锗抛光片抛光清洗技术研究

摘要

锗单晶抛光片主要用于航天领域中的太阳电池系统中，在锗单晶衬底上外延GaAs等材料制成的单结以及多结化合物太阳能电池具有转换效率高、耐高温、抗辐射、可靠性强等优势。化合物太阳电池在MOCVD工艺中需要生长多层晶体材料，并且是异质结生长，容易产生晶格畸变。因此，化合物太阳电池对锗单晶抛光片的表面质量提出了较为苛刻的要求。所以，研制满足化合物太阳电池使用要求的超薄锗单晶抛光片的技术难度非常大。国外只有比利时UMICORE公司一家能够生产超薄锗单晶抛光片。
　　 本文着重研究了锗单晶片的化学腐蚀工艺技术、锗单晶片的抛光工艺技术和锗单晶抛光片的清洗工艺技术，并且初步探讨了锗抛光片表面钝化的机理。
　　 1.锗单晶片的化学腐蚀工艺技术
　　 通过采用不同的化学腐蚀液对锗单晶片进行化学腐蚀，从腐蚀速率和表面光洁度及粗糙度等方面进行比较，最终选择了一种比较适用于超薄锗片抛光的化学腐蚀工艺，并通过不同腐蚀液对锗腐蚀速率影响的研究，为锗的清洗工艺、抛光工艺提供了较为详细的参考。
　　 2.锗单晶片的抛光工艺技术
　　 主要讨论了抛光工艺参数对抛光片几何参数和表面质量的影响，并通过工艺实验，得到了最佳的超薄锗单晶抛光片的抛光工艺。
　　 3.锗单晶抛光片的清洗工艺技术
　　 阐述了锗单晶抛光片的清洗机理，通过对锗抛光片表面有机物和颗粒的去除技术研究，建立了超薄锗单晶抛光片的清洗技术。利用该技术清洗的超薄锗单晶抛光片完全满足了空间高效太阳电池的使用要求。
　　 4.锗抛光片表面钝化技术
　　 阐述了国内外锗表面钝化技术的研究现状和发展趋势，并对其钝化的机理及钝化方法等进行了介绍。同时对今后锗表面钝化技术的发展提出了初步看法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1耐辐照空间高效太阳电池的新发展

1.1.1硅太阳电池与化合物太阳电池的性能比较

1.1.2硅太阳电池与化合物太阳电池的耐辐射性能比较

1.1.3锗、硅、砷化镓和铟镓磷的主要半导体特性比较

1.1.4空间太阳电池的现状与发展趋势

1.2锗单晶材料的结构与特性

1.2.1锗单晶的结构

1.2.2锗单晶的物理性质

1.2.3锗的化学性质

1.3空间高效太阳电池用超薄锗单晶抛光片

1.3.1锗衬底的空间高效太阳电池的结构特性

1.3.2空间高效太阳电池用超薄锗单晶抛光片的研究现状

1.3.3超薄锗单晶抛光片在抛光、清洗工艺中的技术难题

1.4本文的研究内容

1.4.1锗单晶片化学腐蚀工艺

1.4.2锗单晶片抛光工艺

1.4.3锗单晶抛光片的清洗工艺

1.5本课题的研究意义

第二章实验工艺与分析测试方法

2.1实验工艺设计

2.1.1化学腐蚀工艺设计

2.1.2抛光工艺设计

2.1.3抛光片清洗工艺设计

2.2分析测试

2.2.1锗片厚度、TTV、Warp和粗糙度的测试

2.2.2锗抛光片表面颗粒度和雾缺陷的测试

第三章锗单晶化学腐蚀工艺研究

3.1锗片在不同腐蚀液中腐蚀特性

3.1.1锗在氢氧化钾与过氧化氢混合液中的腐蚀

3.1.2锗在氢氧化铵与过氧化氢溶液中的腐蚀

3.1.3锗在混合酸中的化学腐蚀

3.2酸性化学腐蚀工艺对锗抛光片表面质量的影响

3.2.1不同的腐蚀液配比对锗腐蚀片表面质量的影响

3.2.2不同的腐蚀液静置时间对锗腐蚀片表面质量的影响

3.3本章小结

第四章锗单晶抛光工艺研究

4.1化学机械抛光技术

4.1.1化学机械抛光的应用

4.1.2化学机械抛光的现状和发展趋势

4.1.3化学机械抛光机理研究现状

4.1.4典型化学机械抛光去除机理模型分析

4.2超薄锗片抛光工艺技术

4.2.1抛光片TTV控制技术

4.2.2抛光片表面质量控制技术

4.3本章小结

第五章锗单晶抛光片清洗工艺技术研究

5.1锗单晶抛光片的清洗机理

5.1.1常规的锗清洗工艺

5.1.2改进的锗清洗工艺

5.2抛光片表面有机物去除技术研究

5.2.1抛光片去蜡工艺技术研究

5.2.2抛光片表面残存有机物去除技术研究

5.3锗抛光片表面颗粒去除技术研究

5.4锗抛光片表面氧化状态的控制

5.5本章小结

第六章表面钝化技术

6.1锗表面钝化技术的发展

6.2钝化前锗抛光片表面处理

6.3锗表面烃钝化技术

6.4锗抛光片表面氢钝化技术

6.5本章小结

第七章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