一种减小锗磨削片弯曲度的加工方法与流程

本发明涉及半导体材料加工，尤其涉及一种减小锗磨削片弯曲度的加工方法。

背景技术：

锗材料不仅具有与砷化镓材料相近的晶格常数和热膨胀系数，同时因其优异的耐高温和抗辐照性能，是空间用多结砷化镓太阳电池最为理想的衬底材料。锗衬底在电池结构中不仅起到支撑作用，同时外延生长制作底电池参与光电转化，进而影响空间用多结砷化镓太阳电池的转化效率。随着科学技术的发展，锗衬底的主流厚度已降至140μm，器件厂商对锗衬底的几何参数提出了更高的要求。

磨削是一种主要的晶片减薄技术，单晶切片可以通过磨削的方式去除切割损伤层。磨削减薄具有加工面型好、工作效率高、加工精度高的特点，在锗单晶片的机械减薄中被广泛应用。在最常用的晶片自旋转单面磨削加工中，转台上一次装入一个晶片（转台直径大于晶片直径）。待砂轮工作面调整至晶片中心位置后，砂轮只进行轴向进给，晶片与砂轮绕各自轴线旋转进行磨削减薄。

锗单晶片自旋转单面磨削减薄，极容易产生微裂纹和晶格扭曲造成弯曲度的增大，导致后续加工碎片率的上升；由于后序锗磨削片的背面将蒸镀外延层进行背电极的制作，所以对背面的磨削纹路密度及稳定性提出了更高的要求。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种减小锗磨削片弯曲度的加工方法。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：一种减小锗磨削片弯曲度的加工方法，其特征在于，依次进行背面顺磨磨削、贴膜、正面逆磨磨削、去膜、化学腐蚀加工工序，其具体步骤如下：

步骤一、测试锗单晶片原始厚度为w0，将锗单晶片正面向下吸附于转台上，磨削砂轮轴向进给对锗单晶片背面进行顺磨磨削，减薄至厚度为w1；

步骤二、在锗单晶片背面贴合相同大小的uv膜；

步骤三、将贴膜的锗单晶片背面向下吸附于转台上，磨削砂轮轴向进给对锗单晶片正面进行逆磨磨削，减薄至目标厚度为w2；

步骤四、采用紫外灯照射的方法去膜；

步骤五、将锗单晶磨削片于酸腐蚀液中浸泡进行化学腐蚀，冲水甩干后即得到弯曲度小的锗单晶磨削片。

本发明所述锗磨削片的背面顺磨磨削减薄厚度满足7μm≤（w0-w1）≤11μm。

本发明所述锗磨削片的正面逆磨磨削减薄满足15μm≤（w1-w2）≤19μm。

本发明所述酸腐蚀液由96～98%浓度的硫酸、30～32%浓度的双氧水及去离子水配制而成；硫酸、双氧水、去离子水的体积比为（3～5）:（1.2～1.5）:1；腐蚀温度为60～65℃；腐蚀时间为5～7min；锗磨削片去除量为1～3μm。

本发明所述磨削砂轮型号为800～2000#；磨削砂轮转速为3000～5500rpm；磨削砂轮轴向进给速率为0.1～0.7μm/s。

本发明所述去离子水压力为0.1～0.3mpa，去离子水流量为2～5l/min。

本发明所述的uv膜选择中粘性低温的uv膜。

本发明所产生的有益效果是：通过对锗单晶片依次进行背面顺磨磨削、贴膜、正面逆磨磨削、去膜、化学腐蚀加工步骤，最终得到弯曲度小的锗单晶磨削片。采用本方法减少了崩边和裂纹的产生，降低了锗单晶片加工碎片率；uv膜能够对锗磨削片的背面及晶片边缘起到了保护作用；由于加工后的锗磨削片的弯曲度小，达到了背面磨削纹路密度大且稳定性好的标准要求，从而提高了锗磨削片的表面质量。

