半导体材料的电解抛光方法及装置

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2024-03-12 17:17:06

权利要求书： 1.一种半导体材料的电解抛光装置，包括底板(1)，其特征在于，所述底板(1)的上端侧壁上固定连接有装置座(2)，所述装置座(2)的上端设有电解池(3)，所述电解池(3)上设有开口朝上的电解槽(4)，所述电解池(3)的一侧侧壁上设有恒流电源(5)，所述电解槽(4)靠近恒流电源(5)一侧的内壁上固定连接有阴极(6)，所述阴极(6)为铂电极，所述电解槽(4)的底部内壁中固定连接有承载垫(7)，所述阴极(6)通过第一导线(8)与恒流电源(5)的负极电连接，所述承载垫(7)的一侧侧壁上通过第二导线(9)与恒流电源(5)的正极电连接，所述承载垫(7)的上端侧壁上等间距设有多个阳极(11)，多个所述阳极(11)均为待抛光半导体材料，所述电解槽(4)内装盛有电解液(13)，所述电解液(13)浸没阴极(6)和阳极(11)，所述装置座(2)内设有加热装置，所述底板(1)上设有升降搅拌机构；所述承载垫(7)的上端侧壁上等间距设有多个承载槽(10)，多个所述阳极(11)分别设置在多个承载槽(10)内，多个所述阳极(11)均通过导电胶(12)与承载垫(7)电连接；所述加热装置包括设置在装置座(2)的侧壁中的陶瓷电加热板(15)，所述装置座(2)的上端侧壁上设有与电解池(3)位置相对应的放置槽(14)，所述电解池(3)的下端位于放置槽(14)内，所述陶瓷电加热板(15)设置在放置槽(14)的正下方；所述电解池(3)的一侧侧壁上固定连接有安装板(16)，所述恒流电源(5)的下端侧壁与安装板(16)的上端侧壁固定连接；所述升降搅拌机构包括固定连接在底板(1)的上端侧壁上的电动推杆(17)，所述电动推杆(17)输出轴的末端朝上固定连接有顶板(18)，所述顶板(18)的上端侧壁上通过安装座(19)固定连接有电机(20)，所述安装座(19)和顶板(18)的侧壁上共同贯穿设有通孔(21)，所述通孔(21)与电解池(3)为同轴心设置，所述电机(20)输出轴的末端贯穿通孔(21)并固定连接有搅拌框(22)，所述电机(20)的输出轴通过轴承与通孔(21)的内壁转动连接，所述搅拌框(22)的两侧侧壁上均等间距设有多个搅拌轴(23)，多个所述搅拌轴(23)均通过连接块(24)与搅拌框(22)的两侧侧壁固定连接；所述搅拌框(22)设置为矩形框体，多个所述搅拌轴(23)的数量至少为五个，多个所述搅拌轴(23)的形状设置为长条矩形，多个所述搅拌轴(23)远离搅拌框(22)的一端两两之间分别长短相间设置；所述电解池(3)的侧壁上分别转动连接有两个相互对称的把手(25)。

2.一种半导体材料的电解抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，对多个待抛光半导体材料的阳极(11)均进行电解抛光前的准备，对阳极(11)的表面进行初级手工打磨处理，去除阳极(11)表面残留的杂质，并对阳极(11)表面使用清水进行清洗；

S2，将多个待抛光半导体材料的阳极(11)依次通过导电胶(12)粘连固定在多个承载槽(10)内；

S3，将配制好的适量电解液(13)倒入电解池(3)上的电解槽(4)内，确保电解液(13)可浸没阴极(6)和阳极(11)并不会溢出电解池(3)，此时阴极(6)和阳极(11)通过电解液(13)与恒流电源(5)电连接成一个回路；

S4，通过把手(25)将电解池(3)提拿放置在装置座(2)上的放置槽(14)内，将陶瓷电加热板(15)、电动推杆(17)、电机(20)分别与外接电源电连接，并将其启动；

