[发明专利]半导体垂直通孔形成方法及装置

权利要求书

1.一种半导体垂直通孔形成方法，其特征为该方法包括如下工序：

将工具电极安装在精密进给控制平台上，半导体工件固定在激波发生器端面并置于工具电极的上方；

1)首先，采用微能脉冲电源，并控制工具电极向上产生亚微米级进给，与半导体工件在电火花工作液介质中产生微能、瞬时火花放电，实现半导体垂直通孔的微细电火花加工，加工完毕后，关闭微能脉冲电源；

2)保持半导体工件、工具电极位置不变，更换工作液为电解液，然后，为使通孔内的工具电极为未加工状态，将工具电极进给大于一个孔深距离，打开微能脉冲电源，使用纳秒超短脉冲，对已形成的垂直通孔进行微细电化学腐蚀光整加工，最终使半导体垂直通孔表面粗糙度达到半导体器件的工艺要求；

3)最后，将工作液更换为有机钝化液，对上述半导体垂直通孔进行原位侧壁电化学钝化处理，使得半导体垂直通孔侧壁钝化后具有绝缘特性。

2.根据权利要求1所述的半导体垂直通孔形成方法，其特征是：在权利要求1所述的三个步骤中，均采用激波效应实现对加工区产生瞬时压力扰动，从而促进产物排除和新鲜工作液的进入，激波由脉冲频率为100KHz-1000KHz中的某一固定频率脉冲超声波产生，脉冲超声波的激励电压为0-100V可调。

3.根据权利要求1所述的半导体垂直通孔形成方法，其特征是：所述工具电极为金属微细群电极，通常为铜、铜钨合金材料。

4.根据权利要求1所述的半导体垂直通孔形成方法，其特征是：所述半导体工件电阻率＜100Ω·cm，片厚＜1mm，形成的半导体通孔直径Φ＜50μm，深宽比＜10，表面粗糙度Ra＜0.1μm。

5.一种实施权利要求1所述半导体垂直通孔形成方法的装置，包括：机床和与机床相连的微能脉冲电源(2)、控制平台(8)，置于控制平台(8)上的用以容纳工作液的工作液槽(6)，与微能脉冲电源(2)相连的工具电极(7)，其特征是：还包括根据不同的工序阶段有选择地向工作液槽(6)内注入不同工作液的工作液循环装置(1)、激波发生器(4)、与激波发生器(4)电连接激波电源(3)、所述激波发生器(4)安装在上述机床的主轴头上，所述工具电极(7)安装在上述控制平台(8)上，半导体工件(5)固定在激波发生器(4)端面并置于工具电极(7)的上方。

6.根据权利要求5所述的半导体垂直通孔形成方法的装置，其特征是：所述的工作液循环装置(1)包括储液箱，储液箱顶部设置出、回液管路，底部设置供液管路，管路分别由节流阀(15)控制流量，在储液箱箱体内设置工作液容纳箱(9)、有机钝化液容纳箱(11)，电解液容纳箱(12)，电火花工作液容纳箱(16)，其中工作液容纳箱(9)内有潜水泵(10)，电解液容纳箱(12)顶部有离子交换树脂(13)，有机钝化液容纳箱(11)和电火花工作液容纳箱(16)顶部有过滤网(14)。