RU2724291C1 - Способ подготовки поверхности подложки из алюмонитридной керамики под тонкоплёночную металлизацию - Google Patents

Способ подготовки поверхности подложки из алюмонитридной керамики под тонкоплёночную металлизацию Download PDF

Info

Publication number
RU2724291C1
RU2724291C1 RU2019135040A RU2019135040A RU2724291C1 RU 2724291 C1 RU2724291 C1 RU 2724291C1 RU 2019135040 A RU2019135040 A RU 2019135040A RU 2019135040 A RU2019135040 A RU 2019135040A RU 2724291 C1 RU2724291 C1 RU 2724291C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metallization
layer
ceramics
substrate
aluminum nitride
Prior art date
Application number
RU2019135040A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Матвеевич Савченко
Алексей Геннадьевич Чупрунов
Владимир Алексеевич Сидоров
Андрей Анатольевич Пронин
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар"
Priority to RU2019135040A priority Critical patent/RU2724291C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2724291C1 publication Critical patent/RU2724291C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/46Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Изобретение относится к подготовке поверхности подложки из алюмонитридной керамики под тонкопленочную металлизацию. Техническим результатом изобретения является качественное формирование на подложках из керамики на основе нитрида алюминия систем металлизации, резисторов и т.п. элементов методами, используемыми традиционными методами для керамики на основе оксида алюминия. Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе тонкоплёночной металлизации подложек из алюмонитридной керамики, включающем очистку подложки, нанесение на нее вакуумным осаждением системы металлизации, первым слоем которой является металл, химически взаимодействующий с оксидом алюминия, а вторым медь, непосредственно перед напылением металлов, плазменной обработкой на поверхности подложки формируют слой α-AlO. Первым слоем металлизации предпочтительно выбирать ванадий, ниобий или тантал. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Использование подложек из керамики на основе нитрида алюминия в полупроводниковых приборах требует решения ряда вопросов, связанных с её металлизацией вакуумным осаждением металлов.
Основными требованиями, предъявляемыми к металлизации, являются:
- высокая адгезия к подложке из алюмонитридной керамики;
- возможность пайки высокотемпературными припоями, как в вакууме, так и в среде водорода.
При вакуумном осаждении металлов на керамические подложки, высокую адгезию металлизации к керамике можно получить при условии химического взаимодействия материала керамического материала с осаждаемым металлом. Чтобы химическая реакция между напыляемым металлом и материалом диэлектрика имела место, необходимо, чтобы она была возможной с точки зрения термодинамики [1]. Реакция между напыляемым металлом и материалом диэлектрика термодинамически возможна в том случае, если величина изменения теплосодержания ΔH образования, например, окисла материала диэлектрика, менее отрицательна, чем величина ΔН образования окисла напыляемого металла. Только в этом случае напыляемый металл будет отнимать кислород от окисла материала диэлектрика и могут образовываться промежуточные фазовые слои.
Применяя вышеизложенные рассуждения при металлизации керамики из нитрида алюминия, следует, что для формирования на подложках из керамики на основе нитрида алюминия систем металлизации, резисторов и т.п. элементов методами, используемыми для алюмооксидной керамики, на поверхности подложки необходимо создавать слой оксида алюминия.
Для обеспечения высокой адгезии металлизации к керамике, следует учитывать, что загрязнение на подложке с толщиной всего в несколько атомных слоев, может воспрепятствовать хорошему сцеплению, т.е. образованию хорошего переходного слоя и сильно ослабить адгезию [2]. То есть, важное значение имеет качество подготовки поверхности подложек, предназначенных для нанесения на них тонкоплёночной металлизации. Учитывая вышеизложенное, можно сделать следующий вывод: для металлизации вакуумным осаждением металлов, используя традиционные методы металлизации алюмооксидной керамики, необходимо на тщательно очищенной поверхности алюмонитридной керамики сформировать слой оксида алюминия.
Известен ряд исследований по окислению алюмонитридной керамики, например, методами масс-спектрометрии вторичных ионов и рентгеновской дифракции [3] исследован процесс окисления керамической подложки AlN на воздухе (850-1100°C). Но в данном исследовании не сообщается о связи полученных данных с металлизацией керамики.
Известен способ очистки подложек, включающий обработку в водном растворе с поверхностно активным веществом, обработку в химически-активной среде, ультразвуковую промывку в демонизированной воде и сушку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества очистки, после обработки в химически-активной среде подложки отжигают и подвергают ультразвуковой очистке в водном растворе с поверхностно-активным веществом [4].
Данный способ предназначен для металлизации подложек, например, из стекла, но не может быть использован для подготовки для металлизации алюмонитридной керамики, т.к. химически активная среда может нарушить её морфологическую поверхность, что существенно снизит адгезию металлизации к керамике. Кроме того, при этом поверхность алюмонитридной керамики не окисляется, что не позволяет её металлизировать традиционными методами, используемыми при металлизации алюмооксидной керамики, например, поликора.
