材用锗单晶方片的宽度尺寸为直径拉制锗单晶晶棒；
(2)按照靶材用锗单晶方片的长度将所述晶棒截断；
(3)采用线切割机纵向切取毛坯片：沿线切割机的进刀方向纵向放置所述晶棒，依次启动线切割机纵向切掉晶棒的各侧面宽度达不到要求的部分；再将所述晶棒切片获得毛坯方片；
(4)将上述毛坯方片进行平面研磨，获得所述靶材用锗单晶方片所要求的厚度尺寸；
(5)对上述方片边缘倒角，使方片达到最终图纸要求的尺寸。
2.如权利要求1所述的一种大尺寸靶材用锗晶片的加工方法，其特征在于，所述步骤(1)，晶棒的直径要大于靶材用锗单晶方片的宽度尺寸，晶棒的长度要大于靶材用锗单晶方片的长度尺寸。
3.如权利要求1或2所述的一种大尺寸靶材用锗晶片的加工方法，其特征在于，所述步骤(3)：沿线切割机的进刀方向纵向放置所述晶棒，依次启动线切割机纵向切掉晶棒两侧面超出所述靶材用锗单晶方片的宽度的部分；将晶棒已切平的一侧面粘结在石墨板或树脂板，粘结有晶棒的石墨板或树脂板按晶棒纵向放置的方式固定到线切割机的操作台，启动线切割机纵向切掉晶棒剩余侧面超出所述靶材用锗单晶方片的宽度的部分。
4.如权利要求3所述的一种大尺寸靶材用锗晶片的加工方法，其特征在于，所述步骤(3)，线切割机的线速设定为25m/s-35m/s。
5.如权利要求4所述的一种大尺寸靶材用锗晶片的加工方法，其特征在于，所述步骤(3)，按下表所示参数设置线切割机进刀及行程参数：
Figure FDA0002410654140000011
Figure FDA0002410654140000021
6.如权利要求3所述的一种大尺寸靶材用锗晶片的加工方法，其特征在于，所述步骤(3)：所述毛坯方片的厚度要大于所述靶材用锗单晶方片的厚度。
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CN112959528A (zh) * 2021-03-26 2021-06-15 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种靶材自动切割装置及其使用方法

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