本發明設計一種用于CdS單晶體的切割方法，屬于半導體材料的加工領域。
背景技術：
：硫化鎘（CdS）晶體是帶寬為2.4eV的直接躍遷型Ⅱ一VI族化合物半導體材料。CdS單晶的優異光電性質使其在探測器、太陽能電池，紅外視窗等半導體器件制備上具有廣泛的應用。CdS晶體的加工包括定向、滾圓、切割、研磨、拋光、清洗等工藝，在后續的研磨、拋光工序之前，需要先將晶錠切割成表面平整、厚度均一的切割片，切割工藝的好壞直接影響后續的加工工藝。由于CdS晶錠的厚度較小（通常小于1cm），常采用單線切割工藝對其進行切割。在單線切割工藝中，采用的切割線為金剛線，依靠金剛線和CdS晶體間的劇烈摩擦，使材料破裂并從母體表面脫落下來，從而達到切割的效果。由于CdS晶體的硬度小（莫氏硬度僅為3.3）、脆性大，在單線切割過程中，極易出現碎片現象，導致單線切割成品率過低；此外，采用傳統單線切割工藝時，晶體的定向是通過以下步驟來完成：將晶錠固定在切割機樣品臺上，先從晶錠上切割下一小片并對切割片進行定向，根據晶向偏移量來調整樣品臺的角度，在這個過程中定向、樣品臺角度調節以及切割誤差，使得傳統的單線切割片晶向精度不高（偏差往往為0.3°～0.5°）；再者，采用傳統的單線切割方法對CdS晶錠進行切割時，晶錠的滾圓操作過程會比較繁瑣，若操作不當會使切割片為橢圓形。技術實現要素：鑒于現有技術的狀況及不足，本發明針對低阻n型CdS單晶晶體的切割，提供了一種采用電火花切割技術快速切割CdS單晶體的方法，電火花切割技術，是依靠電能和熱能進行材料去除，是一種非接觸性的切割方法，此方法既可以大大降低碎片的風險，同時也可以大大提高加工效率。本發明為實現上述目的，所采用的技術方案是：一種采用電火花切割技術快速切割CdS單晶體的方法，其特征在于：步驟如下，第一步，用高溫蠟將CdS晶錠的剝離面粘貼在一個總厚度變化小于5μm的鑄鐵托上，用平面磨床將CdS晶錠的生長面磨平；第二步，用X射線衍射儀對磨平的端面進行定向，根據晶向偏離（0001）的偏移量進行調整，對生長面再次進行平面磨，直到該端面偏離正晶向的角度小于0.5°；第三步，將CdS晶錠從鑄鐵托上取下，用高溫蠟將已磨平的生長面貼在鑄鐵托上，用平面磨床將晶錠的剝離面磨平，然后將鑄鐵塊裝卡到滾圓磨床的樣品臺上，先對CdS晶錠進行滾圓，然后進行主參考面和副參考面制作；第四步，滾圓和參考面制作完成之后，將CdS晶錠從鑄鐵塊上取下，用酒精將CdS晶錠擦洗干凈，然后用真空吸附臺將CdS晶錠吸附住，晶錠的主參考面朝下，主參考面與卡具水平面留有一定間隙，可以放下一個石墨條，在石墨條上涂覆上一層厚度約為5mm的固體膠，將石墨條放到該間隙中，使CdS晶錠主參考面與固體膠接觸，固定臺子側面的螺絲，使石墨條固定，靜置使固體膠凝固，CdS晶錠就粘貼在石墨條上，這樣切割后的晶片會靠膠的作用不會脫離石墨條，可以防止切完的晶片掉落，或者發生傾斜與其他晶片發生磕碰而出現碎片事故；調整電火花切割機切割參數，對晶錠進行切割，脈沖寬度為15-20，脈間倍數為6-10，功放為4-6，進給速度為0.8-2.8mm/min；第五步，切割完成后，依次采用煤油浸泡、熱酒精對切割后的晶片進行沖洗，然后將切割卡具放在溫度為80℃的熱水中，使膠軟化，將晶片取下，進行下一步操作。本發明的有益效果是：利用平面磨床將晶錠生長面磨平，對其進行定向，定向完成后對晶錠進行滾圓，這樣能保證最終切割片為圓形而非橢圓形；真空吸附臺的設計，既能保證切割片的晶向偏差小于0.2°，又能防止切割片從卡具上掉落而摔碎。采用非接觸式的電火花切割技術對n型CdS晶錠進行切割，可以大大的提高切割效率、減少碎片的產生。附圖說明圖1本發明電火花切割加工晶錠的示意圖；圖2為本發明CdS晶錠的示意圖；圖3為本發明CdS晶錠的剝離面與鑄鐵托粘貼在一起的示意圖；圖4為本發明CdS晶錠的生長面加工后的示意圖；圖5為本發明CdS晶錠的晶向偏離量調整后的示意圖；圖6為本發明CdS晶錠的生長面與鑄鐵托粘貼在一起的示意圖；圖7為本發明CdS晶錠的剝離面加工后的示意圖；圖8為本發明CdS晶錠進行滾圓的示意圖；圖9為本發明CdS晶錠進行參考面制作的示意圖；圖10為本發明晶錠固定到自制電火花切割機卡具上的示意圖；圖11為圖10的側視圖；圖12為真空吸附臺的結構示意圖。