Известен способ обработки керамических поцложек перед металлизацией, преимущественно изготовленных из поликора, включающий травление керамических подложек в ортофосфорной кислоте [5]. Данный способ предназначен для металлизации подложек из алюмооксидной керамики, но не может быть использован для металлизации алюмонитридной керамики поскольку поверхность алюмонитридной керамики не окисляется, что не позволяет её металлизировать традиционными методами, используемыми при металлизации, например поликора. Кроме того, травление в ортофосфорной кислоте может нарушить её морфологическую поверхность, что существенно снизит адгезию металлизации к керамике.
Ближайшим аналогом изобретения является очистка в плазме тлеющего разряда после предварительной химической очистки подложек [6].
Основным недостатком данного способа подготовки тонкоплёночной металлизацией является то, что данный способ не направлен на формирование на поверхности алюмонитридной керамики плотного слоя оксида алюминия, что необходимо для металлизации подложек из керамики на основе ннитрида алюминия традиционными методами, используемыми при металлизации алюмооксидной керамики, например поликора.
Техническим результатом изобретения является качественное формирование на подложках из керамики на основе нитрида алюминия систем металлизации, резисторов и т.п. элементов методами, используемыми традиционными методами для керамики на основе оксида алюминия. Например, получение высокой адгезии при напылении системы металлизации ванадий медь на алюмонитридную керамику.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе тонкоплёночной металлизации подложек из алюмонитридной керамики, включающем очистку подложки, нанесение на нее вакуумным осаждением системы металлизации, первым слоем которой является металл, химически взаимодействующий с оксидом алюминия а вторым медь, отличающийся тем, что непосредственно перед напылением металлов, плазменной обработкой на поверхности подложки формируют слой α-Al2O3. Первым слоем металлизации предпочтительно выбирать ванадий, ниобий или тантал.
Полученный технический результат объясняется созданием на поверхности из сформированного оксидного слоя активных центров адсорбции и адгезии осаждаемого металла. Плазменная обработка поверхности подложек перед нанесением покрытий в вакууме не только удаляет поверхностные загрязнения, но и формирует слой оксида алюминия - α-Al2O3, модифицирует свойства его поверхности в направлении повышения её адсорбционной и адгезионной активности, т.е. к созданию на поверхности подложки активных центров адсорбции и адгезии распылённых частиц. При очистке поверхности в тлеющем разряде её активность по отношению к парам металла может сохраняться после разгерметизации камеры [7].
Перед металлизацией такие подложки можно хранить на воздухе некоторое время. При последующем напылении без какой-либо очистки адгезия покрытий достаточно высока. Определение наличия слоя оксида алюминия - α-Al2O3, сформированного на поверхности подложки из алюмонитридной керамики, проводили с помощью рентгеновского дифрактометра ХМD-300. Дифрактограмма поверхности подложки из алюмонитридной керамики со слоем α-Al2O3, сформированного плазменной обработкой, представлена на Фиг. 1. Были изготовлены образцы подложек алюмонитридной керамики с тонкоплёночной металлизацией ванадий-медь, осаждённой на установке магнетронного напыления PVD 250 с безмаслянной откачкой. Напыление металлизации на все образцы проводили в одном процессе. После металлизации к образцам припаивали припоем ПСр-72 штырьки диаметром 1 мм и измеряли адгезию металлизации к керамике. На подложке без сформированного слоя оксида алюминия адгезия металлизации к керамике составила 0,7 кг/мм2. На подложке с сформированным слоем оксида алюминия Al2O3 адгезия металлизации к керамике составила 3,2 кг/мм2. На подложке с сформированным слоем оксида алюминия α-Al2O3, адгезия металлизации к керамике составила 8,7 кг/мм2. Существенно меньшая адгезия на подложке с алюмооксидным слоем Al2O3 по сравнению с подложкой со слоем α-Al2O3 объясняется тем, что слой Al2O3 является промежуточной, несколько рыхлой фазой, которая при дальнейшем формировании слоя Al2O3 переходит в плотный и сплошной слой оксида алюминия α-Al2O3.
Литература:
1. Третьяков, Ю.Д. Твердофазные реакции / Ю.Д. Третьяков. – М.: Химия, 1978. – 359 с.
2. Шмаков, М. Школа производства ГПИС. Очистка поверхности пластин и подложек / М. Шмаков, В. Паршин, А. Смирнов // Технологии в электронной промышленности – 2008. – №5. – С. 77-78
3. Yue Ruifeng, Wang Yan, Wang Youxiang, Chen Chunhua, SIMS study on the initial oxidation process of AlN ceramic substrate in the air. Appl. Surface Sci. 1999. 148, N 1-2, с. 73-78
4. Авторское свидетельство СССР №1033467, опубликовано 07.08.1983
5. Авторское свидетельство СССР № 732219, МПК: С03С15/00, опубл. 05.05.1980
6. Лучкин А.Г., Лучкин Г.С. Очистка поверхности подложек для нанесения покрытий вакуумно-плазменными методами // Вестник Казанского технологического университета. 2002. – Том 15. – №15. – С. 208-210
7. Лучкин А.Г., Лучкин Г.С. Очистка поверхности подложек для нанесения покрытий вакуумно-плазменными методами // Вестник Казанского технологического университета. – 2002. – Том 15. – №15. – С. 208-210