附图说明

图1为采用不同方式磨削加工的锗磨削片弯曲度测试数据对比图；

图2为锗单晶片吸附于转台上磨削加工示意图；

图3为磨削砂轮轴向进给对锗单晶片背面进行顺磨磨削示意图；

图4为磨削砂轮轴向进给对锗单晶片正面进行逆磨磨削示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

实施例：选择直径为100mm、厚度为200±10μm的锗单晶片。采用磨削砂轮的型号为2000#，磨削砂轮转速为3000rpm，磨削砂轮轴向进给速率为0.2μm/s，去离子水压力为0.3mpa，去离子水流量为3l/min。

（1）测试锗单晶片1原始厚度记为w0，将锗单晶片1正面向下吸附于转台2上（如图2所示），磨削砂轮3轴向进给对锗单晶片1背面进行顺磨磨削（如图3所示），减薄至厚度为w1。其中，（w0-w1）=10μm。

（2）在锗单晶片1背面贴合相同大小的中粘性低温uv膜。

（3）将贴膜的锗单晶片1背面向下吸附于转台2上，磨削砂轮3轴向进给对锗单晶片正面进行逆磨磨削（如图4所示），减薄至目标厚度为w2。其中，（w1-w2）=16μm。

（4）采用紫外灯照射的方法去膜；紫外灯照射60s实现uv膜与锗单晶片的解离。

（5）将锗单晶磨削片于酸腐蚀液中浸泡进行化学腐蚀，酸腐蚀液配制：硫酸、双氧水、去离子水的体积比为5:1.5:1，硫酸浓度为97%，双氧水浓度为32%；腐蚀温度为60℃，腐蚀时间为5min，锗磨削片去除量为2μm。

为检验本发明的技术方案在减小锗磨削片弯曲度方面的技术效果是否理想，特进行了以下对比实验，具体比较例如下：

比较例一：

与本发明实施例相比，比较例一的步骤（1）、（2）、（4）、（5）操作相同，步骤（3）操作不同，具体操作为：将锗单晶片1背面贴uv膜面吸附于转台2上，以顺磨磨削方式（如图3所示）磨削锗单晶片1正面，磨削至目标厚度w2。

比较例二：

与本发明实施例相比，比较例二的步骤（2）、（3）、（4）、（5）操作相同，步骤（1）操作不同，具体操作为：将锗单晶片1正面向下吸附于转台2上，以逆磨磨削方式（如图4所示）磨削锗单晶片1背面，磨削至目标厚度w1。

比较例三：

与本发明实施例相比，比较例三的步骤（1）、（2）、（3）、（4）相同，不进行步骤（5）的化学腐蚀。

使用多功能晶片测试系统以非接触式方法对锗磨削片进行弯曲度测试，测试结果如图1所示，三个比较例的结果均没有实施例的理想。即三个比较例的锗磨削片的弯曲度均大于本发明实施例的锗磨削片的弯曲度，尤其是比较例一和比较例三的锗磨削片的弯曲度远远超过本发明实施例的锗磨削片的弯曲度。由此得出结论：采用本发明的加工方法减小锗磨削片弯曲度的效果明显。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种减小锗磨削片弯曲度的加工方法，该加工方法包括磨削、贴膜、去膜、化学腐蚀等步骤，首先对锗单晶片的背面顺磨磨削减薄，然后背面贴膜对正面进行逆磨磨削减薄，通过紫外灯照射去膜，最后对锗单晶片进行化学腐蚀处理，即得到弯曲度小的锗单晶磨削片。采用本发明提供的减小锗磨削片弯曲度的加工方法减少了崩边和裂纹的产生，降低了锗单晶片加工碎片率；UV膜能够对锗磨削片的背面及晶片边缘起到了保护作用；由于加工后的锗磨削片的弯曲度小，达到了背面磨削纹路密度大且稳定性好的标准要求，从而提高了锗磨削片的表面质量。

技术研发人员：何远东;韩焕鹏;王雄龙;张伟才;赵权;杨洪星;陈晨;杨静;李明佳
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十六研究所
技术研发日：2018.12.12
技术公布日：2019.02.19