CN114262941B - 一种用于单面锗晶片的腐蚀方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及锗晶片加工技术领域，具体公开了一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，且包括如下步骤：在锗晶片的背面以及周向设置光刻胶膜；利用酸腐蚀液对锗晶片的正面进行浸泡腐蚀，在不断喷淋酸腐蚀液下，对锗晶片的正面进行一次纵向切入减薄处理；在不断喷淋导流液下，对锗晶片的正面进行二次纵向切入减薄处理、研磨整平处理；除去光刻胶膜；导流液包含以下原料制成：石墨烯粉、两性表面活性剂、非离子表面活性剂、氟化铵、硅烷偶联剂、水。该方法不仅提高锗晶片减薄处理效率，同时降低锗晶片表面粗糙度，提高锗晶片减薄处理的整体性能，满足市场需求。

Description

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法

技术领域

本申请涉及锗晶片加工技术领域，更具体地说，它涉及一种用于单面锗晶片的腐蚀方法。

背景技术

锗是重要的间接跃迁型半导体材料之一，其具有较高的电子迁移率以及空穴迁移率，已被广泛应用于航空航天等领域。而且，锗单晶衬底上外延的砷化镓太阳能电池具有耐高温、光电转化效率高、抗太空辐射能力强、可靠性强、寿命长等优点。

锗晶片作为半导体衬底，其加工过程需要经过单晶生长、晶棒加工、切片、倒角、研磨、抛光、清洗、钝化等过程。在锗晶片的研磨过程中，一般采用研磨机对锗晶片进行批量化减薄处理。待锗晶片进行研磨减薄时，锗晶片通过真空吸盘吸附在多孔陶瓷工作盘的基准平面上，然后利用磨砂轮对锗晶片进行机械减薄，利用多孔陶瓷工作盘、磨砂轮的高速转动对锗晶片进行打磨，以除去锗晶片的厚度，达到减薄的目的。采用该方法对锗晶片进行研磨，具有加工稳定的优点，使得锗晶片具有良好的平整度，降低锗晶片出现中凸、边塌的情况。但是，该方法对锗晶片的研磨减薄加工效率低，而且还会对锗晶片造成表面损伤和缺陷，增加锗晶片表面的粗糙度。因此，急需研究一种高效且降低表面粗糙度的锗晶片减薄加工方法。

发明内容

为了提高锗晶片减薄处理效率，同时降低锗晶片表面粗糙度，提高锗晶片减薄处理效果，本申请提供一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，采用如下的技术方案：

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，包括如下步骤：

S1、在锗晶片的正面、背面以及周向分别涂覆光刻胶，光刻胶在锗晶片表面形成光刻胶膜，然后对锗晶片正面的光刻胶膜进行曝光，显影，且露出锗晶片的正面，保留锗晶片背面以及周向的光刻胶膜；

S2、利用酸腐蚀液对锗晶片的正面进行浸泡腐蚀，然后在不断喷淋酸腐蚀液下，对锗晶片的正面进行一次纵向切入减薄处理；

S3、在不断喷淋导流液下，对锗晶片的正面进行二次纵向切入减薄处理，之后在不断喷淋导流液下，对锗晶片的正面进行研磨整平处理；

S4、除去锗晶片背面以及周向的光刻胶膜；

所述导流液由包含以下重量份的原料制备而成：石墨烯粉3-5份、两性表面活性剂0.4-0.6份、非离子表面活性剂0.1-0.3份、氟化铵1.6-1.8份、硅烷偶联剂0.4-0.6份、水95-105份。

本申请中的腐蚀方法，利用光刻胶对锗晶片的表面进行保护，之后利用曝光、显影的方式，露出锗晶片的正面，保留锗晶片背面以及周向的光刻胶膜。采用这种方式，不仅便于露出锗晶片的正面，而且还能够有效的对锗晶片背面以及周向进行保护，同时由于采用曝光、显影的方式，便于锗晶片正面光刻胶膜的去除，也便于操作和控制。