Claims (2)

1. Способ металлизации подложки из алюмонитридной керамики, включающий очистку подложки, нанесение на нее вакуумным осаждением системы металлизации, первым слоем которой является металл, химически взаимодействующий с оксидом алюминия, а вторым медь, отличающийся тем, что непосредственно перед напылением металлов плазменной обработкой на поверхности подложки формируют слой α-Al2O3.
2. Способ металлизации подложки из алюмонитридной керамики по п.1, отличающийся тем, что первым слоем системы металлизации является ванадий, ниобий или тантал.
RU2019135040A 2019-10-31 2019-10-31 Способ подготовки поверхности подложки из алюмонитридной керамики под тонкоплёночную металлизацию RU2724291C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135040A RU2724291C1 (ru) 2019-10-31 2019-10-31 Способ подготовки поверхности подложки из алюмонитридной керамики под тонкоплёночную металлизацию

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135040A RU2724291C1 (ru) 2019-10-31 2019-10-31 Способ подготовки поверхности подложки из алюмонитридной керамики под тонкоплёночную металлизацию

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2724291C1 true RU2724291C1 (ru) 2020-06-22

Family

ID=71136010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019135040A RU2724291C1 (ru) 2019-10-31 2019-10-31 Способ подготовки поверхности подложки из алюмонитридной керамики под тонкоплёночную металлизацию

