CN101701348A

CN101701348A - 用于半导体n\p型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液及相关的电镀前处理工艺

Info

Publication number: CN101701348A
Application number: CN200910053901A
Authority: CN
Inventors: 陈良杰
Original assignee: Shanghai Shenhe Thermo Magnetics Electronics Co Ltd
Current assignee: Jiangsu fulehua Semiconductor Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2010-05-05
Anticipated expiration: 2029-06-26
Also published as: CN101701348B

Abstract

本发明涉及一种用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液，包括溶液A，溶液A包括5～20％(体积)氢氟酸、20～40％(体积)硝酸和0.5～5g/L的十二烷基磺酸钠、余量为水；较佳地，还包括溶液B，溶液B包括10～50g/L的溴酸钾和2～10％(体积)硝酸，余量为水，还提供了采用上述粗化液对半导体N\P型致冷晶片表面进行电镀前处理工艺，将经脱脂后的半导体N\P型致冷晶片浸入溶液A进行刻蚀粗化，然后浸入溶液B进行除灰处理，本发明的电镀前处理工艺能增加基材与镍层的结合力，提高致冷晶片的致冷温差和性能，且不会导致晶片的破裂，降低了生产成本，提高了产品合格率，及生产效率。

Description

用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液及相关的电镀前处理工艺

技术领域

本发明涉及表面电镀处理技术领域，特别涉及半导体致冷材料(锑、铋、硒、碲混合晶体)表面电镀处理技术领域，具体是指一种用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液及相关的电镀前处理工艺。

背景技术

在半导体N\P型致冷材料上电镀前的处理，通用的处理方式是物理处理法，即对半导体材料表面用喷砂-喷镍的方法来增加材料表面的粗糙度和沉积导电镍层，来提高镀层的结合力，但是因为喷砂-喷镍时高温、高压的冲击，易引起晶片的破裂，从而使得生产成本高，且产品合格率低，生产效率低下。

因此，需要一种新的半导体N\P型致冷材料上电镀前处理工艺，其不会导致晶片的破裂，降低生产成本，提高产品合格率，及生产效率。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液及相关的电镀前处理工艺，该电镀前处理工艺能增加基材与镍层的结合力，提高致冷晶片的致冷温差和性能，且不会导致晶片的破裂，降低了生产成本，提高了产品合格率，及生产效率。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液，其特点是，所述的粗化液包括溶液A，所述溶液A包括5～20％(体积)氢氟酸、20～40％(体积)硝酸和0.5～5g/L的十二烷基磺酸钠的氧化剂，余量为水。

较佳地，所述氢氟酸为5％(体积)，所述硝酸为20％(体积)，所述十二烷基磺酸钠为0.5g/L。

较佳地，所述氢氟酸为20％(体积)，所述硝酸为40％(体积)，所述十二烷基磺酸钠为5g/L。

较佳地，所述氢氟酸为10％(体积)，所述硝酸为30％(体积)，所述十二烷基磺酸钠为3g/L。

较佳地，所述的粗化液还包括溶液B，所述溶液B包括10～50g/L的溴酸钾和2～10％(体积)硝酸，余量为水。

更佳地，所述溴酸钾为10g/L，所述的溶液B中的硝酸为2％(体积)。

更佳地，所述溴酸钾为50g/L，所述的溶液B中的硝酸为10％(体积)。

更佳地，所述溴酸钾为30g/L，所述的溶液B中的硝酸为6％(体积)。

在本发明的第二方面，提供了一种半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理工艺，其特点是，将经脱脂后的所述半导体N\P型致冷晶片浸入上述的用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液中的溶液A进行刻蚀粗化。

较佳地，所述刻蚀粗化的温度为25～30℃，时间为2～10分钟。

较佳地，在所述刻蚀粗化后，将所述半导体N\P型致冷晶片浸入上述的用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液中的溶液B进行除灰处理。

