[发明专利]一种陶瓷衬底图形化结构及其制造方法

说明书

本发明属于功率半导体生产技术领域，尤其为一种陶瓷衬底图形化结构及其制造方法，所述陶瓷衬底图形化结构包括陶瓷基板、结合层、焊料层和铜铂，所述结合层、焊料层和铜铂层由内而外依次贴合于陶瓷基板的上下表面，所述陶瓷基板、结合层、焊料层和铜铂通过活性钎焊法制造而成的覆铜陶瓷衬底，采用曝光与显影的方式，通过蚀刻液对覆铜陶瓷衬底进行蚀刻，形成陶瓷衬底的图形化结构，所述陶瓷基板为氮化物陶瓷或氧化物陶瓷。本发明能够实现陶瓷覆铜板图形化，经化学抛光处理除去不需的铜层及降低铜表面粗糙度，具有使用周期长，稳定性好，蚀刻充分，且蚀刻液中不含磷，产品铜表面状态好的优点。

技术领域

本发明涉及功率半导体生产技术领域，具体为一种陶瓷衬底图形化结构及其制造方法。

背景技术

高功率半导体模块大量应用于电力机车、电动汽车、光伏太阳能等领域。随着高功率模块集成度越来越高、使用功率越来越大，半导体器件产生的热量呈上升趋势。目前，将导电、导热性优良的金属与绝缘性能好的氮化物等陶瓷通过烧结接合，形成陶瓷线路板的方法在功率半导体当中得到广泛的应用，从面解决功率半导体器件的散热问题。

目前，陶瓷与金属的接合主要有两种方法，直接接合和活性钎焊法。直接接合法指将金属板(铜泊)与氧的共晶液相作为粘合剂，通过加热直接将金属与陶瓷接合的方法。活性钎焊法指通过含有Ti、Ag、Cu等活性金属焊料，将金属板(铜泊)与陶瓷接合成覆铜板的方法。

活性钎焊法是使用Ti等活性金属钎焊料与陶瓷在高温下于陶瓷和金属板(铜泊)反应生成结合成层，通过该给合层实现金属板(铜泊)与陶瓷之间的连接。但由于该结合层在图形蚀刻(Cucl2体系或FeCL3体系)后，钎焊料与陶瓷板反应生成的反应产物及焊料，几乎不与蚀刻液反应，难以被蚀刻干净。由于焊料与接合层的存在给钎焊工艺陶瓷基板的图形制作造成困难。

目前，行业内对焊料及结合层比较常见的蚀刻方法是利用：氢氟酸-硝酸体系、氰络物复盐体系、双氧水体系。在实际应用中，氢氟酸、硝酸体系；氰络物复盐体系呈酸性对铜有一定的腐蚀性，掩膜接合处及侧边形成较大的腐蚀空洞等问题，造成产品报废；双氧水体系蚀刻液存在蚀刻不尽的问题；蚀刻液中含大量的磷，造成废水处理困难等问题；如中国专利CN201410764798.7公开了一种双氧水系铜钼合金膜用蚀刻液，蚀刻液中不含氟化物，并且，蚀刻液的主要成分包括占蚀刻液总重量1-35％的过氧化氢、0.05-5％的无机酸、0.1-5％的过氧化氢稳定剂、0.1-5％的金属螯合剂、0.1-5％的蚀刻添加剂、0.1-5％的表面活性剂和0.1-5％的消泡剂，余量为去离子水；该蚀刻液苏日安不添加氟化物，对环保无污染，但存在蚀刻不彻底，稳定性差的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种陶瓷衬底图形化结构及其制造方法，解决了现有的陶瓷基板图形制作存在困难，蚀刻易造成产品腐蚀、报废，蚀刻不彻底，稳定性差，蚀刻液中含大量的磷，造成废水处理困难的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种陶瓷衬底图形化结构，包括陶瓷基板、结合层、焊料层和铜铂，所述结合层、焊料层和铜铂层由内而外依次贴合于陶瓷基板的上下表面，所述陶瓷基板、结合层、焊料层和铜铂通过活性钎焊法制造而成的覆铜陶瓷衬底，采用曝光与显影的方式，通过蚀刻液对覆铜陶瓷衬底进行蚀刻，形成陶瓷衬底的图形化结构，所述陶瓷基板为氮化物陶瓷或氧化物陶瓷，所述焊料层是由Ag、Cu及Ti组分构成，Ag含量70％以上，其余为Cu及Ti，蚀刻液包含过氧化氢、氨水、结构含有羧基及其盐类、有机胺、表面活性剂和醇类。

作为本发明的一种优选技术方案，所述结构含有羧基及其盐类为聚天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、精氨酸、敕氨酸、HEDTA、马来酸-丙烯酸共聚物、聚丙烯酸钠、酪氨酸、葡萄糖酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠、PESA、EDTA、DTPA、三乙四胺六乙酸、水解聚马来酸酐、丙烯酸、羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物及其它含有其官能团物质的一种或多种组合物。