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2724291C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112609148A (zh) * 2020-12-09 2021-04-06 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司柳州局 一种新型输电铁塔用材Ni-Cu-AT13涂层的制备方法及Ni-Cu-AT13涂层

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU732219A1 (ru) * 1975-11-18 1980-05-05 Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова Способ обработки керамических подложек перед металлизацией
US6066219A (en) * 1996-02-02 2000-05-23 Curamik Electronics Gmbh Process for producing a ceramic substrate and a ceramic substrate
RU2558323C1 (ru) * 2014-04-18 2015-07-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" Способ металлизации подложки из алюмонитридной керамики
RU2559160C1 (ru) * 2014-03-19 2015-08-10 Закрытое акционерное общество "НПО "НИИТАЛ" Способ металлизации алюмонитридной керамики
RU159460U1 (ru) * 2015-07-06 2016-02-10 Закрытое акционерное общество "НПО "НИИТАЛ" Подложка из алюмонитридной керамики

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU732219A1 (ru) * 1975-11-18 1980-05-05 Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова Способ обработки керамических подложек перед металлизацией
US6066219A (en) * 1996-02-02 2000-05-23 Curamik Electronics Gmbh Process for producing a ceramic substrate and a ceramic substrate
RU2559160C1 (ru) * 2014-03-19 2015-08-10 Закрытое акционерное общество "НПО "НИИТАЛ" Способ металлизации алюмонитридной керамики
RU2558323C1 (ru) * 2014-04-18 2015-07-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" Способ металлизации подложки из алюмонитридной керамики
RU159460U1 (ru) * 2015-07-06 2016-02-10 Закрытое акционерное общество "НПО "НИИТАЛ" Подложка из алюмонитридной керамики

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112609148A (zh) * 2020-12-09 2021-04-06 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司柳州局 一种新型输电铁塔用材Ni-Cu-AT13涂层的制备方法及Ni-Cu-AT13涂层
CN112609148B (zh) * 2020-12-09 2022-11-01 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司柳州局 一种新型输电铁塔用材Ni-Cu-AT13涂层的制备方法及Ni-Cu-AT13涂层

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4813115B2 (ja) 半導体製造装置用部材及びその洗浄方法
TWI545650B (zh) A method for manufacturing a gas sprinkler for a plasma processing chamber and a method for forming the same
US20150311043A1 (en) Chamber component with fluorinated thin film coating
TW201417151A (zh) 用於半導體裝置性能改善的塗層
US5217589A (en) Method of adherent metal coating for aluminum nitride surfaces
KR101234492B1 (ko) 기판 처리 방법
RU2724291C1 (ru) Способ подготовки поверхности подложки из алюмонитридной керамики под тонкоплёночную металлизацию
JPS61170050A (ja) 低抵抗接点の形成方法
JP2018515685A (ja) 成膜装置の洗浄方法
US20220186354A1 (en) Surface coating treatment
US11760694B2 (en) Alumina sintered body and manufacturing method therefor
TWI411023B (zh) 整修加工反應室組件的方法
JP2017091779A (ja) プラズマ処理装置用部材及びプラズマ処理装置
RU2052540C1 (ru) Способ нанесения пленочного покрытия
JP2006294848A (ja) ドライエッチング方法
US5028306A (en) Process for forming a ceramic-metal adduct
TW200535926A (en) Process for producing semi-conductor coated substrate
JP2020050536A (ja) アルミナ質焼結体
US4980197A (en) Method of producing metallic structures on inorganic non-conductors
JP4394666B2 (ja) 半導体製造装置用治具の構成部材およびその製造方法
JP6595658B1 (ja) 電子部品の製造方法
JPH1065294A (ja) セラミックス配線基板およびその製造方法
JPH0669032B2 (ja) プラズマ処理装置
JP2004346374A (ja) 溶射膜の剥離方法及び溶射膜で被覆された部材の製造方法
JPH02164784A (ja) セラミック回路基板の製造方法