利用酸腐蚀液对锗晶片的正面进行浸泡腐蚀，酸腐蚀液能够在锗晶片正面形成腐蚀坑和沟槽，降低锗晶片正面的机械性能，便于后续锗晶片正面的减薄处理。与此同时，在进行一次纵向切入减薄时，还补充酸腐蚀液，酸腐蚀液继续对锗晶片正面进行腐蚀，且使腐蚀坑和沟槽内保持一定量的酸腐蚀液，进一步使酸腐蚀液深入锗晶片内部，利用酸腐蚀液对锗晶片的腐蚀，以及一次纵向切入减薄对锗晶片作用，结合两者之间的相互配合，不仅便于减少锗晶片的厚度，而且提高锗晶片减薄处理效率。

对锗晶片正面进行二次纵向切入减薄、研磨整平。二次纵向切入减薄、研磨整平进一步减少锗晶片的厚度，而且在进行二次纵向切入减薄、研磨整平时，还不断喷淋导流液，导流液能够有效的除去锗晶片残留的酸腐蚀液，起到对锗晶片清洗的作用，而且还能够对锗晶片起到良好的研磨抛光作用，结合酸腐蚀液、导流液、一次纵向切入减薄、二次纵向切入减薄、研磨整平之间的相互配合，有效的降低锗晶片表面粗糙度。

在导流液的原料中加入石墨烯粉，石墨烯粉不仅能够起到助磨、抛光的作用，降低锗晶片表面的粗糙度，而且石墨烯粉还具有良好的导热性，能够对导流液起到良好的导热、散热效果，降低导流液温度过高而锗晶片的影响。而且在导流液的原料中加入氟化铵，氟化铵能够持续不断的提供氢氧根离子，从而有效的除去锗晶片表面残留的耐酸阳离子表面活性剂，非离子表面活性剂不仅降低导流液的表面张力，也降低导流液和锗晶片的界面张力，两性表面活性剂具有良好的增溶性，提高导流液的稳定性。利用两性表面活性剂、非离子表面活性剂、氟化铵之间的协同作用，不仅起到良好清洗的效果，而且还降低锗晶片正面的粗糙度。

通过采用上述技术方案，利用一次纵向切入减薄、二次纵向切入减薄、研磨整平之间的相互配合，结合酸腐蚀液、导流液之间的协同作用，不仅便于锗晶片的腐蚀、减薄，提高锗晶片减薄处理效率，而且还能够有效的降低锗晶片表面的粗糙度，提高锗晶片减薄处理的整体性能，满足市场需求。

可选的，导流液由包含以下重量份的原料制备而成：石墨烯粉4份、两性表面活性剂0.5份、非离子表面活性剂0.2份、氟化铵1.7份、硅烷偶联剂0.5份、水100份。

可选的，所述两性表面活性剂为烷基羟乙基单钠盐。

通过采用上述技术方案，烷基羟乙基单钠盐对阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂均具有良好的增溶性，增溶效果可以达到50%，不仅能够有效的提高导流液的稳定性，而且提高导流液的使用效果。

可选的，所述非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚具有成本低、原料易得的优点，便于非离子表面活性剂的选择，而且非离子表面活性剂在辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中进行选择时，其使用效果的影响在可预期范围内。

可选的，所述石墨烯粉在使用前进行以下预处理：

Sa、在浓硫酸中加入高锰酸钾，混合均匀，然后加入石墨烯粉，在温度为40-50℃下，超声分散30-40min，搅拌处理3-4h，离心分离，取滤渣，得到固体物；

Sb、在水中加入硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入固体物，在温度为40-50℃下，超声分散30-40min，搅拌处理1-2h，得到混合物；

Sc、在不断搅拌下，调节混合物的pH值为11-12，然后升温至40-50℃，加入硝酸银溶液，然后加入正硅酸乙酯、乙酸乙酯，继续搅拌处理8-10h，离心分离，取滤渣，得到初成品；

Sd、在惰性气体保护下，将初成品升温至500-550℃，保温处理3-4h，降温，得到半成品；

Se、在水中加入硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入半成品，在温度为40-50℃下，超声分散20-40min，搅拌处理2-3h，离心分离，取滤渣，烘干，完成石墨烯粉的预处理。

