[發(fā)明專利]電解加工用微細單晶硅工具電極及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610909851.7
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN106346095B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李勇;劉國棟;周凱;佟浩
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B23H3/04
• 分類號: B23H3/04;B23H3/06
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44311
• 代理人: 賈艷春

1.一種電解加工用微細單晶硅工具電極，包括電極夾持部和電極加工部，該電極加工部設(shè)置于所述電極夾持部上，該電極夾持部和電極加工部的材料是高濃度摻雜的單晶硅，該單晶硅為高濃度摻雜的N型或P型單晶硅，摻雜濃度為10¹⁶～10²⁰/cm²，且電極夾持部和電極加工部的表面設(shè)置有側(cè)壁絕緣層，該電極加工部用于進行電解加工。

2.如權(quán)利要求1所述的電解加工用微細單晶硅工具電極，其特征在于：所述電極加工部的端面形狀為非圓截面，在高速旋轉(zhuǎn)的帶動下，在該電極加工部的端面形成圓形包絡(luò)面。

3.如權(quán)利要求1所述的電解加工用微細單晶硅工具電極，其特征在于：所述電極夾持部設(shè)置有圖形化的金屬層，該圖形化的金屬層的表面并沒有設(shè)置絕緣層，所述電極夾持部具有兩個定位槽，該兩個定位槽分別設(shè)置在所述電極夾持部的與圖形化的金屬層相對表面的兩側(cè)，且該定位槽的延伸方向平行于所述電極加工部的延伸方向。

4.如權(quán)利要求3所述的電解加工用微細單晶硅工具電極，其特征在于：進一步包括一夾具，該夾具包括支撐部、夾緊部、中心線調(diào)整墊片、墊片、對中安裝板、微調(diào)螺紋機構(gòu)；所述支撐部形成有一個凹槽，該凹槽具有相對設(shè)置的兩個側(cè)壁，所述對中安裝板設(shè)置在所述凹槽內(nèi)，且所述中心線調(diào)整墊片設(shè)置于所述凹槽的一個側(cè)壁與所述對中安裝板之間，所述微調(diào)螺紋機構(gòu)設(shè)置在所述凹槽的另一個側(cè)壁中，旋轉(zhuǎn)該微調(diào)螺紋機構(gòu)可以調(diào)整所述對中安裝板的位置，所述對中安裝板設(shè)置有兩個凸臺，該兩個凸臺與所述電極夾持部的兩個定位槽配合，將電解加工用微細單晶硅工具電極夾持在所述支撐部和夾緊部之間。

5.一種如權(quán)利要求1所述的電解加工用微細單晶硅工具電極的制備方法，包括以下步驟：

S1，提供一單晶硅基底，該基底具有相對設(shè)置的上表面和下表面；

S2，在所述的基底的上、下表面制備一層保護層作為刻蝕工藝的掩模窗口，該掩模窗口包括工具電極輪廓和背面減薄窗口；

S3，刻蝕所述基底，形成圖形化的電解加工用微細單晶硅工具電極輪廓；

S4，將所述基底上、下表面的保護層完全去除；

S5，在所述基底的所有表面上沉積一層絕緣層；

S6，在所述的絕緣層上制備一層圖形化的保護層，將局部的絕緣層去除露出基底；

S7，利用所述保護層作為掩模窗口在露出的基底上制備一層金屬層；

S8，將所述基底按照電解加工用微細單晶硅工具電極的輪廓裂片，使電解加工用微細單晶硅工具電極從所述基底上脫離下來；

S9，對所述電解加工用微細單晶硅工具電極的加工部的端面表面進行處理，去除絕緣層，保證電解加工用微細單晶硅工具電極端面導(dǎo)電。

6.如權(quán)利要求5所述的電解加工用微細單晶硅工具電極的制備方法，其特征在于：在所述步驟S1中，所述單晶硅基底為高濃度摻雜的單晶硅基底，該單晶硅為高濃度摻雜的N型或P型單晶硅，摻雜濃度為10¹⁶～10²⁰/cm²，基底硅片晶面選用(100)晶面，電阻率為10^-2～10^-3Ω·cm。

7.如權(quán)利要求6所述的電解加工用微細單晶硅工具電極的制備方法，其特征在于：在所述步驟S2中，在所述單晶硅基底的上表面和下表面均制備一層二氧化硅，再制備一層氮化硅，構(gòu)成掩膜層，對所述掩膜層進行光刻，采用刻蝕工藝去除氮化硅層和二氧化硅層，直到露出所述單晶硅基底。

8.如權(quán)利要求6所述的電解加工用微細單晶硅工具電極的制備方法，其特征在于：在所述步驟S3中，將所述單晶硅基底放入腐蝕液中進行刻蝕加工，并控制刻蝕的時間，使刻蝕加工后的單晶硅基底的上表面發(fā)生自停止腐蝕形成電解加工用工具電極的輪廓形狀，在單晶硅基底的下表面形成減薄窗口，刻蝕加工至所述單晶硅基底的上表面、下表面相交為止。