S5，此时陶瓷电加热板(15)可对电解池(3)内的电解液(13)进行适当加热，使其温度位于30℃?70℃之间，电动推杆(17)带动顶板(18)上的搅拌框(22)、搅拌轴(23)及连接块(24)浸入电解液(13)中，电机(20)可带动搅拌框(22)及搅拌轴(23)转动对电解液(13)进行搅拌，从而促进阳极(11)的电解抛光；

S6，根据电解抛光的状况，在阳极(11)电解抛光后，使电动推杆(17)带动顶板(18)上的搅拌框(22)、搅拌轴(23)及连接块(24)移出电解液(13)，然后将陶瓷电加热板(15)、电动推杆(17)、电机(20)分别与外接电源断开电连接，并将其关闭，及时清理掉电解液并将阳极(11)取出。

说明书：一种半导体材料的电解抛光方法及装置技术领域[0001] 本发明涉及半导体材料加工技术领域，尤其涉及一种半导体材料的电解抛光方法及装置。

背景技术[0002] 自然界的材料按导电能力大小可分为导体、半导体和绝缘体三大类，其中半导体材料是一类具有半导体性能，即导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～

1GΩ·cm范围内，且可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。

[0003] 磨削和研磨等磨料处理是生产半导体晶片必要方式，抛光和平面化对生产微电子原件来说是十分重要的，传统的最常见的抛光方式是机械抛光，然而机械抛光不但费时费

力，容易引起厚度、平行度的误差，而且会导致半导体材料的表面完整性变差，极易发生碎

裂损坏，因此可通过电解抛光来代替机械抛光，电解抛光是指待抛光材料在一定组成的电

解溶液中进行特殊的阳极处理，以获得平滑、光亮表面的精饰加工过程，来提高半导体材料

的加工精度，在电解抛光的过程中，一般温度越高，抛光整平的速度也就越快，且电解抛光

时搅拌电解液，能促使电解液的流动，保证最适宜的抛光条件。

[0004] 现有的半导体材料的电解抛光装置结构简单，一般都是设置阳极为要进行抛光的工件，将阳极和阴极通过电解液连通，并通以直流电进行电解抛光，但是无法提高电解液的

温度，且缺乏搅拌电解液的功能，而温度及搅拌对于电解抛光速度均具有一定的影响，这使

得电解抛光的速度缓慢，效率低，为此我们提出了一种半导体材料的电解抛光方法及装置，

用来解决上述问题。

发明内容[0005] 本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种半导体材料的电解抛光方法及装置，其结构合理，使用方便，且设置有加热装置和升降搅拌机构，通过加热

装置提高电解液的温度，有利于加快电解抛光的速度，通过升降搅拌机构，既能促使电解液

的流动，又能保证抛光区域的离子扩散和新电解液的补充，从而促进了阳极的电解抛光，提

高了电解抛光的效率。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：[0007] 一种半导体材料的电解抛光装置，包括底板，所述底板的上端侧壁上固定连接有装置座，所述装置座的上端设有电解池，所述电解池上设有开口朝上的电解槽，所述电解池

的一侧侧壁上设有恒流电源，所述电解槽靠近恒流电源一侧的内壁上固定连接有阴极，所

述阴极为铂电极，所述电解槽的底部内壁中固定连接有承载垫，所述阴极通过第一导线与

恒流电源的负极电连接，所述承载垫的一侧侧壁上通过第二导线与恒流电源的正极电连

接，所述承载垫的上端侧壁上等间距设有多个阳极，多个所述阳极均为待抛光半导体材料，

所述电解槽内装盛有电解液，所述电解液浸没阴极和阳极，所述装置座内设有加热装置，所

述底板上设有升降搅拌机构。

[0008] 优选地，所述承载垫的上端侧壁上等间距设有多个承载槽，多个所述阳极分别设置在多个承载槽内，多个所述阳极均通过导电胶与承载垫电连接。

[0009] 优选地，所述加热装置包括设置在装置座的侧壁中的陶瓷电加热板，所述装置座的上端侧壁上设有与电解池位置相对应的放置槽，所述电解池的下端位于放置槽内，所述

