分钟，然后将载有晶片的陶瓷板取出放在化蜡槽中，化蜡槽中预先加 入55-58°C的水，同时向水中加入一定量的化蜡剂，4-5min后，蜂蜡熔化，晶片自动松动，滑 动，将晶片移出陶瓷板。将收集的晶片在下蜡槽中用去离子水清洗后干燥，得到超薄晶片成 品。
[0078] 表1实施例1各步骤后的晶片厚度值
[0081] 从成品片中抽取部分晶片进行测平，数据如表2所示。
[0082] 表2实施例1的成品晶片测平值
[0083]
[0084] 对比实施例2
[0085] 取实施例1的晶片1重复实施例1的步骤，但是对晶片正面和背面进行减薄的步 骤使用粒径为3-8微米的2000#砂轮。
[0086] 以上实验发现，以2000#砂轮对晶片进行减薄时，对晶片造成的损伤层更深，加工 完成后晶片的表面粗糙度值比本发明实施例1采用8000#砂轮的表面粗糙度值大得多，因 此湿法腐蚀后晶片的强度降低。以下表3为实施采用8000#砂轮与对比实施例2采用2000# 砂轮对晶片进行减薄后，晶片的表面粗糙度测量值的对比。
[0087] 表3. 8000#砂轮与2000#砂轮对晶片进行减薄的表面粗糙度测量值对比
[0089] 其中，Ra为算数平均粗糙度；Rq为轮廓均方根偏差；Rmax为最大粗糙度深度；Rt 为轮廓最大高度；Rz为轮廓平均高度。
[0090] 对比实施例3
[0091] 由一个直径12厘米的Ge圆形晶棒用多线切割机一次切出20片厚度相同的圆形 晶片，厚度均为250微米；使用倒角机对各片圆形晶片进行边缘倒角处理，使其边缘截面成 为弧形。然后将晶片放置在500微米厚度的支承垫中，在0. 05千克/平方厘米压力下进行 双面研磨加工25分钟，消除切片工序带来的锯纹损伤，其中，下盘逆时针旋转，转速为8转 /分钟，中心齿圈和上盘顺时针旋转，转速为3/分钟，外齿圈逆时针旋转，转速为7转/分 钟。将晶片主面朝下放进砂轮为8000#的减薄机中的机台上，通过吸真空将晶片吸在平整 的机台上，以确保晶片与机台之间没有间隙，然后调整机台参数，将晶片送入机台中进行加 工。然后将晶片放入40%体积浓度的氢氟酸和65%体积浓度的硝酸以1. 0:2. 0体积比的 混合液中进行湿法腐蚀，去除前道加工的残余磨肩，同时腐蚀掉晶片表面的损伤层（约10 微米），露出尽量完整的单晶表层，晶片的强度有所提高。
[0092] 然后将湿法腐蚀后的晶片进行贴膜保护，将贴膜后的晶片放在抛光机的支承垫腔 内，先将液体Fujimi INSEC SP抛光磨料用于该抛光设备，以晶片单位面积压力0. 05-0. 12 千克/平方厘米、上盘转速12-35转/分钟、下盘转速8-30转/分钟、抛光液流量60-1201/ cm2晶片面积/分钟的抛光条件进行粗抛光，粗抛光55分钟，用去离子水清洗后，干燥。再 将UPP-GAS01抛光液用于该抛光设备，以晶片单位面积压力0. 06-0. 12千克/平方厘米、上 盘转速25-50转/分钟、下盘转速12-25转/分钟、抛光液流量0. 5-1.0ml/cm2晶片面积/ 分钟的抛光条件进行精抛光，精抛光8分钟。抛光之后进行揭膜去保护，将得到的晶片用去 离子水清洗后干燥，得到超薄晶片成品。
[0093] 从成品片中抽取部分晶片进行测平，数据如表4所示。
[0094] 表4.对比实施例3的成品晶片测平值
[0096] 通过对比实施例3与实施例1的对比，可以发现：按照现有技术的切片工艺切出的 片厚一般都在250微米以上，如果在这个原始厚度的基础上直接一次性磨削减薄超过30微 米时，其积累的应力会过大，容易造成晶片破损。所以，用现有技术的工艺要加工出厚度在 140微米以下的超薄晶片并不容易。现有工艺中，晶片背面需贴膜后再进行主面磨削和抛 光，当晶片厚度接近100微米左右时，膜厚度与晶片厚度几乎相当，所以在贴膜、揭膜时容 易使晶片破损。
[0097] 以上实验结果表明，由本发明方法制得的超薄Ge单晶衬底材料具有良好的晶片 平整度、表面总平整度、弯曲度和翘曲度，适于进行外延生长。
[0098] 本发明所制备的超薄Ge单晶衬底材料的厚度为80-180微米，优选70-170微米， 更优选60-160微米；直径为2-24厘米，优选3-22厘米，更优选5-20厘米；表面粗糙度Ra 为0. 2-0. 5纳米，优选0. 2-0. 4纳米，更优选0. 25-0. 35纳米；平整度为1. 5至4微米，优选 2-3微米；弯曲度为2-5微米，优选2. 5至4. 5微米；翘曲度为-5-+5微米，优选-4-+4微 米，更优选-3_+3微米，非常优选2_+2微米，最优选1_+1微米。
[0099] 虽然已参照特定实施方案对本发明进行了说明，但本领域技术人员应认识到的 是，在不偏离本发明主旨和范围的情况下，可对所述实施方案进行改变或改进，本发明范围 通过所附权利要求书限定。
