一种超大直径钼圆片表面渗钌工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种超大直径钼圆片表面渗钌工艺，经过前序准备步骤，将清洗好的钼圆片置于钌溶液中的电解槽中进行化学还原，形成覆盖在钼圆片表面的钌膜；之后放入氢气炉加热至８００℃后，钌层扩散，渗透合金，保温１小时，然后在氢气中冷却至１００℃，然后空气中自然冷却。而后采用除油污超声波清洗机用蒸馏水清洗１０分钟；根据所需钌层厚度，重复上述的化学还原，钌层扩散渗透合金过程。通过上述工艺制备的超大尺寸的钼圆片表面渗钌工艺，合金层内部晶粒分布均匀，不易开裂，稳定性好；在高温下不易氧化，压降小，能够长期保证芯片正常运行；使用寿命长，产品的各项指标均优于市场上的相同产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在钼圆片表面渗钌的工艺，特别是一种超大直径钼圆片表面 渗钌工艺。
技术介绍
20世纪80年代以来，电力电子技术在世界范围内获得了飞速发展。电子半导 体器件也从第一代的普通整流管(SR)、普通晶闸管(SCR)发展到第二代的门极 可关断晶闸管(GTO)，直至第三代的具有深远意义的MOSFET、 IGBT禾BIGCT。 目前国际上掌握5英寸电力半导体器件的生产制造技术的公司只有瑞士的ABB半 导体公司、德国的INFINEON公司和我国的西安电力电子研究所。但是，为其配 套的圆钼片世界上仅有德国的拜尔公司一家。我国的圆钼片生产厂家只能生产制 造4英寸以下的普通钼圆片，应用配套与一般工业领域，而对于直流输电工程用 超大功率晶闸管配套的钼圆片，只能依靠进口，国内没有生产厂家。纯钼圆片，在高温下容易氧化，压降不稳定，不能够长期保证芯片的正常运 行，而且钼圆片的抗疲劳寿命较短。传统技术中，在钼圆片表面渗透其它金属材料时，由于采用最普通的电镀工 艺，电镀后的钼圆片会产生边缘效应，即钼圆片中间厚，周边薄，导致合金层不 均匀，极大的影响了钼圆片合金的效果。而且，传统工艺下的钼圆片在合金层与 钼层的结合出会产生气泡，结合效果差，基本不能达到高精密环境使用的要求。 特别是在超大直径(即在直径大于5英寸或6英寸)的钼圆片加工领域，由于渗 透工艺的不足， 一直没有相关的资料。因此，研制出高水平的钼圆片表面合金渗 透工艺显得尤为重要。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供了一种超大直径钼圆 片表面渗钌工艺。技术方案本专利技术公开了一种超大直径钼圆片表面渗钌工艺，包括以下步骤 步骤l,将钼圆片置于80(TC退火炉中在真空状态或氢气下退火2小时，退火时钼圆片竖直摆放；步骤2，研磨钼圆片至平面度在3nm以下，之后清洗干净至粗糙度Ra为0.3pm; 釆用除油污超声波清洗机用蒸馏水清洗IO分钟，然后进行表面活化；步骤3，将钼圆片置于充满钌离子溶液的特殊电解槽中，进行电解化学还原，反应4分钟左右，形成覆盖在钼圆片表面均匀的钌膜层厚度大约0.04nm左右；用蒸馏水冲洗钼圆，废水回用。步骤4，放入氢气炉如热至80(TC后，钌层扩散，渗透合金l个小时； 步骤5，在氢气保护下空冷至100'C以下取出；步骤6，采用除油污超声波清洗机用蒸馏水清洗10分钟；步骤7，根据所需钌层厚度，重复步骤3 步骤6，循环操作1 10次，进行多次钌层扩散，渗透合金化；步骤8，最后一次，将钼圆片置于氢气炉700'C恒温钌层扩散，渗透合金化， 时间为15分钟，之后置于惰性气体室冷却到室温。所述的惰性气体为氦气、氖气 或其他惰性气体。本专利技术中，优选地，步骤2中，钼圆片清洗干净使用5%的氨基磺酸进行表面 活化。温度为50-55度，钌离子浓度为5-5.4，渗前用温的去离子水清洗多次。本专利技术中，优选地，钼圆片的表面特性为通态压降VTNKl.lusl，表面粗糙 度Ra〈0.3pm,平面度〈3nm，偏差O.02V。本专利技术中，优选地，步骤3中，所述电解槽为离子隔膜槽。在电解槽中反应 2~5分钟，形成覆盖在钼圆片表面均匀的0.03pm 0.05tun钌膜层。本专利技术中，优选地，所述钌溶液为双桥钌溶液，所述双桥钌的化学名称为氮 桥双核钌络酸钾，KRu2NC18 (H20) 2。所述氮桥双核钌络酸钾的资料可参见 石井英雄著《日本电镀指南》，长沙湖南科技出版社1985年版、黄健浓译。所述氮桥双核钌络酸钾可以由三氯化钌和氨基磺酸两者在沸水浴条件下反应获得。 本专利技术中，优选地，电解槽中的钌溶液参数如下温度，50~55°C; pH值，1.0~1.5;浓度，5~5.4g/L;电解时间为2 3分钟，每次的钌膜厚度达到0.04pm。 本专利技术中，优选地，步骤4中，氢气炉为分体式氢气炉。 