通过采用上述技术方案，首先利用浓硫酸、高锰酸钾对石墨烯粉进行酸处理，有效的增加石墨烯粉表面的活性基团，然后将步骤Sb中的硅烷偶联剂包覆在石墨烯粉表面。之后利用正硅酸乙酯的水解，在石墨烯粉的表面形成二氧化硅，二氧化硅也包覆在石墨烯粉表面，与此同时，石墨烯粉表面包覆有二氧化硅、硅烷偶联剂。同时，待加入正硅酸乙酯的时，还加入了硝酸银，部分硝酸银随同二氧化硅包覆在石墨烯粉表面，部分硝酸银则吸附在二氧化硅表面，此时得到初成品。然后在温度为500-550℃下保温处理，不仅能够除去初成品中的水分，而且硝酸银分解形成银，从而使银负载在二氧化硅、石墨烯粉的孔隙内。最后将步骤Se中的硅烷偶联剂包覆在二氧化硅的表面。

本申请中，在石墨烯粉的表面包覆二氧化硅，能够有效的提高石墨烯粉的机械强度，降低石墨烯粉在使用时出现破损的情况。而且利用步骤Sb中的硅烷偶联剂对石墨烯粉进行处理，待二氧化硅包覆石墨烯粉时，由于石墨烯粉表面含有硅烷偶联剂，硅烷偶联剂起到连接、架桥的作用，能够有效的增加二氧化硅和石墨烯粉之间的作用力，提高二氧化硅和石墨烯粉之间的连接强度，而且还能够有效的增加二氧化硅于石墨烯粉表面的包覆量。同时，利用步骤Se中的硅烷偶联剂对半成品进行处理，增加半成品表面的活性基团，提高石墨烯粉于导流液中的分散性，也降低二氧化硅对锗晶片的影响。

由于银负载在二氧化硅、石墨烯粉的孔隙内，且银具有良好的导热性，利用银降低二氧化硅对石墨烯粉导热性的影响，利用二氧化硅、石墨烯粉、银之间的协同作用，提高导流液的导热、散热效果，也提高石墨烯粉预处理的使用效果。而且，在上述范围内进行选择时，其使用效果的影响在可预期范围内。

可选的，步骤Sa中，浓硫酸、高锰酸钾、石墨烯粉的重量配比为(50-60):(0.5-1.5):1；

步骤Sb中，水、硅烷偶联剂、石墨烯粉的重量配比为(30-50):(0.3-0.5):1；

步骤Sc中，硝酸银溶液、正硅酸乙酯、乙酸乙酯、石墨烯粉的重量配比为(0.2-0.3):(0.5-0.7):(1-1.5):1，且硝酸银溶液的质量浓度为10-30%；

步骤Sd中，水、硅烷偶联剂、石墨烯粉的重量配比为(30-50):(0.7-0.9):1。

通过采用上述技术方案，对石墨烯粉预处理中的原料配比进行优化，便于石墨烯粉预处理的加工和控制，而且，在上述范围内进行选择时，其使用效果的影响在可预期范围内。

可选的，所述石墨烯粉预处理中使用的硅烷偶联剂和导流液中使用的硅烷偶联剂相同。

通过采用上述技术方案，不仅便于石墨烯粉的预处理，而且还能够有效的提高预处理后石墨烯粉于导流液中的分散性、稳定性，提高导流液的存储稳定性。

可选的，所述酸腐蚀液由包含以下重量份的原料制备而成：浓氢氟酸85-95份、浓硝酸9-11份、冰醋酸9-11份、耐酸阳离子表面活性剂0.4-0.6份、水35-45份。

通过采用上述技术方案，在酸腐蚀液的原料中加入浓氢氟酸、浓硝酸、冰醋酸，能够有效的对锗晶片进行氧化腐蚀，形成腐蚀坑和沟槽。加入耐酸阳离子表面活性剂，耐酸阳离子表面活性剂能够降低酸腐蚀液的表面张力，也降低酸腐蚀液和锗晶片的界面张力，促使酸腐蚀液对锗晶片快速润湿，提高腐蚀坑和沟槽的密度和深度，从而提高酸腐蚀液对锗晶片的腐蚀效果，进而增加酸腐蚀液对锗晶片处理后的粗糙度，提高锗晶片减薄处理效率。且酸腐蚀液在上述范围内进行选择，其使用效果在可预期的范围内。