陶瓷电加热板设置在放置槽的正下方。

[0010] 优选地，所述电解池的一侧侧壁上固定连接有安装板，所述恒流电源的下端侧壁与安装板的上端侧壁固定连接。

[0011] 优选地，所述升降搅拌机构包括固定连接在底板的上端侧壁上的电动推杆，所述电动推杆输出轴的末端朝上固定连接有顶板，所述顶板的上端侧壁上通过安装座固定连接

有电机，所述安装座和顶板的侧壁上共同贯穿设有通孔，所述通孔与电解池为同轴心设置，

所述电机输出轴的末端贯穿通孔并固定连接有搅拌框，所述电机的输出轴通过轴承与通孔

的内壁转动连接，所述搅拌框的两侧侧壁上均等间距设有多个搅拌轴，多个所述搅拌轴均

通过连接块与搅拌框的两侧侧壁固定连接。

[0012] 优选地，所述搅拌框设置为矩形框体，多个所述搅拌轴的数量至少为五个，多个所述搅拌轴的形状设置为长条矩形，多个所述搅拌轴远离搅拌框的一端两两之间分别长短相

间设置。

[0013] 优选地，所述电解池的侧壁上分别转动连接有两个相互对称的把手。[0014] 本发明还提出了一种半导体材料的电解抛光方法，包括以下步骤：[0015] S1，对多个待抛光半导体材料的阳极均进行电解抛光前的准备，对阳极的表面进行初级手工打磨处理，去除阳极表面残留的杂质，并对阳极表面使用清水进行清洗；

[0016] S2，将多个待抛光半导体材料的阳极依次通过导电胶粘连固定在多个承载槽内；[0017] S3，将配制好的适量电解液倒入电解池上的电解槽内，确保电解液可浸没阴极和阳极并不会溢出电解池，此时阴极和阳极通过电解液与恒流电源电连接成一个回路；

[0018] S4，通过把手将电解池提拿放置在装置座上的放置槽内，将陶瓷电加热板、电动推杆、电机分别与外接电源电连接，并将其启动；

[0019] S5，此时陶瓷电加热板可对电解池内的电解液进行适当加热，使其温度位于30℃?70℃之间，电动推杆带动顶板上的搅拌框、搅拌轴及连接块浸入电解液中，电机可带动搅拌

框及搅拌轴转动对电解液进行搅拌，从而促进阳极的电解抛光；

[0020] S6，根据电解抛光的状况，在阳极电解抛光后，使电动推杆带动顶板上的搅拌框、搅拌轴及连接块移出电解液，然后将陶瓷电加热板、电动推杆、电机分别与外接电源断开电

连接，并将其关闭，及时清理掉电解液并将阳极取出。

[0021] 本发明具有以下有益效果：[0022] 1、通过在电解池下端的装置座上设置加热装置，陶瓷电加热板可对电解池内的电解液进行适当加热，使其温度位于30℃?70℃之间，提高电解液的温度，有利于加快电解抛

光的速度，提高电解抛光的效率；

[0023] 2、通过在底板上设置升降搅拌机构，电动推杆带动顶板上的搅拌框、搅拌轴及连接块浸入电解液中，电机可带动搅拌框及搅拌轴转动对电解液进行搅拌，既能促使电解液

的流动，又能保证抛光区域的离子扩散和新电解液的补充，并使电解温度差减小，保证最适

宜的抛光条件，从而促进阳极的电解抛光，且搅拌框和搅拌轴的结构新颖，可提高搅拌的效

果，有利于充分搅拌；

[0024] 3、通过在电解池上设置木质把手，方便通过把手提拿电解池，更加方便使用；[0025] 4、通过设置多个阳极，且多个阳极均浸没在电解液中，使得电解抛光的面积增大，有利于提高效率。

[0026] 综上所述，本发明结构合理，使用方便，且设置有加热装置和升降搅拌机构，通过加热装置提高电解液的温度，有利于加快电解抛光的速度，通过升降搅拌机构，既能促使电