【主权项】
1. 一种超薄Ge单晶衬底材料的制备方法，包括 (1) 由一种晶棒切割出厚度为140-250微米的晶片； (2) 在减薄机上对晶片背面进行减薄，然后将晶片放入腐蚀液中进行湿法腐蚀； (3) 在减薄机上对晶片主面进行减薄，将减薄的晶片用一种粘结剂固定在一块支撑物 上，其中所述支撑物为刚性的平板，然后对固定在支撑物上的晶片进行抛光； (4) 使用水和/或有机溶剂去除粘结剂。2. 根据权利要求1的方法，其特征在于，所得到的晶片产品的厚度为60-160微米，优选 70-140微米，更优选80-120微米，最优选90-110微米；直径为2-24厘米，优选3-22厘米， 更优选5-20厘米；表面粗糙度Ra为0. 2-0. 5纳米，优选0. 2-0. 4纳米，更优选0. 25-0. 35 纳米；平整度为1. 5至4微米，优选2-3微米；弯曲度为2-5微米，优选2. 5至4. 5微米；翘 曲度为5-+5微米，优选4-+4微米，更优选3-+3微米，非常优选 2_+2微米，最优选1_+1微米。3. 根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤⑵和⑶中的减薄机所用的砂轮的粒径 为< 1微米。4. 根据权利要求1的方法，其特征在于，仅进行一次抛光。5. 根据权利要求1的方法，其特征在于，在步骤（2)中，湿法腐蚀所用的腐蚀液选 自40重量％浓度的氢氟酸的溶液，优选选自40重量％浓度的氢氟酸和65重量％浓度 的硝酸以（1. 0-1. 5) : (2. 0-2. 5)体积比的混合液，40重量％浓度的氢氟酸、65重量％ 浓度的硝酸和99重量％浓度的冰醋酸以（1. 0-1. 5) : (2. 0-2. 5) : (1. 0-1. 8)体积比的 混合液，以及40重量％浓度的氢氟酸、65重量％浓度的硝酸和95重量％浓度的硫酸以 (I. 0-1. 5) : (2. 0-2. 5) : (0? 9-1. 5)体积比的混合液。6. 根据权利要求1的方法，其特征在于，在步骤（2)中，湿法腐蚀后的晶片背面的表面 粗糙度Ra为0. 02-0. 05微米，优选0. 02-0. 04微米，更优选0. 025-0. 035微米。7. 根据权利要求1的方法，其特征在于，在步骤⑷中，有机溶剂选自异丙醇、酒精或化 蜡剂，优选化蜡剂。8. 根据权利要求1的方法，其特征在于，所述晶棒为硅晶棒、IIIA-VA族半导体晶棒、碳 化硅晶棒或蓝宝石晶棒。9. 根据权利要求1的方法，其特征在于，在步骤（1)之后，还进行步骤（1'）：对步骤（1) 切出的晶片进行边缘倒角处理。10. 根据权利要求1的方法，其特征在于，所述支撑物由塑料、石英、玻璃、陶瓷或在抛 光条件下为惰性的金属制成。11. 根据权利要求1的方法，其特征在于，所述粘结剂可选自下列之一：天然及合成聚 合物，例如纤维素类物质、阿拉伯树胶、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、天然磷脂、合成磷脂、矿物 油、植物油、蜡或松香，优选为水溶性粘结剂。12. -种超薄Ge单晶衬底材料，其厚度为60-160微米，优选70-140微米，更优选 80-120微米，最优选90-110微米；直径为2-24厘米，优选3-22厘米，更优选5-20厘米；表 面粗糙度Ra为0. 2-0. 5纳米，优选0. 2-0. 4纳米，更优选0. 25-0. 35纳米；平整度为1. 5至 4微米，优选2-3微米；弯曲度为2-5微米，优选2. 5至4. 5微米；翘曲度为5-+5微米，优选 4_+4微米，更优选3_+3微米，非常优选2_+2微米，最优选1_+1微米。
【专利摘要】本发明涉及一种超薄Ge单晶衬底材料的制备方法，包括(1)由一种晶棒切割出厚度为140-250微米的晶片；(2)在减薄机上对晶片背面进行减薄，然后将晶片放入腐蚀液中进行湿法腐蚀；(3)在减薄机上对晶片主面进行减薄，将减薄的晶片用一种粘结剂固定在一块支撑物上，其中所述支撑物为刚性的平板，然后对固定在支撑物上的晶片进行抛光；(4)使用水和/或有机溶剂去除粘结剂；本发明还涉及一种超薄Ge单晶衬底材料，其厚度为60-160微米；直径为2-24厘米；表面粗糙度Ra为0.2-0.5纳米；平整度为1.5至4微米；弯曲度为2-5微米；翘曲度为5-+5微米。
【IPC分类】B24B1/00
【公开号】CN105081893
【申请号】CN201510242633
【发明人】王元立, 冯奎, 刘文森
【申请人】北京通美晶体技术有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年5月13日