更佳地，所述除灰处理的条件是室温下1～5分钟。

本发明的有益效果在于：

1、本发明用化学刻蚀处理法对材料表面进行粗化处理，得到一层均匀的粗糙度在14～25um之间的粗化层，然后直接电镀镍层，来增强镀层的结合力，提高晶片的致冷温差；

2、本发明的化学刻蚀处理方法能减少因喷砂-喷镍时高温、高压的冲击引起的晶片破裂，降低了生产成本，提高了产品合格率，及生产效率；

3、本发明的化学刻蚀处理方法减少了生产环节和流程，可以从晶片喷砂-喷镍-喷砂-镀镍，减至晶片表面化学刻蚀粗化处理-直接镀镍，降低作业人员、提高生产效率，同时复配的刻蚀粗化液配制简便，溶液管理可以通过分析控制。

附图说明

图1是本发明的一具体实施例的P型晶片粗化前的表面示意图。

图2是图1所示的P型晶片经粗化后的表面示意图。

图3是本发明的另一具体实施例的N型晶片粗化前的表面示意图。

图4是图3所示的N型晶片经溶液A粗化后的表面示意图。

图5是图4所示的N型晶片经溶液B粗化后的表面示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

实施例1

直径￠2厘米、厚0.15厘米的P型晶片，经脱脂除去表面切削液和污染物、水洗后表面较平整(如图1所示)，浸入主要组份为氢氟酸(V/V)5％、硝酸(V/V)20％、十二烷基苯磺酸钠0.5(g/l)、水余量组成溶液中，在温度25～30℃下浸蚀2～10分钟，取出水洗，得到粗糙度14～25um间的粗化层(如图2所示)、活化，水洗后冲击镀镍2～5分钟，然后转入所需镀层。

实施例2

直径￠2厘米、厚0.15厘米的P型晶片，经脱脂除去表面切削液和污染物、水洗后表面较平整，浸入主要组份为氢氟酸(V/V)20％、硝酸(V/V)40％、十二烷基苯磺酸钠5(g/l)、水余量组成溶液中，在温度25～30℃下浸蚀2～10分钟，取出水洗、得到粗糙度14～25um间的粗化层、活化、水洗后冲击镀镍2～5分钟，然后转入所需镀层。

实施例3

直径￠2厘米、厚0.15厘米的P型晶片，经脱脂除去表面切削液和污染物、水洗后表面较平整，浸入主要组份为氢氟酸(V/V)10％、硝酸(V/V)30％、十二烷基苯磺酸钠3(g/l)水余量组成溶液中，在温度25～30℃下浸蚀2～10分钟，取出水洗、得到粗糙度14～25um间的粗化层、活化、水洗后冲击镀镍2～5分钟，然后转入所需镀层。

实施例4

直径￠2厘米、厚0.15厘米的N型晶片，经脱脂除去表面切削液和污染物、水洗后表面较平整(如图3所示)，浸入主要组份为氢氟酸(V/V)5％、硝酸(V/V)2％、十二烷基苯磺酸钠0.5(g/l)、水余量组成溶液中，在温度25～30℃下浸蚀2～10分钟，取出水洗，晶片表面会吸附少量的难溶硒化物(如图4所示)，再浸入溴酸钾10(g/l)、硝酸(V/V)2％、水余量溶液，在室温下时间2～5分浸渍去灰，然后取出水洗，得到粗糙度14～25um间的粗化层(如图5所示)、活化、水洗后冲击镀镍2～5分钟，再转入所需镀层。

实施例5

直径￠2厘米、厚0.15厘米的N型晶片，经脱脂除去表面切削液和污染物、水洗后表面较平整，浸入主要组份为氢氟酸(V/V)20％、硝酸(V/V)40％、十二烷基苯磺酸钠5(g/l)、水余量组成溶液中，在温度25～30℃下浸蚀2～10分钟，取出水洗，再浸入溴酸钾50(g/l)、硝酸(V/V)10％、水余量，在室温下时间2～5分浸渍去灰，然后取出水洗、得到粗糙度14～25um间的粗化层、活化、水洗后冲击镀镍2～5分钟，再转入所需镀层。