可选的，所述耐酸阳离子表面活性剂为十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐均能够有效的对锗晶片表面进行润湿，提高酸腐蚀液对锗晶片的腐蚀效果。而且十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐还具有良好的耐酸性，能够于酸腐蚀液中稳定存在，降低阳离子表面活性剂因变形而失去作用的情况。

可选的，所述耐酸阳离子表面活性剂为十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐的混合物，且十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐的重量配比为(1-2):(2-4):(1-2)。

通过采用上述技术方案，利用十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐之间的协同作用，不仅进一步降低锗晶片和酸腐蚀液之间的界面张力，而且还能够增加酸腐蚀液的稳定性，同时对锗晶片起到一定的清洗除脂作用，也提高酸腐蚀液的使用效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请的用于单面锗晶片的腐蚀方法，利用一次纵向切入减薄、二次纵向切入减薄、研磨整平之间的相互配合，结合酸腐蚀液、导流液之间的协同作用，不仅便于锗晶片的腐蚀、减薄，提高锗晶片减薄处理效率，而且还能够有效的降低锗晶片表面的粗糙度，提高锗晶片减薄处理的整体性能，满足市场需求。

2、在导流液的原料中加入石墨烯粉，不仅能够起到助磨、抛光的作用，降低锗晶片表面的粗糙度，而且还具有良好的导热性，便于导流液的散热。在导流液的原料中加入氟化铵、两性表面活性剂、非离子表面活性剂，不仅增加导流液的稳定性，而且有效的除去锗晶片表面残留的耐酸阳离子表面活性剂，起到良好的清洗效果，同时还降低锗晶片表面的粗糙度。

3、本申请中还对石墨烯粉进行预处理，在石墨烯粉的表面包覆二氧化硅，有效提高石墨烯粉的机械强度，同时利用硅烷偶联剂增加石墨烯粉和二氧化硅的结合强度以及二氧化硅的包覆量。在二氧化硅和石墨烯粉孔隙内负载银，银有效的降低二氧化硅对石墨烯粉导热性的影响，且利用二氧化硅、石墨烯粉、银之间的协同作用，提高导流液的散热效果，也提高预处理后石墨烯粉的使用效果。

4、在酸腐蚀液的原料中加入耐酸阳离子表面活性剂，降低酸腐蚀液和锗晶片的界面张力，提高腐蚀坑和沟槽的密度和深度，从而提高酸腐蚀液对锗晶片的腐蚀效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

酸腐蚀液制备例

制备例I-1

一种酸腐蚀液，耐酸阳离子表面活性剂为十八烷基三甲基氯化铵；浓氢氟酸的质量分数为35%、浓硝酸的质量分数为60%；冰醋酸的质量分数为99%。

酸腐蚀液采用以下方法制备：

在10kg浓硝酸中加入90kg浓氢氟酸、10kg冰醋酸，搅拌处理3min，然后加入40kg水，继续搅拌处理5min，降温至25℃，之后加入0.5kg耐酸阳离子表面活性剂，继续搅拌处理10min，静置处理20min，得到酸腐蚀液。

制备例I-2

一种酸腐蚀液，其和制备例I-1的区别之处在于，耐酸阳离子表面活性剂的原料不同，其余部分相同。且，耐酸阳离子表面活性剂为十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐的混合物，且十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐的重量配比为1:1。

制备例I-3

一种酸腐蚀液，其和制备例I-1的区别之处在于，耐酸阳离子表面活性剂的原料不同，其余部分相同。且，耐酸阳离子表面活性剂为十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐的混合物，且十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐的重量配比为1.5:3:1.5。

