一种磷化铟的单面抛光装置的制作方法

1.本实用新型属于半导体抛光技术领域，具体涉及一种磷化铟的单面抛光装置。


背景技术：

2.inp材料是一种重要的iii
‑
v族化合物半导体材料，具有电子迁移率高和饱和漂移速率大的特点，是实现毫米波电路和太赫兹电子器件的主要基础材料，inp基器件具有高频、低噪声、高效率、抗辐照等特点，是100ghz以上频段的首要选择，在w波段以及更高频率毫米波电路具有优异性能，在光纤通信、移动通信、医疗成像、太赫兹通信等领域应用广泛。
3.inp的抛光技术是衡量其制备水平重要指标，抛光界面平整、粗糙度低对于后续的外延生长至关重要。通常inp单晶衬底的抛光主要采用是电化学抛光技术或者机械抛光技术，但是两者抛光效果不太稳定、抛光均匀性不甚理想，尤其是采用电化学抛光技术中的抛光液化学成分较为复杂，对环境要求较高。因此如何实现低成本、抛光效果理想的inp的抛光技术成为亟待解决的难题。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种磷化铟的单面抛光装置，通过对装置本身的结构进行改进，使得磷化铟的抛光过程对环境要求大为降低，实现电化学机械双重抛光。
5.本实用新型采用的技术方案是：一种磷化铟的单面抛光装置，包括电解槽，所述抛光装置还包括借助阳极升降机构定位在电解槽底部中心位置的阳极盘支撑杆、铰接在阳极盘支撑杆上端的阳极盘、借助阴极升降机构定位在阳极盘上方的阴极盘支撑杆、设置在阴极盘支撑杆下端的阴极盘、借助连接机构设置在阳极盘上的石墨电极板、借助阳极抛光布卡具定位在石墨电极板上端面的抛光布、与阳极盘支撑杆下端连接的阳极转动驱动机构、与阴极盘支撑杆连接的阴极转动驱动机构以及借助导线分别与阳极盘支撑杆和阴极盘连接的抛光直流电源。
6.进一步地，所述电解槽内还设置有抛光液注入总成，抛光液注入总成包括设置在电解槽内壁上的浆料管、通向电解槽的电解液注入管。
7.进一步地，在电解槽侧部中间位置设置有带有截止阀的电解液排出管。
8.进一步地，在电解槽内底部设置搅拌器。
9.进一步地，所述阴极盘下端面的外边缘借助辅助阴极利用导线与抛光直流电源连接，所述辅助阴极的导线连接处点始终高于电解槽内的液面。
10.进一步地，所述阳极盘支撑杆和阴极盘支撑杆表层由内到外依次设有陶瓷保护层和防酸漆层。
11.采用本实用新型产生的有益效果：采用机械和化学抛光有机结合的方式，可使磷化铟衬底抛光面的粗糙度达到0.3nm；本实用新型可以改变电解液和抛光液的选用范围，采用低沉本的电解液和抛光液，即可达到技术要求和抛光效果，大幅度节省生产成本。
附图说明
12.图1是本实用新型的结构示意图；
13.附图中：3是电解槽， 5是磷化铟衬底，6是搅拌器，9是石墨电极板，10是连接螺栓，11是阳极抛光布卡具，12是电解液排出管，13是抛光布，22是浆料管，23是粘结蜡，24是辅助阴极，25是阴极盘， 26是电解液注入管，27是阳极盘，28是抛光直流电源，29是阳极盘支撑杆，30是阴极盘支撑杆。
具体实施方式
14.参看附图1，一种磷化铟的单面抛光装置，包括电解槽3，所述抛光装置还包括借助阳极升降机构定位在电解槽3底部中心位置的阳极盘支撑杆29、铰接在阳极盘支撑杆29上端的阳极盘27、借助阴极升降机构定位在阳极盘27上方的阴极盘支撑杆30、设置在阴极盘支撑杆30下端的阴极盘25、借助连接机构设置在阳极盘27上的石墨电极板9、借助阳极抛光布卡具11定位在石墨电极板9上端面的抛光布13、与阳极盘支撑杆29下端连接的阳极转动驱动机构、与阴极盘支撑杆30连接的阴极转动驱动机构以及借助导线分别与阳极盘支撑杆29和阴极盘25连接的抛光直流电源28，在阴极盘25下端面设有磷化铟衬底5。在实际方案中，磷化铟衬底5借助粘结蜡23设置在阴极盘25下端面；连接机构为连接螺栓10，石墨电极板9借助连接螺栓10设置在阳极盘27上。
15.所述电解槽3内还设置有抛光液注入总成，抛光液注入总成包括设置在电解槽3内壁上的浆料管22、通向电解槽3的电解液注入管26。
16.在电解槽3侧部中间位置设置有带有截止阀的电解液排出管12。
17.在电解槽3内底部设置搅拌器6。
18.所述阴极盘25下端面的外边缘借助辅助阴极24利用导线与抛光直流电源28连接，所述辅助阴极24的导线连接处点始终高于电解槽3内的液面。
19.所述阳极盘支撑杆29和阴极盘支撑杆30表层由内到外依次设有陶瓷保护层和防酸漆层。
20.本实用新型的作用机理;将抛光浆料与电解液一起送至通过抛光盘中间进行抛光，抛光过程中以抛光盘为电极，发生电化学反应：阴极反应：2h

