[发明专利]一种增加氮化铝陶瓷与金属层之间粘附力的金属体系膜层制备工艺

说明书

本发明涉及金属体系膜技术领域，具体涉及是一种增加氮化铝陶瓷与金属层之间粘附力的金属体系膜层制备工艺，通过金属体系膜层分步进行，且分经过一次退火工艺、二次退火工艺两种退火，实现金属体系膜层的优良性能，既增加了金属体系膜层与陶瓷基材之间的附着力，又保证了金属体系膜层的电学性能。解决了传统的金属体系膜层制备工艺中会存在因为陶瓷基片与金属体系膜层的粘附力不够而产生一些脱金、鼓泡等问题。

技术领域

本发明涉及金属体系膜技术领域，具体涉及是一种增加氮化铝陶瓷与金属层之间粘附力的金属体系膜层制备工艺。

背景技术

氮化铝陶瓷具有热导率高、热膨胀系数与半导体硅材料匹配、机械性能好、极高的电阻和低的介电常数，可以进行多层布线，实现封装的高密度和小型化。在氮化铝陶瓷上制备金属薄膜的工艺比较普遍的是，利用物理气相沉积的方法溅射金属，而在众多的金属中，Ti、Ta 和 W 等金属因能与N形成高晶格能化合物，常被选作金属化体系的底层材料，然后再在其上溅射Au等贵金属。通过Ti、Ta 和 W等缓冲层金属的设置，大大地改善了氮化铝陶瓷与Au层的接触。

在氮化铝陶瓷上溅射金属体系的膜层，是在工艺腔室内一次性完成各层金属膜层的制备，在金属体系膜层中，底层金属膜的作用是增加与陶瓷基材的粘附力；中间金属膜层的作用是缓冲隔离的作用；顶层金属膜层的作用是优良的电学性能，导电能力强。在氮化铝陶瓷基材上简单的金属体系膜层如图1所示：图1中，1是氮化铝陶瓷基材；2是金属体系膜层中的底层膜层；3是金属体系膜层中的中间离膜层；4是金属体系膜层中的顶层膜层。

传统的金属体系膜层制备的流程如图2所示，在制备完成金属体系膜层后，再通过退火的方式，保证金属体系膜层的电学性能等达到最优，同时也可以改善氮化铝陶瓷与金属体系之间的附着力。

但是考虑温度高的情况下金属体系膜层之间会出现互溶、相互扩散的现象，严重影响金属体系膜层中上层膜的电学性能，所以在退火工艺的温度选择上一般都比较低，避免互溶以及扩散现象发生，影响顶层金属膜层的质量。在Ti作为金属体系膜层中的低层膜层时，退火温度低会影响Ti膜层与氮化铝陶瓷基材的粘附力，而退火温度高又会产生互溶、相互扩散影响顶层膜层的质量。为了平衡这两方面因素，退火的温度相对比较保守，所以会存在因为陶瓷基片与金属体系膜层的粘附力不够而产生一些脱金、鼓泡等问题。

发明内容

本发明针对以上问题，提供一种增加氮化铝陶瓷与金属层之间粘附力的金属体系膜层制备工艺。

采用的技术方案是，一种增加氮化铝陶瓷与金属层之间粘附力的金属体系膜层制备工艺，其中包括以下步骤：

S1.对氮化铝基材进行清理；

S2.在已清理的氮化铝基材上沉积一层Ti薄膜，形成低层膜层；

S3.对氮化铝基材进行退火；

S4.在退火后的氮化铝基材上沉积一层薄膜，形成中层膜层；

S5.在氮化铝基材上沉积一层Au薄膜，形成高层膜层；

S6.对氮化铝基材进行二次退火。

可选的，S2中，在真空度不低于5*10^-4Pa的环境下进行沉积，沉积时通入氩气1500～3000sccm，压强0.1～0.4Pa，低层膜层的厚度为100～300nm。

进一步的，S3中，包括三个阶段：A1.升温阶段；A2.保温阶段；A3.降温阶段。

可选的，S3中，所述A1中，以均匀上升的速度将温度由室温提升至850℃，所述A2中，温度维持850℃，所述A3中，以均匀下降的速度将温度降至200℃。

进一步的，S3中，所述A1中,每隔5分钟升温50℃，所述A2中，保温10min，所述A3中，每隔5分钟降温50℃。