制备例I-4

一种酸腐蚀液，其和制备例I-1的区别之处在于，酸腐蚀液的原料中未添加耐酸阳离子表面活性剂，其余部分相同。

导流液制备例

表1 导流液制备例中导流液各原料含量（单位:kg）

制备例II-1

一种导流液，其原料配比见表1所示。

其中，两性表面活性剂为烷基羟乙基单钠盐，烷基羟乙基单钠盐为N-(2-羟乙基)-N-(辛基)-β-丙氨酸单钠盐；非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚，壬基酚聚氧乙烯醚为TX-10；硅烷偶联剂为水性硅烷偶联剂DN-630；石墨烯粉为纳米石墨烯粉，且选自江苏先丰纳米材料科技有限公司。

导流液采用以下方法制备：

在水中加入两性表面活性剂、非离子表面活性剂、硅烷偶联剂，搅拌处理5min，然后加入氟化铵，继续搅拌处理5min，之后加入石墨烯粉，超声处理10min，静置处理30min，得到导流液。

制备例II-2

一种导流液，其和制备例II-1的区别之处在于，导流液的原料配比不同，其余部分相同。且，导流液的原料配比见表1所示。

制备例II-3

一种导流 液，其和制备例II-1的区别之处在于，导流液的原料配比不同，其余部分相同。且，导流液的原料配比见表1所示。

制备例II-4

一种导流液，其和制备例II-1的区别之处在于，石墨烯粉在使用前进行预处理，其余部分相同。

石墨烯粉采用以下方法进行预处理：

Sa、在500kg浓硫酸中加入10kg高锰酸钾，混合均匀，然后加入10kg石墨烯粉，在温度为45℃下，超声分散35min，搅拌处理3.5h，离心分离，取滤渣，得到固体物。

其中，浓硫酸的质量分数为97%。

Sb、在400kg水中加入4kg硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入固体物，在温度为45℃下，超声分散35min，搅拌处理1.5h，得到混合物。

其中，硅烷偶联剂为水性硅烷偶联剂DN-630。

Sc、在不断搅拌下，利用氢氧化钠调节混合物的pH值为11.5，然后升温至45℃，加入2.5kg硝酸银溶液，然后加入6kg正硅酸乙酯、12kg乙酸乙酯，继续搅拌处理9h，离心分离，取滤渣，得到初成品。

其中，硝酸银溶液的质量浓度为20%。

Sd、在氮气保护下，将初成品升温至520℃，保温处理3.5h，降温至25℃，得到半成品。

Se、在400kg水中加入8kg硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入半成品，在温度为45℃下，超声分散30min，搅拌处理2.5h，离心分离，取滤渣，在温度为90℃下，烘干，完成石墨烯粉的预处理。

其中，硅烷偶联剂为水性硅烷偶联剂DN-630。

制备例II-5

一种导流液，其和制备例II-4的区别之处在于，石墨烯粉的预处理中，步骤Sb中未添加硅烷偶联剂，其余部分相同。

制备例II-6

一种导流液，其和制备例II-4的区别之处在于，石墨烯粉的预处理中，步骤Sc中未添加正硅酸乙酯，其余部分相同。

制备例II-7

一种导流液，其和制备例II-1的区别之处在于，导流液的原料中未添加石墨烯粉，其余部分相同。

制备例II-8

一种导流液，其和制备例II-1的区别之处在于，导流液的原料中未添加氟化铵，其余部分相同。

制备例II-9

一种导流液，其和制备例II-1的区别之处在于，导流液的原料中未添加两性表面活性剂，其余部分相同。

制备例II-10

一种导流液，其和制备例II-1的区别之处在于，导流液的原料中未添加非离子表面活性剂，其余部分相同。

制备例II-11

一种导流液，其和制备例II-1的区别之处在于，导流液的原料中未添加氟化铵、两性表面活性剂、非离子表面活性剂，其余部分相同。

沉降剂制备例

制备例III-1

一种沉淀剂，其由以下原料制成：50kg氢氧化钾、10kg耐碱阴离子表面活性剂、5kg非离子表面活性剂、100kg水。

其中，耐碱阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚，壬基酚聚氧乙烯醚为TX-10。

沉淀剂采用以下方法制备：

在水中加入耐酸阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂，搅拌处理10min，然后加入氢氧化钾，继续搅拌处理5min，静置处理30min，得到沉淀剂。