2e
→
h2(g)；阳极反应：2cl
‑
‑
2e
→
cl2(g)；形成的氯气与磷化铟衬底反应：cl2 in
‑
p
→
in
‑
cl p
‑
cl，同时由于抛光浆料的机械磨削作用，实现对磷化铟衬底的电化学、机械双重抛光。
21.本实用新型的抛光过程：利用粘结蜡23将磷化铟衬底5固定在阴极盘25上。使辅助阴极24其与磷化铟衬底5处于同一水平面。向电解槽3中注入电解液直至可以没过阴极盘25，下降阴极盘25直至磷化铟衬底5与石墨电极板9上的抛光布13接触。
22.通过阴极盘支撑杆30与阳极盘支撑杆29使得阳极盘25与阳极盘27按着相反方向转动。同时通过浆料管26和电解液注入管22将抛光液注入到电解槽3中，并通过阴极盘25与阳极盘27按着相反方向转动将电解液及浆料送至磷化铟衬底5及石墨电极板9处，阴极盘25与阳极盘27转动2
‑
3min后，接通直流电源28，开始电化学机械抛光，同时启动搅拌器6，打开电解液排出管12。抛光过程中，间隔3
‑
5min后，关闭直流电源28，停止阴极盘25与阳极盘27的转动，分离阴极盘25与阳极盘27，使得新的电解液及浆料进入阳极盘25与阳极盘27中间，然后，重复上述步骤，继续抛光。抛光完毕后，停止向浆料管26和电解液注入管22注入浆料
和电解液，关闭电解液排出管12。停止阴极盘25与阳极盘27的转动。提起阴极盘25，停止搅拌器6运动，排净电解液，取出磷化铟衬底5，并对其清洗，烘干，包装。


技术特征：
1.一种磷化铟的单面抛光装置，包括电解槽（3），其特征在于：所述抛光装置还包括借助阳极升降机构定位在电解槽（3）底部中心位置的阳极盘支撑杆（29）、铰接在阳极盘支撑杆（29）上端的阳极盘（27）、借助阴极升降机构定位在阳极盘（27）上方的阴极盘支撑杆（30）、设置在阴极盘支撑杆（30）下端的阴极盘（25）、借助连接机构设置在阳极盘（27）上的石墨电极板（9）、借助阳极抛光布卡具（11）定位在石墨电极板（9）上端面的抛光布（13）、与阳极盘支撑杆（29）下端连接的阳极转动驱动机构、与阴极盘支撑杆（30）连接的阴极转动驱动机构以及借助导线分别与阳极盘支撑杆（29）和阴极盘（25）连接的抛光直流电源（28）。2.根据权利要求1所述的磷化铟的单面抛光装置，其特征在于：所述电解槽（3）内还设置有抛光液注入总成，抛光液注入总成包括设置在电解槽（3）内壁上的浆料管（22）、通向电解槽（3）的电解液注入管（26）。3.根据权利要求1所述的磷化铟的单面抛光装置，其特征在于：在电解槽（3）侧部中间位置设置有带有截止阀的电解液排出管（12）。4.根据权利要求1所述的磷化铟的单面抛光装置，其特征在于：在电解槽（3）内底部设置搅拌器（6）。5.根据权利要求1所述的磷化铟的单面抛光装置，其特征在于：所述阴极盘（25）下端面的外边缘借助辅助阴极（24）利用导线与抛光直流电源（28）连接，所述辅助阴极（24）的导线连接处点始终高于电解槽（3）内的液面。6.根据权利要求1所述的磷化铟的单面抛光装置，其特征在于：所述阳极盘支撑杆（29）和阴极盘支撑杆（30）表层由内到外依次设有陶瓷保护层和防酸漆层。

技术总结
一种磷化铟的单面抛光装置，属于半导体抛光技术领域，包括电解槽，所述抛光装置还包括借助阳极升降机构定位在电解槽底部中心位置的阳极盘支撑杆、铰接在阳极盘支撑杆上端的阳极盘、借助阴极升降机构定位在阳极盘上方的阴极盘支撑杆、设置在阴极盘支撑杆下端的阴极盘、借助连接机构设置在阳极盘上的石墨电极板、与阳极盘支撑杆下端连接的阳极转动驱动机构、与阴极盘支撑杆连接的阴极转动驱动机构以及借助导线分别与阳极盘支撑杆和阴极盘连接的抛光直流电源。通过对装置本身的结构进行改进，使得磷化铟的抛光过程对环境要求大为降低，实现电化学机械双重抛光。实现电化学机械双重抛光。实现电化学机械双重抛光。


技术研发人员：王书杰 孙聂枫 王阳 李晓岚 史艳磊 邵会民 付莉杰 刘铮 孙同年 刘惠生
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十三研究所
技术研发日：2021.03.29
技术公布日：2021/11/17