[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

摘要

本发明提供了一种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，通过调节激光能量、频率以及波长，多焦点激光束作用在半导体试样的背面，一方面当激光照射半导体试样背面时，半导体试样中就会被激发出大量的光生空穴，空穴移动到已抛光的半导体试样表面处参与电化学反应，材料蚀除；另一方面在半导体试样背面，多焦点激光向里逐渐加工。工具电极作为阴极，半导体试样作为阳极，两极之间高电位时，进行电火花放电加工；低电位时，进行电化学蚀除。多焦点激光和电化学复合作用在半导体试样上，不仅提高了刻蚀效率，而且提高通孔的表面质量。在半导体材料上加工高精度微通孔时，这种复合效应作用效果好，适合精密加工。

主权项

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。