[发明专利]背向多焦点激光和电化学复合加工半导体材料的装置和方法

权利要求书

1.背向多焦点激光和电化学复合加工半导体材料的装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

工具电极(7)作为阴极，半导体试样(13)作为阳极，半导体试样(13)已抛光的表面进行电化学刻蚀；脉冲激光器(21)发出激光束经过多焦点发生装置(20)形成多条激光束，多条激光束经过反射镜(19)再经过聚焦镜(18)在同轴上不同位置聚焦多个焦点，多焦点中最低激光焦点(24)与半导体试样(13)背面处相重合，最高激光焦点(26)激光是半导体试样(13)的抛光面处重合；所述多焦点激光中的最低激光焦点(24)在同轴方向上对半导体试样(13)背面先进行刻蚀，刻蚀距离是激光的焦深，由于半导体试样(13)是不透明的，焦点位于半导体试样(13)背面以上的激光束被半导体试样(13)遮挡住，则在半导体试样(13)背面处形成辐照区域，为半导体试样(13)相应区域里的空穴移动提供辐照能量；在激光辐照的作用下空穴移动到半导体试样(13)已抛光的表面，促进半导体的电化学阳极腐蚀反应；且随着辐照能量增大，空穴数量增多并且移动速率增大；电化学反应开始时是低电位，电位值为10V，进行电化学蚀除，随着辐照增强时更多的空穴参与到电化学反应中来，电化学反应加快，工具电极(7)底部附着大量气泡增多，两极之间气膜层形成，两极间形成高电位，超过电火花放电的临界电压值20V则进行电火花放电加工；当气泡溃灭时，两极间又形成低电位，进行电化学蚀除；电化学蚀除和电火花放电加工两种加工方式交互更替；

半导体试样(13)已抛光的表面：随着电化学蚀除和电火花放电加工的进行，刻蚀深度越来越大，工具电极(7)逐渐下移，电化学蚀除和电火花放电加工两种加工方式交互更替进行；

半导体试样(13)的背面：随着刻蚀激光深度的变化，当最低激光焦点(24)刻蚀深度达到其焦深后，位于其上部的焦点激光开始刻蚀，刻蚀距离是焦深，依次类推到最高激光焦点(26)；

半导体试样(13)的已抛光的表面和背面的刻蚀同时进行，最终在半导体试样(13)上加工出通孔。

2.根据权利要求1所述的背向多焦点激光和电化学复合加工半导体材料的装置的加工方法，其特征在于，多焦点激光光束的波长为750nm～850nm，频率为10Hz～1KHz，脉宽为10ns，单脉冲激光能量为0～10mJ，激光焦点数为8～10。

3.根据权利要求1所述的背向多焦点激光和电化学复合加工半导体材料的装置的加工方法，其特征在于，所述半导体试样(13)为硅片，其厚度为0.2mm～0.5mm，所述的工具电极(7)侧表面具有绝缘的铂丝，直径为0.1mm，所述工具电极(7)与半导体试样(13)之间距离保持在5微米到10微米之间。

4.根据权利要求1所述的背向多焦点激光和电化学复合加工半导体材料的装置的加工方法，其特征在于，电解液为碱性溶液，电解液温度设定范围在20℃～40℃；可调脉冲电源(6)的电压0～20V，频率2kHz～2MHz，占空比0～100％。