实施例

实施例1

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，包括如下步骤：

S1、取直径为12cm、厚度为185μm的锗晶片，在锗晶片的正面、背面以及周向分别涂覆光刻胶，光刻胶为RD-PFR/PFS，且选自深圳市容大感光科技股份有限公司。光刻胶在锗晶片表面形成光刻胶膜。然后对锗晶片正面的光刻胶膜进行曝光，显影，且露出锗晶片的正面，保留锗晶片背面以及周向的光刻胶膜。

S2、将步骤S1处理后的锗晶片浸泡在制备例I-1得到的酸腐蚀液中，且酸腐蚀液的使用量为10mL，此时，光刻胶膜对锗晶片的背面以及周向起到保护，而酸腐蚀液对锗晶片的正面进行浸泡腐蚀，且，浸泡时间为10min，浸泡温度为25℃。

然后将锗晶片的背面吸附在多孔陶瓷工作盘的基准平面上，之后在不断喷淋制备例I-1得到的酸腐蚀液下，采用2000#金刚石砂轮对锗晶片的正面进行一次纵向切入减薄处理，且，每1cm²面积的锗晶片酸腐蚀液流速为150L/h，酸腐蚀液温度为25℃，一次纵向切入减薄除去厚度为55μm，一次纵向切入减薄速率为1.5μm/s。

且，酸腐蚀液使用后形成废液，废液采用以下方法进行回收处理：收集酸腐蚀液使用后形成的废液，混合均匀，然后进行过滤，取滤液。之后在不断搅拌下，于滤液中加入制备例III-1得到的沉降剂，直至不产生沉淀，继续加入沉降剂，且每1L废液中继续加入的沉降剂使用量为15ml，搅拌处理5.5h，静置1h，过滤，完成废液的回收处理。

S3、在不断喷淋制备例II-1得到的导流液下，采用2000#金刚石砂轮对锗晶片的正面进行二次纵向切入减薄处理，且，每1cm²面积的锗晶片导流液流速为100L/h，导流液温度为25℃，二次纵向切入减薄除去厚度为15μm，二次纵向切入减薄速率为0.1μm/s。

然后在不断喷淋制备例II-1得到的导流液下，采用8000#金刚石砂轮对锗晶片的正面进行研磨整平处理，且，每1cm²面积的锗晶片导流液流速为80L/h，导流液温度为25℃，研磨整平除去厚度为3μm，研磨整平速率为0.02μm/s。

S4、除去锗晶片背面以及周向的光刻胶膜。

实施例2-3

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，实施例2-3和实施例1的区别之处在于，步骤S3中使用的导流液不同，其余部分相同。且，实施例2-3步骤S3中使用的导流液依次分别为制备例II-2、制备例II-3得到，即实施例2-3中导流液的原料配比不同。

实施例4

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其和实施例1的区别之处在于，步骤S3中使用的导流液不同，其余部分相同。且，步骤S3中使用的导流液为制备例II-4得到，即导流液中在石墨烯粉使用前进行预处理。

实施例5

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其和实施例1的区别之处在于，步骤S3中使用的导流液不同，其余部分相同。且，步骤S3中使用的导流液为制备例II-5得到，即石墨烯粉的预处理中，步骤Sb中未添加硅烷偶联剂。

实施例6

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其和实施例1的区别之处在于，步骤S3中使用的导流液不同，其余部分相同。且，步骤S3中使用的导流液为制备例II-6得到，即石墨烯粉的预处理中，步骤Sc中未添加正硅酸乙酯。

实施例7-8

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，实施例7-8和实施例1的区别之处在于，步骤S2中使用的酸腐蚀液不同，其余部分相同。且，实施例7-8步骤S2使用的酸腐蚀液依次分别为制备例I-4、制备例I-5得到，即实施例4-5中酸腐蚀液原料中的耐酸阳离子表面活性剂不同。

