[发明专利]一种在半导体材料上制备阵列孔的激光增强超声电解复合加工方法及装置

权利要求书

1.一种在半导体材料上加工阵列孔结构的方法，其特征在于，利用超声加工头(29)高频振动驱动电解液中悬浮微磨粒冲击半导体材料(27)实现指定位置材料去除；同时，超声加工头(29)作为阴极对半导体材料(27)进行电解加工，实现超声-电解定域复合加工。

2.根据权利要求1所述的在半导体材料上加工阵列孔结构的方法，其特征在于，对半导体材料(27)引入激光辐照，利用激光光热及光电效应定域提高半导体材料电导率，从而定域提高电解加工效率；同时，微磨粒冲击可有效破坏电解加工过程中产生的钝化层，确保电解加工持续高效率进行，并对加工表面有微抛光作用。

3.根据权利要求1所述的在半导体材料上加工阵列孔结构的方法，其特征在于，所述超声加工头(29)由导电材料制备而成，且侧向绝缘、仅端部导电。

4.根据权利要求1所述的在半导体材料上加工阵列孔结构的方法，其特征在于，所述半导体材料(27)为电导率与温度正相关的半导体材料。

5.根据权利要求4所述的在半导体材料上加工阵列孔结构的方法，其特征在于，所述半导体材料(27)为单晶硅或单晶锗。

6.根据权利要求1所述的在半导体材料上加工阵列孔结构的方法，其特征在于，超声加工头(29)在超声加工的过程中高频振动，超声加工头(29)与半导体材料(27)距离呈周期性变化，将电解加工由常规的连续形式变为断续脉动形式从而提高加工精度。

7.根据权利要求1所述的在半导体材料上加工阵列孔结构的方法，其特征在于，改变超声加工头(29)振幅可实现不同深度的阵列盲孔加工；通过控制超声加工头(29)端部在指定深度位置附近有效停留时间，可以加工出特殊孔结构。

8.根据权利要求1至7任一项所述的在半导体材料上加工阵列孔结构的方法的加工装置，其特征在于，包括工件夹具槽(23)、工作槽(28)、超声加工头(29)和激光加工装置；所述激光加工装置用来为加工提供激光光热；所述半导体材料(29)置于工件夹具槽(23)底部，且半导体材料(29)通过柔性环形固定垫圈(26)定位，工件夹具槽(23)置于工作槽(28)内，工作槽(28)内置有电解液(9)，电解液(9)内带有磨料；工件夹具槽(23)底部开设有孔，超声加工头(29)穿过工作槽(28)进入工件夹具槽(23)超声振动加工半导体材料(29)。

9.根据权利要求8所述的加工装置，其特征在于，所述超声加工头(29)设置在柔性密封套(30)上，所述柔性密封套(30)用来承装工作槽(28)内流出的电解液(9)，且柔性密封套(30)连接在超声加工头(29)的底座和工作槽(28)之间，超声加工头(29)的底座和变幅杆(13)连接，变幅杆(13)与超声换能装置连接。

10.根据权利要求8所述的加工装置，其特征在于，还包括Z轴步进电机(22)和X-y工作台(12)，所述Z轴步进电机(22)通过固定杆(25)可以调节工作槽(28)和工件夹具槽(23)的高度从而实现半导体材料(29)相对超声加工头(29)位置可调；所述X-y工作台(12)用来调节超声波加工头(29)与板导体材料(29)在水平方向上的相对位置。