技术特征：
1.一种电解加工用的可编程硅电极及其制备方法，其特征在于可编程硅电极由重掺杂硅基体、绝缘层、外部隔离层、中间隔离层、导电单元阵列、连接线、导电引出阵列和电极供电端组成；重掺杂硅基体分为电极夹持部分和电极加工部分，电极夹持部分的正面设置有导电引出阵列和电极供电端，电极夹持部分的背面设置有定位槽；电极夹持部分的正面和电极加工部分的正面设置有中间隔离层，中间隔离层上布置有连接线，连接线上面覆盖有外部隔离层，连接线用于连接导电单元阵列和导电引出阵列；导电单元阵列位于电极加工部分表面的外部隔离层上，绝缘层覆盖在可编程硅电极侧壁面。2.如权利要求1所述的可编程硅电极，其特征在于所述的连接线由导电触点、导电柱、引线和端子构成，导电触点位于电极夹持部分表面的中间隔离层上，端子位于电极加工部分表面的中间隔离层上；引线连接导电触点和端子；导电柱位于外部隔离层的内部，导电柱用于连接导电单元与端子以及导电引出端与导电触点。3.如权利要求1所述的可编程硅电极，其特征在于所述的导电单元阵列位于电极加工部分表面的外部隔离层上，导电单元阵列靠近可编程硅电极的末端，导电单元阵列由多个阵列排布的导电单元构成，导电单元的排数大于3，列数大于3，导电单元通过导电柱、端子、引线和导电触点连接至导电引出端上。4.如权利要求1所述的可编程硅电极，其特征在于所述的导电单元60和导电引出端80的形状为矩形、椭圆形或圆形。5.如权利要求1所述的可编程硅电极，其特征在于所述的导电单元阵列6中的导电单元为阵列式排布，各个导电单元之间不连接，处于电学隔离状态。6.如权利要求1所述的可编程硅电极，其特征在于所述的重掺杂硅基体由优良导体材料制作，优良导体材料的电导率范围为10-2
～10-3
ωcm，重掺杂硅基体为高浓度掺杂的n型或p型单晶硅，优选地为n型，掺杂浓度为10
19
～10
20
/cm3。7.如权利要求1所述的可编程硅电极，其特征在于所述的绝缘层、外部隔离层和内部隔离层由氧化硅、氮化硅或碳化硅制作。8.如权利要求1所述的可编程硅电极，其特征在于所述的导电单元阵列、连接线、和导电引出阵列由金属剥离工艺形成，导电单元阵列、连接线、导电引出阵列和电极供电端由金属薄膜制作，金属薄膜的厚度均为纳米级、宽度为微米级。9.如权利要求1所述的可编程硅电极，其特征在于所述的金属薄膜的材料为铂、银或金，优选为铂。10.一种电解加工用的可编程硅电极及其制备方法的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)在重掺杂硅基体a的正面沉积一层中间隔离层b，形成可编程硅电极的中间隔离层5；(2)在步骤(1)的中间隔离层上沉积一层金属层c，形成图形化的金属层，得到可编程硅电极的引线、端子和导电触点；(3)在步骤(2)的金属层上沉积一层外部隔离层d，形成可编程硅电极的外部隔离层4；(4)对步骤(3)的外部隔离层进行刻蚀，穿透至金属层，暴露引线、端子和导电触点，形成局部刻蚀窗口e；(5)在步骤(4)的局部窗口内填充金属f，形成可编程硅电极的导电柱；
(6)在步骤(5)的外部隔离层上沉积一层金属层g，形成图形化的金属层，得到的可编程硅电极的导电单元阵列和导电引出阵列；(7)在步骤(6)的基体的正面和反面分别沉积一层掩膜层k1和k2；(8)在步骤(7)的电极加工部分基体下表面的掩膜层k2上刻蚀出梯形掩膜窗口l，对单晶硅基体进行湿法腐蚀，得到背面减薄窗口，在步骤(7)的电极夹持部分基体下表面的掩膜层k2上刻蚀出定位槽12；(9)在步骤(8)的基体的上表面的掩膜层和隔离层上刻蚀出掩膜窗口m，对单晶硅基体进行湿法腐蚀得到电极的基本轮廓；(10)在步骤(9)的基体所有侧面和反面沉积一层绝缘层n；(11)对步骤(10)的单晶硅基体的正面上的掩膜层k1进行刻蚀，暴露出导电单元阵列、导电引出阵列和局部重掺杂硅基体表面；(12)使步骤(10)的单晶硅基体按照电极的轮廓裂片，形成可编程硅电极。
技术总结
本发明属于特种加工技术领域，涉及一种电解加工用的可编程硅电极及其制备方法。本发明的可编程硅电极由由重掺杂硅基体、绝缘层、外部隔离层、中间隔离层、导电单元阵列、连接线、导电引出阵列和电极供电端组成。利用电极侧壁面分布的辅助电极单元作为电极使用，可以直接对孔的侧壁进行加工；通过改变辅助电极单元的通电控制，在线对加工的变截面孔的内部形状进行在线编程控制，使得该电极可以面向多种具有不同内部形状的变截面孔加工。本发明的制备方法，通过刻蚀、沉积工艺得到电极基体、检测单元和绝缘层，工艺较成熟，因此具有大批量制作的应用潜力。应用潜力。应用潜力。
技术研发人员：刘国栋 李勇 祝玉兰 佟浩
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2021.06.01
技术公布日：2022/2/18