对比例

对比例1

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其和实施例1的区别之处在于，步骤S3中用等量的水替换导流液，其余部分相同。

对比例2

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其和实施例1的区别之处在于，步骤S3中使用的导流液不同，其余部分相同。且，步骤S3中使用的导流液为制备例II-7得到，即导流液的原料中未添加石墨烯粉。

对比例3

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其和实施例1的区别之处在于，步骤S3中使用的导流液不同，其余部分相同。且，步骤S3中使用的导流液为制备例II-8得到，即导流液的原料中未添加氟化铵。

对比例4

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其和实施例1的区别之处在于，步骤S3中使用的导流液不同，其余部分相同。且，步骤S3中使用的导流液为制备例II-9得到，即导流液的原料中未添加两性表面活性剂。

对比例5

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其和实施例1的区别之处在于，步骤S3中使用的导流液不同，其余部分相同。且，步骤S3中使用的导流液为制备例II-10得到，即导流液的原料中未添加非离子表面活性剂。

对比例6

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其和实施例1的区别之处在于，步骤S3中使用的导流液不同，其余部分相同。且，步骤S3中使用的导流液为制备例II-11得到，即导流液的原料中未添加氟化铵、两性表面活性剂、非离子表面活性剂。

对比例7

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其和实施例1的区别之处在于，步骤S2中用等量的水替换酸腐蚀液，其余部分相同。

对比例8

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其和实施例1的区别之处在于，步骤S2中使用的酸腐蚀液不同，其余部分相同。且，步骤S2使用的酸腐蚀液为制备例I-6得到，即酸腐蚀液的原料中未添加耐酸阳离子表面活性剂。

对照例

一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其和实施例1的区别之处在于，步骤S2中用等量的水替换酸腐蚀液，且步骤S3中用等量的水替换导流液，其余部分相同。

性能检测试验

分别取实施例1-8、对比例1-8、对照例步骤S2处理后的锗晶片，且定义为试样A，对试样A的粗糙度进行检测，检测结果如表2所示。

分别取实施例1-8、对比例1-8、对照例步骤S3处理后的锗晶片，且定义为试样B，对试样B的粗糙度、平整度、杂质元素残留量进行检测，检测结果如表2所示。

其中，采用美国Digital Instrument的NanoScope IIIa原子力显微镜，对抛光锗晶片表面的粗糙度Ra进行检测；

采用美国康宁Corning Tropel平整度测量仪，对试样B的总体厚度变化TTV、15mm×15mm局部厚度变化LTV、翘曲度WARP、弯曲度BOW进行检测；

采用日本大阪OSAKA反射X射线荧光分析仪，对试样B的Cu+Zn残余量进行检测。

表2 检测结果

从表2中可以看出，本申请用于单面锗晶片的腐蚀方法，利用一次纵向切入减薄、二次纵向切入减薄、研磨整平、酸腐蚀液、导流液之间的相互配合，使锗晶片表面具有较低的粗糙度，粗糙度为6-11nm，还具有良好的平整度，总体厚度变化TTV＜2.5μm、15mm×15mm局部厚度变化LTV＜0.7μm、翘曲度WARP＜3.3μm、弯曲度BOW＜0.15μm，不仅提高锗晶片减薄处理效率，同时降低锗晶片表面粗糙度，提高锗晶片减薄处理的整体性能，满足市场需求。

将实施例1和对比例2进行比较，由此可以看出，在导流液的原料中加入石墨烯粉，能够有效的降低锗晶片表面的粗糙度。结合实施例4-6，由此可以看出，对石墨烯粉进行预处理，进一步降低锗晶片表面的粗糙度，提高锗晶片的性能。

将实施例1和对比例3-6进行比较，由此可以看出，在导流液的原料中加入两性表面活性剂、非离子表面活性剂、氟化铵，且利用其之间的协同作用，也降低了锗晶片表面的粗糙度。