具體實施方式一種采用電火花切割技術快速切割CdS單晶體的方法，步驟如下：第一步，用高溫蠟3將CdS晶錠1的剝離面1-1粘貼在一個總厚度變化小于5μm的鑄鐵托2上，用平面磨床將CdS晶錠1的生長面1-2磨平，如圖2、圖3所示。第二步，用X射線衍射儀對磨平的端面進行定向，根據晶向偏離（0001）的偏移量進行調整，對生長面1-2再次進行平面磨，直到該端面偏離正晶向的角度小于0.5°如圖4、圖5所示。第三步，將CdS晶錠1從鑄鐵托2上取下，用高溫蠟3將已磨平的生長面1-2貼在鑄鐵托2上，用平面磨床將晶錠的剝離面1-1磨平，然后將鑄鐵塊2裝卡到滾圓磨床的樣品臺上，對CdS晶錠1進行滾圓和參考面制作，如圖6、圖7、圖8、圖9所示。第四步，將滾圓后的CdS晶錠1固定到電火花切割機4卡具4-1上，如圖1、圖10、圖11所示，該卡具4-1材質為不銹鋼，卡具4-1的水平面和豎直面垂直，豎直面上突出的部分為真空吸附臺4-2，真空吸附臺4-2面與卡具4-1的豎直面平行，且真空吸附臺4-2臺面的總厚度變化小于5μm，真空吸附臺4-2上設有附氣孔4-2-3、十字槽4-2-2和圓形刻槽4-2-4，目的是保證晶錠能夠吸附牢固，在粘膠過程中位置不會移動。用真空吸附臺4-2將CdS晶錠1吸附住，晶錠主參考面1-3朝下，主參考面1-3與卡具4-1水平面留有一定間隙，可以放下一個石墨條6，在石墨條6上涂覆上一層厚度約為5mm的固體膠5，將石墨條6放到該間隙中，使CdS晶錠1大參考面與固體膠5接觸，固定臺子側面的螺絲，使石墨條6固定，靜置使固體膠5凝固，CdS晶錠1就粘貼在石墨條6上，這樣切割后的晶片會靠膠的作用不會脫離石墨條6，可以防止切完的晶片掉落，或者發生傾斜與其他晶片發生磕碰而出現碎片事故；調整電火花切割機4切割參數，對晶錠進行切割，脈沖寬度為15-20，脈間倍數為6-10，功放為4-6，進給速度為0.8-2.8mm/min。第五步，切割完成后，依次采用煤油浸泡、熱酒精對切割后的晶片進行沖洗，然后將切割卡具4-1放在溫度為80℃的熱水中，使膠軟化，將晶片取下，進行下一步操作。真空吸附臺4-2為圓狀體，在真空吸附臺4-2一端面上，設有四個固定孔4-2-1，在四個固定孔4-2-1之間的臺面上設有十字槽4-2-2，十字槽4-2-2交叉中心點為吸附氣孔4-2-3，沿吸附氣孔4-2-3向外的十字槽4-2-2上，間隔設有兩道圓形刻槽4-2-4，十字槽4-2-2與兩道圓形刻槽4-2-4相通，如圖12所示。真空吸附臺4-2的材質為有機玻璃。以下結合實施例對本發明進行詳細說明。實施例1、電火花切割工藝參數的選擇，脈沖寬度為17，脈間倍數為8，功放選擇為5，進給速度為2.0mm/min。實施例2、電火花切割工藝參數的選擇，脈沖寬度為15，脈間倍數為6，功放選擇為4，進給速度為0.8mm/min。實施例3、電火花切割工藝參數的選擇，脈沖寬度為20，脈間倍數為10，功放選擇為6，進給速度為2.8mm/min。選擇實施例1中的參數進行加工，可以將切割效率提升10倍，同時整個CdS晶錠1的切割過程中不會出現碎片現象，切割晶片的表面損傷狀況較淺，可以在后續的加工工藝中去除。表1為電火花切割和常規的單線切割工藝結果對比。表1方法切割線CdS晶錠單片加工時間（min）TTV（μm）碎片率（%）晶向偏差（°）單線切割金剛線2506400.3-0.5電火花切割鉬絲2530＜0.2從表1看出，傳統的單線切割采用金剛線，金剛線在晶錠表面來回高速運動，對晶錠產生劇烈摩擦，使得材料碎裂并從母體表面脫落，單片切割的時間為250min/片，切割晶片的TTV為6μm，破片率為40%，切割片晶向偏移量往往為0.3-0.5°。電火花切割則采用鉬絲作為電極，鉬絲在晶片表面來回高速運動，依靠脈沖火花放電時的電熱作用實現對晶錠的切割，但由于加工中鉬絲與晶錠并不直接接觸，所以并沒有機械加工宏觀的切削力，此方法，切割的時間為25min/片，切割晶片的TTV為3μm，加工過程中不會出現破片現象，并且切割片晶向偏差小于0.2°。當前第1頁1 2 3