解液的流动，又能保证抛光区域的离子扩散和新电解液的补充，从而促进了阳极的电解抛

光，提高了电解抛光的效率。

附图说明[0027] 图1为本发明提出的一种半导体材料的电解抛光装置的结构示意图；[0028] 图2为图1中A处结构放大图；[0029] 图3为本发明提出的一种半导体材料的电解抛光装置搅拌时的结构示意图；[0030] 图4为本发明提出的一种半导体材料的电解抛光装置的外观结构示意图。[0031] 图中：1底板、2装置座、3电解池、4电解槽、5恒流电源、6阴极、7承载垫、8第一导线、9第二导线、10承载槽、11阳极、12导电胶、13电解液、14放置槽、15陶瓷电加热板、16安装板、

17电动推杆、18顶板、19安装座、20电机、21通孔、22搅拌框、23搅拌轴、24连接块、25把手。

具体实施方式[0032] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0033] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便

于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以

特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0034] 参照图1?4，一种半导体材料的电解抛光装置，包括底板1，底板1的上端侧壁上固定连接有装置座2，装置座2的上端设有电解池3，电解池3上设有开口朝上的电解槽4，电解

池3的一侧侧壁上设有恒流电源5，电解槽4靠近恒流电源5一侧的内壁上固定连接有阴极6，

阴极6为铂电极，电解槽4的底部内壁中固定连接有承载垫7，阴极6通过第一导线8与恒流电

源5的负极电连接，承载垫7的一侧侧壁上通过第二导线9与恒流电源5的正极电连接，承载

垫7的上端侧壁上等间距设有多个阳极11，多个阳极11均为待抛光半导体材料，电解槽4内

装盛有电解液13，电解液13浸没阴极6和阳极11，装置座2内设有加热装置，底板1上设有升

降搅拌机构，通过设置多个阳极11，且多个阳极11均浸没在电解液13中，使得电解抛光的面

积增大，有利于提高效率。

[0035] 其中，承载垫7的上端侧壁上等间距设有多个承载槽10，多个阳极11分别设置在多个承载槽10内，多个阳极11均通过导电胶12与承载垫7电连接，在阳极11电解抛光前，先将

多个待抛光半导体材料的阳极11依次通过导电胶12粘连固定在多个承载槽10内，并将配制

好的适量电解液13倒入电解池3上的电解槽4内，确保电解液13可浸没阴极6和阳极11并不

会溢出电解池3，此时阴极6和阳极11通过电解液13与恒流电源5电连接成一个回路。

[0036] 其中，加热装置包括设置在装置座2的侧壁中的陶瓷电加热板15，装置座2的上端侧壁上设有与电解池3位置相对应的放置槽14，电解池3的下端位于放置槽14内，陶瓷电加

热板15设置在放置槽14的正下方，将电解池3提拿放置在装置座2上的放置槽14内，将陶瓷

电加热板15与外接电源电连接，并将其启动，此时陶瓷电加热板15可对电解池3内的电解液

13进行适当加热，使其温度位于30℃?70℃之间，提高电解液13的温度，有利于加快电解抛

光的速度，提高电解抛光的效率。

[0037] 其中，电解池3的一侧侧壁上通过焊接固定连接有安装板16，恒流电源5的下端侧壁与安装板16的上端侧壁固定连接。

[0038] 其中，升降搅拌机构包括通过焊接固定连接在底板1的上端侧壁上的电动推杆17，电动推杆17输出轴的末端朝上通过焊接固定连接有顶板18，顶板18的上端侧壁上通过安装

座19固定连接有电机20，安装座19和顶板18的侧壁上共同贯穿设有通孔21，通孔21与电解

池3为同轴心设置，电机20输出轴的末端贯穿通孔21并固定连接有搅拌框22，电机20的输出

轴通过轴承与通孔21的内壁转动连接，搅拌框22的两侧侧壁上均等间距设有多个搅拌轴

23，多个搅拌轴23均通过连接块24与搅拌框22的两侧侧壁固定连接，将电动推杆17、电机20

分别与外接电源电连接，并将其启动，电动推杆17带动顶板18上的搅拌框22、搅拌轴23及连

接块24浸入电解液13中，电机20可带动搅拌框22及搅拌轴23转动对电解液13进行搅拌，既

能促使电解液13的流动，又能保证抛光区域的离子扩散和新电解液13的补充，并使电解温

度差减小，保证最适宜的抛光条件，从而促进阳极11的电解抛光。

[0039] 其中，搅拌框22设置为矩形框体，多个搅拌轴23的数量至少为五个，多个搅拌轴23的形状设置为长条矩形，多个搅拌轴23远离搅拌框22的一端两两之间分别长短相间设置，

