CN117737818A - 改善电化学刻蚀均匀性装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的改善电化学刻蚀均匀性装置，包括顶端开口的工艺容器，工艺容器顶端架设有一底部向下伸入于工艺容器内的容置槽，容置槽的底端开设有刻蚀口，容置槽内底端位于刻蚀口外设置有导电金属圈，导电金属圈上同轴设置有用于放置目标刻蚀晶圆的导电密封圈，目标刻蚀晶圆上方设置有顶块，顶块边缘开设有上下贯通的通孔，通孔内设置有下端伸出并抵至导电金属圈上的导电伸缩探针，导电伸缩探针上端伸出并连接有位于顶块上的正电极金属块，工艺容器内底部设置有负电极金属块。本发明在目标刻蚀晶圆上与导电密封圈接触的环形区域形成均匀的电流分布，提高了有效刻蚀面积，从而改善了现有电化学刻蚀技术均匀性较差的问题。
Description
技术领域
本发明属于半导体材料微结构制备技术领域，具体涉及改善电化学刻蚀均匀性装置。
背景技术
氮化镓作为第三代半导体材料禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势。因此采用第三代半导体材料制备的半导体器件能在更高的温度下稳定运行，适用于高电压、高频率场景。此外，它还能以较少的电能消耗，获得更高的运行能力，因而更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。
电化学刻蚀技术被广泛应用于半导体材料的微结构制备领域，通过将待刻蚀晶圆浸入电解质溶液中并施加电流和电压，可以在常压、常温下实现对半导体材料的刻蚀作用。而现有电化学刻蚀技术存在刻蚀有效面积小，距离正电极越近的区域电化学刻蚀越剧烈，整体均匀性较差，无法实现整面电化学刻蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供改善电化学刻蚀均匀性装置，解决了现有电化学刻蚀技术均匀性较差的问题。
本发明所采用的技术方案是：改善电化学刻蚀均匀性装置，包括顶端开口的工艺容器，工艺容器顶端架设有一底部向下伸入于工艺容器内的容置槽，容置槽的底端开设有刻蚀口，容置槽内底端位于刻蚀口外设置有导电金属圈，导电金属圈上同轴设置有用于放置目标刻蚀晶圆的导电密封圈，目标刻蚀晶圆上方设置有顶块，顶块边缘开设有上下贯通的通孔，通孔内设置有下端伸出并抵至导电金属圈上的导电伸缩探针，导电伸缩探针上端伸出并连接有位于顶块上的正电极金属块，工艺容器内底部设置有负电极金属块。
本发明的特点还在于，
正电极金属块上方设置有输出轴向下的气缸，气缸的输出轴与负电极金属块分别通过导线共同连接有直流电源。
直流电源为直流稳压电源，电源输出范围0～150V，电流输出范围0～20A，直流电源正极与气缸输出轴连接，直流电源负极与负电极金属块连接。
刻蚀口边缘设置有向上延伸至导电密封圈的围堰。
容置槽内底端位于目标刻蚀晶圆外设置有挡台，导电密封圈和导电金属圈均位于挡台靠近刻蚀口一侧，导电金属圈的外侧一处向外穿出挡台并延伸至导电伸缩探针的底端下方。
工艺容器内底端设置有顶端向上延伸至容置槽外侧下方的溢流槽，溢流槽的底端通过管道经循环水泵向外连通有循环容器，循环容器上通过管道连通至溢流槽外的工艺容器底端，循环容器内设置有向外连通冰水机的换热管道。
工艺容器内盛装有电解质溶液，电解质溶液为氯化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸钙溶液、草酸溶液、柠檬酸溶液、液氯化银溶液、氯化氢溶液或氯化锌溶液。