实施例6

直径￠2厘米、厚0.15厘米的N型晶片，经脱脂除去表面切削液和污染物、水洗后表面较平整，浸入主要组份为氢氟酸(V/V)10％、硝酸(V/V)30％、十二烷基苯磺酸钠2(g/l)、水余量组成溶液中，在温度25～30℃下浸蚀2～10分钟，取出水洗，再浸入溴酸钾30(g/l)、硝酸(V/V)6％、水余量，在室温下时间2～5分浸渍去灰，然后取出水洗、得到粗糙度14～25um间的粗化层、活化、水洗后冲击镀镍2～5分钟，再转入所需镀层。

经上述实施例1～6的表面刻蚀粗化处理后的P/N型晶片，在直接进行预镀镍+电镀镍(化学镍)后，镀层的结合力、致冷温差、切割良品率对比如下：

1.拉力测试：

其中，拉力测试条件是在0.012cm²方格内，随机选取￠2mm五点，用细钢丝与该点镍层焊接，并由拉力仪自动计数，拉力在平均4公斤以上为合格。

2.致冷温差测试(产品组立后)

实施例	1	2	3	4	5	6
实施例	1	2	3	4	5	6	最大温差ΔT℃(max)	75.4	75.7	75.8	75.8	75.3	75.6

3.原喷砂-喷镍工艺和本发明的化学刻蚀直接镀镍工艺性能对比

从上述实施例1～6及上述3个表格数据可以看出，本发明采用化学刻蚀处理法对材料表面进行粗化处理，得到一层均匀的粗糙度在14～25um之间的粗化层，然后直接电镀镍层，增强了镀层的结合力，提高了晶片的致冷温差。

在本发明中，由于锑、铋、硒、碲各元素组成的晶片在强氧化性酸中与之发生氧化还原反应，从而使晶片表面得到刻蚀粗化，F^-离子的存在对络合高价态元素是有利的，表面活性剂的作用是润湿晶片表面，使刻蚀粗化均匀，同时能抑止气体的逸出，防止基材过蚀。由于N型晶片中硒元素容易在刻蚀粗化液溶液A中析出，吸附在晶片表面，所以在酸性条件下用溴酸钾氧化成硒酸盐除去。P型/N型经过刻蚀粗化液处理后，表面得到一层粗糙度14～25um的粗化层，能使随后的镍沉积形成嵌入式镀层，提高镀层结合力。

综上，本发明的电镀前处理工艺能增加基材与镍层的结合力，提高致冷晶片的致冷温差和性能，且不会导致晶片的破裂，降低了生产成本，提高了产品合格率，及生产效率。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液，其特征在于，所述的粗化液包括溶液A，所述溶液A包括5～20％(体积)氢氟酸、20～40％(体积)硝酸和0.5～5g/L的十二烷基磺酸钠、余量为水。

2.根据权利要求1所述的用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液，其特征在于，所述氢氟酸为5％(体积)，所述硝酸为20％(体积)，所述十二烷基磺酸钠为0.5g/L。

3.根据权利要求1所述的用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液，其特征在于，所述氢氟酸为20％(体积)，所述硝酸为40％(体积)，所述十二烷基磺酸钠为5g/L。

4.根据权利要求1所述的用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液，其特征在于，所述的粗化液还包括溶液B，所述溶液B包括10～50g/L的溴酸钾和2～10％(体积)硝酸，余量为水。

5.根据权利要求5所述的用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液，其特征在于，所述溴酸钾为10g/L，所述的溶液B中的硝酸为2％(体积)。

6.根据权利要求5所述的用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液，其特征在于，所述溴酸钾为50g/L，所述的溶液B中的硝酸为10％(体积)。

7.一种半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理工艺，其特征在于，将经脱脂后的所述半导体N\P型致冷晶片浸入根据权利要求1～3任一所述的用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液中的溶液A进行刻蚀粗化。

8.根据权利要求7所述的半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理工艺，其特征在于，所述刻蚀粗化的温度为25～30℃，时间为2～10分钟。

9.根据权利要求7所述的半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理工艺，其特征在于，在所述刻蚀粗化后，将所述半导体N\P型致冷晶片浸入根据权利要求4～6任一所述的用于半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理的粗化液中的溶液B进行除灰处理。

10.根据权利要求9所述的半导体N\P型致冷晶片表面电镀前处理工艺，其特征在于，所述除灰处理的条件是室温下1～5分钟。