一种铜片氧化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113215518A(43)申请公布日2021.08.06(21)申请号202110284530.3(22)申请日2021.03.17(71)申请人江苏富乐德半导体科技有限公司地址224200江苏省盐城市东台市城东新区鸿达路18号(72)发明人蔡俊贺贤汉马敬伟陆玉龙(74)专利代理机构上海申浩律师事务所31280代理人赵建敏(51)Int.Cl.C23C8/04(2006.01)C23C8/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种铜片氧化方法(57)摘要本发明涉及一种铜片氧化方法，将铜片与陶瓷层键合的一面形成特定厚度的氧化层，另一面不形成氧化层。其中，氧化炉内设置有入口、加温区、冷却区以及出口，加温区包括十个温区，各区温度设置如下：一区550℃、二区650℃、三区680℃、四区720℃、五区720℃、六区720℃、七区750℃、八区750℃、九区720℃、十区710℃；氧化炉顶部和底部的进气口处均分别设置有氧气进气管和氮气进气管，氧气的流量设定为38mL/min，氮气的流量设定如下：入口25～35L/min；加温区中一至三区顶部0L/min、四至六区顶部75～85L/min、八至十区顶部75～85L/min、一至十区底部0L/min；冷却区25～35L/min；出口25～35L/min。CN113215518ACN113215518A权利要求书1/1页1.一种铜片氧化方法，其特征在于，在氧化炉内进行，将铜片与陶瓷层键合的一面形成特定厚度的氧化层，另一面不形成氧化层，其中，所述氧化炉内设置有入口、加温区、冷却区以及出口，所述加温区包括十个温区，各区温度设置如下：一区545～555℃、二区645～655℃、三区675～685℃、四区715～725℃、五区715～725℃、六区715～725℃、七区745～755℃、八区745～755℃、九区715～725℃、十区705～715℃；所述氧化炉顶部和底部的进气口处均分别设置有独立的氧气进气管和氮气进气管，所述氧气的流量为35～40mL/min，氮气的流量设定如下：入口25～35L/min；加温区中一至三区顶部0L/min、四至六区顶部75～85L/min、八至十区顶部75～85L/min、一至十区底部0L/min；冷却区25～35L/min；出口25～35L/min。2.根据权利要求1所述的铜片氧化方法，其特征在于：其中，所述加温区的各区温度设置如下：一区550℃、二区650℃、三区680℃、四区720℃、五区720℃、六区720℃、七区750℃、八区750℃、九区720℃、十区710℃。3.根据权利要求1所述的铜片氧化方法，其特征在于：其中，氧气的通入量通过质量流量计进行监测，炉内氧分压的波动为±30ppm。4.根据权利要求1所述的铜片氧化方法，其特征在于：其中，铜片与陶瓷层键合的一面朝向氧化炉顶部，带速为254mm/min。5.采用权利要求1中的铜片氧化方法，其特征在于：其中，加温区的四至六区为氧化主发生区。6.根据权利要求1所述的铜片氧化方法，其特征在于：其中，所述冷却区分为三个区，每各区的冷却段、炉膛顶部及底部排布管道，所述管道内通入冷水，冷水温度为10℃。7.根据权利要求1所述的铜片氧化方法，其特征在于：其中，根据氧化条件的不同，铜片氧化的增重为10±2mg，氧化层的厚度为0.8±0.2μm。8.一种能够与Al2O3陶瓷键合的铜片，其特征在于，采用权利要求1～7任一项所述的氧化方法进行氧化，与陶瓷相键合的一面形成特定厚度的氧化层，另一面不形成氧化层。2CN113215518A说明书1/3页一种铜片氧化方法技术领域[0001]本发明属于半导体基板制备技术领域，涉及一种覆铜陶瓷基板制备技术，具体而言涉及DBC技术中的铜片氧化方法。背景技术[0002]铜片氧化工艺是铜直接键合(DirectBondedCopper，简称DBC)技术的一道关键工艺。要使铜片与Al2O3陶瓷牢固键合，必须在铜表面形成一定厚度Cu2O层，铜片进入氧化炉后逐步升温到约800℃，并在约1000ppm的氧氛围下进行氧化，铜下表面形成CuO层，接下来铜片进入贫氧的恒温区，CuO层逐步转化为Cu2O。[0003]若要形成均匀的氧化层，需要设备在气源方面提供稳定流速和流量的氮气和氧气混合气。现有铜片氧化的方式是利用Koyo氧化炉进行氧化，具有11个温区，氧化主要发生在3区，N2和O2分别单独通入炉内，在炉膛的局部进行混合，实测炉内氧化浓度波动达到±200ppm，影响后续工序的稳定性和产品良率。同时由于设备通气位置和治具设备的原因，氧化发生在底部，带速170mm/min，氧化效率不高。发明内容[0004]本发