本发明的有益效果是：本发明的改善电化学刻蚀均匀性装置，通过正极加电压给点式导电伸缩探针，使其经导电金属圈和导电密封圈与目标刻蚀晶圆导通，目标刻蚀晶圆作为阳极通过电解质溶液与负电极金属块形成回路，从而在目标刻蚀晶圆上与导电密封圈接触的环形区域形成均匀的电流分布，提高了有效刻蚀面积，从而改善了现有电化学刻蚀技术均匀性较差的问题。
附图说明
图1是本发明的改善电化学刻蚀均匀性装置的结构示意图；
图2是本发明的改善电化学刻蚀均匀性装置中容置槽的结构示意图。
图中，1.工艺容器，2.容置槽，3.刻蚀口，4.导电金属圈，5.目标刻蚀晶圆，6.导电密封圈，7.顶块，8.导电伸缩探针，9.正电极金属块，10.负电极金属块，11.气缸，12.直流电源，13.围堰，14.挡台，15.溢流槽，16.循环水泵，17.循环容器，18.冰水机，19.换热管道。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
本发明提供了改善电化学刻蚀均匀性装置，如图1和图2所示，包括顶端开口的工艺容器1，工艺容器1内盛装有电解质溶液，电解质溶液为氯化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸钙溶液、草酸溶液、柠檬酸溶液、液氯化银溶液、氯化氢溶液或氯化锌溶液。工艺容器1顶端架设有一底部向下伸入于工艺容器1内的容置槽2，容置槽2的底端开设有刻蚀口3，刻蚀口3边缘设置有围堰13。容置槽2内底端位于刻蚀口3外设置有导电金属圈4，导电金属圈4上同轴设置有用于放置目标刻蚀晶圆5的导电密封圈6，容置槽2内底端位于目标刻蚀晶圆5外设置有挡台14，导电密封圈6和导电金属圈4均位于挡台14和围堰13之间，刻蚀口3内除目标刻蚀晶圆5外只露出导电密封圈6接触电解质溶液，从而保证容置槽2内的密封性。目标刻蚀晶圆5上方设置有顶块7，顶块7边缘开设有上下贯通的通孔，通孔内设置有下端伸出并抵至一处穿出挡台14的导电金属圈4上的导电伸缩探针8，导电伸缩探针8上端伸出并连接有位于顶块7上的正电极金属块9，正电极金属块9上方设置有输出轴向下的气缸11，工艺容器1内底部设置有负电极金属块10，气缸11的输出轴与负电极金属块10分别通过导线共同连接有直流电源12，直流电源12为直流稳压电源，电源输出范围DC 0～150V，电流输出范围0～20A，电源正极与气缸11输出轴连接，电源负极与负电极金属块10连接。
通过上述方式，本发明的改善电化学刻蚀均匀性装置，通过正极加电压给点式导电伸缩探针8，使其经导电金属圈4和导电密封圈6与目标刻蚀晶圆5导通，目标刻蚀晶圆5作为阳极通过电解质溶液与负电极金属块10形成回路，从而在目标刻蚀晶圆5上与导电密封圈6接触的环形区域形成均匀的电流分布，提高了有效刻蚀面积，从而改善了现有电化学刻蚀技术均匀性较差的问题。
实施例2
使用时，气缸11输出轴向下伸出抵至正电极金属块9，使顶块7下压目标刻蚀晶圆5，调节下压力使目标刻蚀晶圆5的力施压在导电密封圈6上形成欧姆接触和密封，与此同时，直流电源12的正极经气缸11输出轴与正电极金属块9导通，进而经导电伸缩探针8导通至导电金属圈4，再经导电密封圈6与目标刻蚀晶圆5导通，目标刻蚀晶圆5通过电解质溶液与负电极金属块10形成回路，这样就在目标刻蚀晶圆5底部与导电密封圈6接触的环形区域形成了阳极圈，形成了均匀的电流环形分布，从而发生均匀的电化学刻蚀。上述过程中，导电伸缩探针8采用现有成熟产品，目的是在顶块7下压目标刻蚀晶圆5的同时保持导电伸缩探针8与导电金属圈4的持续有效接触，同时也方便装配；而导电密封圈6则采用氟硅橡胶、硅橡胶与铜镀银、碳粉、纯银、铝镀银、石墨镀镍等导电材料混合后形成的O型导电橡胶密封圈，在一定的压缩力下可良好导电。气缸11输出轴向下的力使导电密封圈6产生形变，并与目标刻蚀晶圆5形成良好的欧姆接触，由于导电密封圈6的面电阻大于目标刻蚀晶圆5的面电阻，所以在目标刻蚀晶圆5作为阳极产生均匀的电化学刻蚀。