将实施例1和对比例7-8进行比较，由此可以看出，利用酸腐蚀液对锗晶片进行腐蚀，结合一次纵向切入减薄，能够提高酸腐蚀液处理后锗晶片的粗糙度，这可能是由于酸腐蚀液作用于锗晶片表面，且形成腐蚀坑和沟槽，且在酸腐蚀液原料中加入耐酸阳离子表面活性剂，有效的增加腐蚀坑和沟槽的密度和深度，进一步提高锗晶片的处理效果。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、在锗晶片的正面、背面以及周向分别涂覆光刻胶，光刻胶在锗晶片表面形成光刻胶膜，然后对锗晶片正面的光刻胶膜进行曝光，显影，且露出锗晶片的正面，保留锗晶片背面以及周向的光刻胶膜；

S2、利用酸腐蚀液对锗晶片的正面进行浸泡腐蚀，然后在不断喷淋酸腐蚀液下，对锗晶片的正面进行一次纵向切入减薄处理；

S3、在不断喷淋导流液下，对锗晶片的正面进行二次纵向切入减薄处理，之后在不断喷淋导流液下，对锗晶片的正面进行研磨整平处理；

S4、除去锗晶片背面以及周向的光刻胶膜；

所述导流液由包含以下重量份的原料制备而成：石墨烯粉3-5份、两性表面活性剂0.4-0.6份、非离子表面活性剂0.1-0.3份、氟化铵1.6-1.8份、硅烷偶联剂0.4-0.6份、水95-105份；所述两性表面活性剂为N-(2-羟乙基)-N-(辛基)-β-丙氨酸单钠盐；

所述酸腐蚀液由包含以下重量份的原料制备而成：浓氢氟酸85-95份、浓硝酸9-11份、冰醋酸9-11份、耐酸阳离子表面活性剂0.4-0.6份、水35-45份；所述耐酸阳离子表面活性剂为十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其特征在于：导流液由包含以下重量份的原料制备而成：石墨烯粉4份、两性表面活性剂0.5份、非离子表面活性剂0.2份、氟化铵1.7份、硅烷偶联剂0.5份、水100份。

3.根据权利要求1所述的一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其特征在于：所述非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其特征在于：所述石墨烯粉在使用前进行以下预处理：

Sa、在浓硫酸中加入高锰酸钾，混合均匀，然后加入石墨烯粉，在温度为40-50℃下，超声分散30-40min，搅拌处理3-4h，离心分离，取滤渣，得到固体物；

Sb、在水中加入硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入固体物，在温度为40-50℃下，超声分散30-40min，搅拌处理1-2h，得到混合物；

Sc、在不断搅拌下，调节混合物的pH值为11-12，然后升温至40-50℃，加入硝酸银溶液，然后加入正硅酸乙酯、乙酸乙酯，继续搅拌处理8-10h，离心分离，取滤渣，得到初成品；

Sd、在惰性气体保护下，将初成品升温至500-550℃，保温处理3-4h，降温，得到半成品；

Se、在水中加入硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入半成品，在温度为40-50℃下，超声分散20-40min，搅拌处理2-3h，离心分离，取滤渣，烘干，完成石墨烯粉的预处理。

5.根据权利要求4所述的一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其特征在于：步骤Sa中，浓硫酸、高锰酸钾、石墨烯粉的重量配比为(50-60):(0.5-1.5):1；

步骤Sb中，水、硅烷偶联剂、石墨烯粉的重量配比为(30-50):(0.3-0.5):1；

步骤Sc中，硝酸银溶液、正硅酸乙酯、乙酸乙酯、石墨烯粉的重量配比为(0.2-0.3):(0.5-0.7):(1-1.5):1，且硝酸银溶液的质量浓度为10-30%；

步骤Sd中，水、硅烷偶联剂、石墨烯粉的重量配比为(30-50):(0.7-0.9):1。

6.根据权利要求4所述的一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其特征在于：所述石墨烯粉预处理中使用的硅烷偶联剂和导流液中使用的硅烷偶联剂相同。

7.根据权利要求1所述的一种用于单面锗晶片的腐蚀方法，其特征在于：所述耐酸阳离子表面活性剂为十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐的混合物，且十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十八烷基胺醋酸盐的重量配比为(1-2):(2-4):(1-2)。