[发明专利]一种超薄锗片翘曲形貌的控制方法

说明书

本发明提供一种超薄锗片翘曲形貌的控制方法，第一步、将锗切割片进行机械研磨，通过锗片研磨加工去除切割损伤的同时对锗片的翘曲方向进行初步控制；第二步、采用酸腐蚀机对锗研磨片进行酸腐蚀，通过酸腐蚀过程去除锗片的研磨损伤，优化锗片翘曲形貌；第三步、采用磨削机对锗片背表面进行单面去除，通过小去除量的单面磨削，进一步控制锗片的翘曲形貌；第四步、采用碱性腐蚀液对锗磨削片进行弱碱腐蚀，最后通过锗片碱液弱腐蚀，去除应力，改善锗片表面质量和机械强度。本方法实现了对超薄锗片减薄加工过程中的翘曲形貌控制，本方法加工效率高，能很好的控制锗片翘曲形貌。通过本方法制备的超薄锗片在后续外延过程中碎片率低。

技术领域

本发明属于超薄锗片制备技术领域，尤其是涉及一种超薄锗片翘曲形貌的控制方法。

背景技术

在空间电源用三结砷化镓太阳电池的制备中，锗单晶抛光片不仅起到衬底支撑作用，同时还承担着底电池的角色。锗单晶抛光片的质量直接决定三结砷化镓太阳电池的质量。随着电池系统的持续减重要求，锗片需求厚度也逐步减小。厚度的减小导致锗片在切片、倒角、研磨、腐蚀、抛光等多个机加工步骤中体现出更多弹性特征，控制不当极易产生机械强度下降，最终导致电池制作过程中外延成品率的大幅度降低。翘曲形貌简单易测量 并且能够直观的反映锗片内部应力大小。

赵研等在CN103862354B专利中采用冰冻固结磨料作为抛光盘对锗片进行了抛光加工，但未对抛光后的锗片性能进行表征。

王盛凯在专利CN102569027B中采用热氧化法实现了对锗片表面纳米微结构尺寸的控制，该专利并未涉及机加工部分内容。

何远东等人在专利CN109352430B中采取不同的磨削方式对锗片正、背表面分别进行磨削加工，采用由硫酸、双氧水及去离子水组成的腐蚀液对锗磨削片进行了弱腐蚀清洗，实现了弯曲度数值的减小，该专利并未对大去除量的酸腐蚀过程及磨削、腐蚀后的锗片弯、翘曲形貌进行描述。

王卿泳在专利CN103240666B中采用双面研磨机对锗片进行了研磨，克服了手工研磨的缺陷，促使了锗片表面质量的提升，但该专利只是对单研磨工序进行了阐述，未涉及后续加工工序对锗片表面质量及几何形貌的影响。

王卿泳在专利CN103233228A中将锗片依次放入HF溶液与冰醋酸、溴水、硝酸溶液中，实现了锗片机械强度的提升，也未提及锗片经过腐蚀后锗片的表面形貌变化情况。

综上所述，查阅相关专利中，虽有锗片加工研究，但均未对锗片的翘曲形貌控制进行研究。

发明内容

鉴于现有技术的状况，本发明综合机械减薄与化学减薄作用，对研磨工艺进行创新性优化，提出了一种超薄锗片翘曲形貌的控制方法，本发明的实施可有效提升锗片综合质量、大幅降低后续外延成品率。

本发明采取的技术方案是：一种超薄锗片翘曲形貌的控制方法，其特征在于，所述方法有以下步骤：

第一步、研磨前对锗片进行厚度分档，将游星轮放在研磨机下盘上，锗切割片放入游星轮中，启动研磨机对锗切割片进行机械研磨，去除切割损伤，同时通过优化调整上、下盘转速比，对锗片的翘曲方向进行初步控制；

第二步、采用酸腐蚀机对锗研磨片进行酸腐蚀，通过优化设计锗片摆放方式及腐蚀工艺参数实现锗片研磨损伤的去除，优化锗片翘曲形貌；

第三步、在锗片正表面贴合相同尺寸的UV膜，将锗片正表面向下吸附于真空吸盘上，采用磨削机对锗片背表面进行磨削，通过控制背表面磨削去除量，进一步控制锗片翘曲形貌；

第四步、在紫外灯照射下揭掉锗片背表面的UV膜，采用碱性腐蚀液对锗磨削片进行弱碱腐蚀，最后通过锗片碱液弱腐蚀，去除应力，改善锗片表面质量和机械强度。

本发明的有益效果是：