实施例3
工艺容器1内底端设置有顶端向上延伸至容置槽2外侧下方的溢流槽15，溢流槽15的底端通过管道经循环水泵16向外连通有循环容器17，循环容器17上通过管道连通至溢流槽15外的工艺容器1底端，循环容器17内设置有向外连通冰水机18的换热管道19。
通过上述方式，目标刻蚀晶圆5附近产生的热量被电解质溶液带走后经溢流槽15外围进入循环容器17，电解质溶液在循环容器17内通过与冰水机18连通的换热管道19冷却，后经循环水泵16送回溢流槽15内，降温后的电解质溶液再循环至刻蚀口3内为目标刻蚀晶圆5降温，从而及时带走刻蚀产生的热量，使目标刻蚀晶圆5温度波动小，刻蚀速率稳定。
Claims (7)
1.改善电化学刻蚀均匀性装置，其特征在于，包括顶端开口的工艺容器(1)，工艺容器(1)顶端架设有一底部向下伸入于工艺容器(1)内的容置槽(2)，容置槽(2)的底端开设有刻蚀口(3)，容置槽(2)内底端位于刻蚀口(3)外设置有导电金属圈(4)，导电金属圈(4)上同轴设置有用于放置目标刻蚀晶圆(5)的导电密封圈(6)，目标刻蚀晶圆(5)上方设置有顶块(7)，顶块(7)边缘开设有上下贯通的通孔，通孔内设置有下端伸出并抵至导电金属圈(4)上的导电伸缩探针(8)，导电伸缩探针(8)上端伸出并连接有位于顶块(7)上的正电极金属块(9)，工艺容器(1)内底部设置有负电极金属块(10)。
2.如权利要求1所述的改善电化学刻蚀均匀性装置，其特征在于，所述正电极金属块(9)上方设置有输出轴向下的气缸(11)，气缸(11)的输出轴与负电极金属块(10)分别通过导线共同连接有直流电源(12)。
3.如权利要求2所述的改善电化学刻蚀均匀性装置，其特征在于，所述直流电源(12)为直流稳压电源，电源输出范围0～150V，电流输出范围0～20A，直流电源(12)正极与气缸(11)输出轴连接，直流电源(12)负极与负电极金属块(10)连接。
4.如权利要求1所述的改善电化学刻蚀均匀性装置，其特征在于，所述刻蚀口(3)边缘设置有向上延伸至导电密封圈(6)的围堰(13)。
5.如权利要求1所述的改善电化学刻蚀均匀性装置，其特征在于，所述容置槽(2)内底端位于目标刻蚀晶圆(5)外设置有挡台(14)，导电密封圈(6)和导电金属圈(4)均位于挡台(14)靠近刻蚀口(3)一侧，导电金属圈(4)的外侧一处向外穿出挡台(14)并延伸至导电伸缩探针(8)的底端下方。
6.如权利要求1所述的改善电化学刻蚀均匀性装置，其特征在于，所述工艺容器(1)内底端设置有顶端向上延伸至容置槽(2)外侧下方的溢流槽(15)，溢流槽(15)的底端通过管道经循环水泵(16)向外连通有循环容器(17)，循环容器(17)上通过管道连通至溢流槽(15)外的工艺容器(1)底端，循环容器(17)内设置有向外连通冰水机(18)的换热管道(19)。
7.如权利要求1所述的改善电化学刻蚀均匀性装置，其特征在于，所述工艺容器(1)内盛装有电解质溶液，电解质溶液为氯化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸钙溶液、草酸溶液、柠檬酸溶液、液氯化银溶液、氯化氢溶液或氯化锌溶液。
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