一种高功率半导体器件散热用单晶碳化硅金属化复合陶瓷片的制作方法

技术特征：
1.一种高功率半导体器件散热用单晶碳化硅金属化复合陶瓷片，包括以下步骤，步骤一，基体处理；步骤二，沉积打底层；步骤三，沉积蓄热层；步骤四，沉积功能层；步骤五，沉积扩散阻挡层；步骤六，沉积焊接层；其特征在于：其中上述步骤一中，根据实际需求将基体为单晶碳化硅的陶瓷片基体进行研磨与抛光，一般厚度为0.2-0.5mm；然后将研磨抛光后的单晶碳化硅基体做前清理处理，依次在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗并吹干；其中上述步骤二中，采用磁控溅射技术，在单晶碳化硅基体上沉积打底层，打底层材料为钛或者铬，沉积厚度为0.05um-0.2um；其中上述步骤三中，采用磁控溅射技术，在单晶碳化硅基体上沉积蓄热层，蓄热层材料为铜，沉积厚度为3um-80um；其中上述步骤四中，采用磁控溅射技术，在单晶碳化硅基体上沉积功能层，功能层材料为镍和金，先在铜层上沉积镍层，厚度约为0.1um-3um；再在镍层上沉积金层，厚度为0.1um-1um；其中上述步骤五中，采用磁控溅射技术，在单晶碳化硅基体上沉积扩散阻挡层，扩散阻挡层材料为铂，厚度为0.1-0.9um；其中上述步骤六中，采用磁控溅射技术，在单晶碳化硅基体上沉积焊接层，焊接层材料为金锡合金，一般为au20sn80合金，厚度为4-8um。2.根据权利要求1所述的一种高功率半导体器件散热用单晶碳化硅金属化复合陶瓷片，其特征在于：所述步骤二中钛和铬都是和陶瓷结合力较强的金属，而其他金属化层与陶瓷直接结合力较弱，钛和铬很好地提高了金属化层与单晶碳化硅基体的结合力。3.根据权利要求1所述的一种高功率半导体器件散热用单晶碳化硅金属化复合陶瓷片，其特征在于：所述步骤三中沉积的铜层厚度主要取决于通过电流的大小和热应力，通过电流越大，所需铜层厚度越厚；而铜层的热膨胀系数远大于基体单晶碳化硅，在使用过程中若加工温度过高或温度循环较为剧烈，则需调整铜层的厚度。4.根据权利要求1所述的一种高功率半导体器件散热用单晶碳化硅金属化复合陶瓷片，其特征在于：所述步骤四中镍层和金层作为功能层，其致密度高、结合强度高、导热效能优异；而且能够提高工件的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、承载性、抗热氧化性。5.根据权利要求1所述的一种高功率半导体器件散热用单晶碳化硅金属化复合陶瓷片，其特征在于：所述步骤五中扩散阻挡层铂防止在高温环境下，尤其是在进行焊接时，每层物质之间由于热而产生扩散。6.根据权利要求1所述的一种高功率半导体器件散热用单晶碳化硅金属化复合陶瓷片，其特征在于：所述步骤一中所述基体采用单晶碳化硅的陶瓷片基体，单晶碳化硅在热学、化学方面非常稳定，机械强度优异，耐辐射线方面强，而且与多晶碳化硅相比具有高的绝缘击穿电压、高的热导率的物性。7.根据权利要求1所述的一种高功率半导体器件散热用单晶碳化硅金属化复合陶瓷片，其特征在于：所述步骤六中焊接材料金锡合金熔点低、致密度好、导热率高，无需助焊剂，可直接实现封装材料良好的倒装焊接。

技术总结
本发明公开了一种高功率半导体器件散热用单晶碳化硅金属化复合陶瓷片，包括以下步骤，步骤一，基体处理；步骤二，沉积打底层；步骤三，沉积蓄热层；步骤四，沉积功能层；步骤五，沉积扩散阻挡层；步骤六，沉积焊接层；该发明安全、可靠，相比较传统的单晶碳化硅复合陶瓷片，本发明采用的单晶碳化硅金属化散热复合陶瓷片，能够完全满足芯片对高度可靠和稳定功能的需求，实现为元器件提供机械支持、保护、散热及焊接全流程国产化；一方面能够使得单晶碳化硅高散热性能得以发挥，另一方面能够使其与芯片进行连接，并且能够实现很好的导电效果，本结构能达到性能稳定而且环保的效果，而且沉积工艺易于大规模工业化量产。艺易于大规模工业化量产。艺易于大规模工业化量产。


技术研发人员：潘远志 邓敏航 刘鑫
受保护的技术使用者：苏州博志金钻科技有限责任公司
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2022/7/29