本专利技术中，优选地，步骤8中，所述氢气炉为链式炉。本专利技术中，优选地，所述超大直径钼圆片直径大于5英寸， 一般为5英寸或6 英寸。本专利技术中，根据所需的钌层的厚度不同，可以重复进行步骤3至步骤6，控制 电解时间以及温度在钌层上进行渗透，增加钌层的厚度。有益效果通过上述工艺制备的超大尺寸的钼圆片表面渗钌工艺，合金层内 部晶粒分布均匀，不易开裂，稳定性好；在高温下不易氧化，压降小，能够长期 保证芯片正常运行；使用寿命长，产品的各项指标均优于市场上的相同产品。具体实施方式本专利技术公开了一种超大直径钼圆片表面渗钌工艺，包括以下步骤步骤l，使用高精度研磨机研磨钼圆片后清洗干净，所述钼圆片的表面特性要求达到通态压降VTM<l.lusl，表面粗糙度Ra<0.3nm，平面度〈3pm，偏差O.02V。 步骤2，将钼圆片置于80(TC退火炉中在真空状态下退火2小时，退火时钼圆片竖直摆放；步骤3，将钼圆片置于充满钌溶液的离子隔膜槽中进行电解还原，形成覆盖在 钼圆片表面均匀的钌膜层；所述钌溶液为双桥钌溶液，双桥钌的化学名称为 KRu2NC18 (H20) 2。离子隔膜槽中的钌溶液参数如下温度，50~55°C; pH值，1.0~1.5;浓度， 5~5.4g/L，。电解时间为4分钟左右，电解后钌膜的厚度为0.04pm左右。 步骤4,把钼圆片放入分体式氢气炉加热至80(TC后渗透合金1个小时； 步骤5，在氢气保护下空冷至100'C以下，之后取出钼圆片； 步骤6，采用除油污超声波清洗机用蒸馏水清洗钼圆片IO分钟； 步骤7，重复操作步骤3—次，将钼圆片置于充满钌离子和含极化剂的溶液里在离子隔膜槽中进行电解还原，形成覆盖在钼圆片表面均匀的钌膜层；步骤8，取出进入链式氢气炉进行70(TC恒温渗透扩散合金化，渗透扩散合金化时间为15分钟。步骤1中，钼圆片清洗干净使用5y。g/L的氨基磺酸进行表面活化。渗前用去 离子水清洗干净。所述超大直径钼圆片直径为6英寸。本专利技术提供了一种超大直径钼圆片表面渗钌工艺的思路及方法，具体实现该 技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出， 对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本实施例中未 明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。权利要求1、一种超大直径钼圆片表面渗钌工艺，其特征在于，包括以下步骤步骤1，将钼圆片置于800℃退火炉中在真空状态或氢气下退火2小时，退火时钼圆片竖直摆放；步骤2，研磨钼圆片至平面度在3μm以下，之后清洗干净至粗糙度Ra为0.3μm以下；采用除油污超声波清洗机用蒸馏水清洗10分钟，然后进行表面活化；步骤3，将钼圆片置于充满钌离子溶液的电解槽中，进行电解还原，形成覆盖在钼圆片表面均匀的钌膜层，用蒸馏水冲洗钼圆片；步骤4，把钼圆片放入氢气炉加热至800℃后渗透合金1个小时；步骤5，在氢气保护下空冷至100℃以下，之后取出钼圆片；步骤6，采用除油污超声波清洗机用蒸馏水清洗钼圆片10分钟；步骤7，重复步骤3～步骤6，循环操作1～10次；步骤8，将钼圆片置于氢气炉700℃恒温钌层扩散，渗透合金化，时间为15分钟，之后置于惰性气体室冷却到室温。2、 根据权利要求1所述的一种超大直径钼圆片表面渗钌工艺，其特征在于， 步骤2中，钼圆片清洗干净使用5% g/L的氨基磺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超大直径钼圆片表面渗钌工艺，其特征在于，包括以下步骤：　步骤１，将钼圆片置于８００℃退火炉中在真空状态或氢气下退火２小时，退火时钼圆片竖直摆放；　步骤２，研磨钼圆片至平面度在３μｍ以下，之后清洗干净至粗糙度Ｒａ为０．３μｍ以 下；采用除油污超声波清洗机用蒸馏水清洗１０分钟，然后进行表面活化；　步骤３，将钼圆片置于充满钌离子溶液的电解槽中，进行电解还原，形成覆盖在钼圆片表面均匀的钌膜层，用蒸馏水冲洗钼圆片；　步骤４，把钼圆片放入氢气炉加热至８００℃后渗 透合金１个小时；　步骤５，在氢气保护下空冷至１００℃以下，之后取出钼圆片；　步骤６，采用除油污超声波清洗机用蒸馏水清洗钼圆片１０分钟；　步骤７，重复步骤３～步骤６，循环操作１～１０次；　步骤８，将钼圆片置于氢气炉７０ ０℃恒温钌层扩散，渗透合金化，时间为１５分钟，之后置于惰性气体室冷却到室温。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞叶，
申请(专利权)人：宜兴市科兴合金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]