可提高搅拌的效果，有利于充分搅拌。

[0040] 其中，电解池3的侧壁上分别转动连接有两个相互对称的把手25，把手25的材质为木质，方便通过把手25提拿电解池3，更加方便使用。

[0041] 本发明还提出一种半导体材料的电解抛光方法，包括以下步骤：[0042] S1，对多个待抛光半导体材料的阳极11均进行电解抛光前的准备，对阳极11的表面进行初级手工打磨处理，去除阳极11表面残留的杂质，并对阳极11表面使用清水进行清

洗；

[0043] S2，将多个待抛光半导体材料的阳极11依次通过导电胶12粘连固定在多个承载槽10内；

[0044] S3，将配制好的适量电解液13倒入电解池3上的电解槽4内，确保电解液13可浸没阴极6和阳极11并不会溢出电解池3，此时阴极6和阳极11通过电解液13与恒流电源5电连接

成一个回路；

[0045] S4，通过把手25将电解池3提拿放置在装置座2上的放置槽14内，将陶瓷电加热板15、电动推杆17、电机20分别与外接电源电连接，并将其启动；

[0046] S5，此时陶瓷电加热板15可对电解池3内的电解液13进行适当加热，使其温度位于30℃?70℃之间，提高电解液13的温度，有利于加快电解抛光的速度，提高电解抛光的效率，

电动推杆17带动顶板18上的搅拌框22、搅拌轴23及连接块24浸入电解液13中，电机20可带

动搅拌框22及搅拌轴23转动对电解液13进行搅拌，既能促使电解液13的流动，又能保证抛

光区域的离子扩散和新电解液13的补充，并使电解温度差减小，保证最适宜的抛光条件，从

而促进阳极11的电解抛光；

[0047] S6，根据电解抛光的状况，在阳极11电解抛光后，使电动推杆17带动顶板18上的搅拌框22、搅拌轴23及连接块24移出电解液13，然后将陶瓷电加热板15、电动推杆17、电机20

分别与外接电源断开电连接，并将其关闭，及时清理掉电解液并将阳极11取出。

[0048] 本发明中，电解抛光前，先对阳极11的表面进行初级手工打磨处理，去除阳极11表面残留的杂质，并对阳极11表面使用清水进行清洗，然后将多个待抛光半导体材料的阳极

11依次通过导电胶12粘连固定在多个承载槽10内，再将配制好的适量电解液13倒入电解池

3上的电解槽4内，确保电解液13可浸没阴极6和阳极11并不会溢出电解池3，此时阴极6和阳

极11通过电解液13与恒流电源5电连接成一个回路，通过把手25将电解池3提拿放置在装置

座2上的放置槽14内，将陶瓷电加热板15、电动推杆17、电机20分别与外接电源电连接，并将

其启动，此时陶瓷电加热板15可对电解池3内的电解液13进行适当加热，使其温度位于30

℃?70℃之间，有利于加快电解抛光的速度，提高电解抛光的效率，电动推杆17带动顶板18

上的搅拌框22、搅拌轴23及连接块24浸入电解液13中，电机20可带动搅拌框22及搅拌轴23

转动对电解液13进行搅拌，既能促使电解液13的流动，又能保证抛光区域的离子扩散和新

电解液13的补充，并使电解温度差减小，保证最适宜的抛光条件，从而促进阳极11的电解抛

光，最后根据电解抛光的状况，在阳极11电解抛光后，使电动推杆17带动顶板18上的搅拌框

22、搅拌轴23及连接块24移出电解液13，然后将陶瓷电加热板15、电动推杆17、电机20分别

与外接电源断开电连接，并将其关闭，及时清理掉电解液并将阳极11取出。

[0049] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其

发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。