[发明专利]一种超薄Ge单晶衬底材料及其制备方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及一种Ge单晶衬底材料及其制备方法，更具体地，涉及一种超薄Ge单晶衬底材料及其制备方法。

背景技术

锗单晶衬底材料作为一种基础材料用途广泛。例如，以锗晶片为基板的三结太阳能电池因其性能好，光电转换率高，已被全球各国运用到空间供电系统中；同时，随着科技的发展，三结太阳能电池制造成本的降低，地面光伏市场对太阳能电池用锗晶片的需求也将有较大的潜力。锗单晶衬底材料作为三结太阳能电池制造的上游产业，在降低制造成本，减薄晶片厚度，提高晶片质量等方面的改革已是刻不容缓。

晶片的强度与其厚度成正比，当晶片减薄到一定程度其强度也会相应的降低，易损易碎，给薄片生产加工带来很大的难度；同时越薄，其加工过程越容易造成各种细小的损伤，晶片的质量受到很大影响。

常规生产锗晶圆片过程中，在抛光时，给晶片背面“贴膜”保护是必不可少的。但是，如果在生产超薄晶片时，“贴膜”这一工序会造成晶片破损；此外，贴膜抛光的晶片表面平整度参数，如平整度(TTV)，翘曲度(Bow)等明显变差，影响产品质量。

因此，需要能够以工业规模生产超薄Ge单晶衬底材料的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种制备Ge单晶衬底材料的方法，该方法包括以下步骤：

(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。

优选地，仅进行一次抛光。

此外，本发明还提供了一种超薄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。

本发明制备超薄Ge单晶衬底材料的方法能够制备厚度为60-160微米的超薄Ge晶片。此外，由本发明方法制得的超薄Ge单晶衬底材料还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。

附图说明

图1为本发明方法的晶片倒角的示意图，其中图1a倒角为圆弧状，图1b倒角为坡形；

图2为用于实施本发明抛光方法的设备的一个实例。

具体实施方式

在本发明中，如无其他说明，则所有操作均在室温、常压实施。