专利名称：一种用于半导体p/n型制冷片表面金属化前处理的溶液及使用方法
技术领域：
本发明涉及材料金属化技术领域，具体涉及半导体致冷材料的金属化技术领域。
背景技术：
在半导体制冷片用的P/N型材料的金属化工艺，通常采用的处理方式为物理处理法(弗利德里克A.洛温海姆.北京航空学院一零三教研室译.现代电镀[M].北京机械工业出版社，1982.；王丽，余秀法，刘新红.温差电材料片表面处理工艺研究.电源技术.26，441 (2002).；谷晓杰.哈尔滨工业大学硕士学位论文.2003)，即对半导体材料表面用喷砂后喷镍的工艺或清洗后喷镍的方法来处理材料的表面，以提高镀层的结合力，但是因为喷砂及喷镍产生的高温及高压会引起晶片破裂，使产品合格率低，生产效率低，进而增加成本。对于半导体致冷片制造领域，对半导体材料的金属化本身并未引起重视，相关的研究及专利很少，其中研究的较为成功的有上海申和热磁电子有限公司发明的氢氟酸、硝酸、十二烷基磺酸钠的混合粗化液(王丽，余秀法，刘新红.温差电材料片表面处理工艺研究.电源技术.26，441 (2002).)和哈尔滨工业大学运用除膜，还原，敏化，预浸后化学镀镍/镀锡的方法(谷晓杰.哈尔滨工业大学硕士学位论文.2003)。此外，虽然也有文献(蒋玉思，高远.表面技术在半导体致冷器件中的应用.广东有色金属学报.15,46 0005).； 陈良杰.半导体制冷晶体直接镀镍的研究.电镀与环保.23，15 000 .)对混合酸体系进行过研究，但并未能获得良好的效果。
发明内容
本发明的目的在于根据现有的半导体材料的金属化技术中存在的产品合格率低、 生产效率低等问题，提供一种半导体P/N型致冷片表面金属化前处理溶液，通过使用该溶液可以使P/N型晶片在金属化过程中的破裂率和变形率降低，提高产品的合格率及生产效率，降低成本。本发明目的通过以下技术方案予以实现
一种用于半导体P/N型致冷片表面金属化前处理的溶液，由如下组分组成5 52体积％ 的盐酸，5 36体积％的硝酸，(T28g/L的表面活性剂，余量为水。本发明运用了硝酸和盐酸混合后具有强氧化性，具体运用半导体制冷片用材料 (含碲、硒、铋、锑元素)时，能较好地控制其腐蚀速率，得到粗糙度均勻的表面，因而大大增强其后金属化层与底材的结合力。很明显，传统工艺使用喷砂/喷镍/电镀的工艺是一种间接工艺，而本发明成功运用化学方法处理半导体材料后，即可直接电镀。作为更进一步的技术方案，上述表面活性剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基磺酸钾。使用本发明所述前处理溶液用于半导体P/N型致冷片表面金属化前处理，包括如下步骤半导体P/N型致冷片经除油、水洗，浸入前处理溶液中，在温度为12 36°C下处理 30s IOOmin后取出，水洗，即得。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果
1、减少了喷砂及喷镍步骤，流程更短，成本更低；采用本发明专利后，估计在人力成本及喷镍的成本会减少300RMB/10000PCS (以晶片直径等于2. 7厘米算)，同时由于本发明专利工艺耗能也较少，符合绿色生产的精神；
2、本发明使用常用化学品，更环保与安全，也务须对操作人员特别的培训，相比而言， 使用的氢氟酸的配方腐蚀性、风险性和污染性均较大；
3、本发明所述溶液氢氟酸易挥发，药品消耗量会比本发明大，成本更好；
4、化学镀镍的方法流程较长，且均为复杂的化学品体系，控制会较为困难；而本发明控制简易；
5、经本发明溶液处理后，材料表面粗糙度更均勻，与镀层结合力更好。(使用传统工艺结合力为80N/6. 25平方毫米，使用本发明专利后结合力提升至150N/6. 25平方毫米)；
6、使用本发明溶液处理后，能增强器件的性能，突出表现在能增加器件温差，使用本发明专利后制冷片的温差能增加约1. 6摄氏度；
7、本发明溶液处理后得到的晶片，变形率更低，良品率更高，传统工艺金属化步骤报废率约为3%，使用本发明专利后，报废率几乎降低至零。
图1为实施例1中处理后的P和N型晶片的表面晶相图； 图2为实施例2中处理后的P和N型晶片的表面晶相图； 图3为实施例3中处理后的P和N型晶片的表面晶相图。
具体实施例方式以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。实施例1
在直径2. 7厘米，厚0. 15厘米的晶片(P型或N型)，经除油后，水洗后，浸入8%(体积) 盐酸、5% (体积)硝酸和3g/L的表面活性剂(特别是十二烷基磺酸钠或十二烷基磺酸钾)，其余为水，在温度12 36°C下处理30秒 100分钟后取出水洗，得到粗糙度更小表面更均勻， 粗糙度为较使用本发明工艺前减少了 1(Γ40%后，即可转入诸如电镀镍或溅射等金属化工艺(图1)。实施例2
在直径2. 7厘米，厚0. 15厘米的晶片(P型或N型)，经除油后，水洗后，浸入28°/0(体积)盐酸、30% (体积)硝酸和15g/L的表面活性剂(特别是十二烷基磺酸钠或十二烷基磺酸钾)，其余为水，在温度12 36°C下处理30秒 100分钟后取出水洗，得到粗糙度更小表面更均勻，粗糙度为较使用本发明工艺前减少了 1(Γ40%后，即可转入诸如电镀镍或溅射等金属化工艺(图2)。 实施例3在直径2. 54厘米，厚0. 15厘米的晶片(P型或N型)，经除油后，水洗后，浸入10%(体积)盐酸、18% (体积)硝酸和10g/L的表面活性剂(特别是十二烷基磺酸钠或十二烷基磺酸钾)，其余为水，在温度12 36°C下处理30秒 100分钟后取出水洗，得到粗糙度更小表面更均勻，粗糙度为较使用本发明工艺前减少了 1(Γ40%后，即可转入诸如电镀镍或溅射等金属化工艺(图3)。实施例4特性测试粗糙度测量
使用粗糙度仪，分别设定取样长度为0. 6mm和2. Omm,测量Ra、Rz等粗糙度指标，比较使用本发明工艺前后的实例1-3样品的粗糙度。比较数据详见表1。表1粗糙度比较
权利要求
1.一种用于半导体P/N型致冷片表面金属化前处理的溶液，其特征在于由如下组分组成5 52体积％的盐酸，5 36体积％的硝酸，0^28g/L的表面活性剂，余量为水。
2.根据权利要求1所述的用于半导体P/N型致冷片表面金属化前处理的溶液，其特征在于所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基磺酸钾。
3.权利要求广2中任意一条权利要求所述前处理溶液的使用方法，其特征在于包括如下步骤半导体P/N型致冷片经除油、水洗，浸入前处理溶液中，在温度为12 36°C下处理 30s IOOmin后取出，水洗，即得。
全文摘要
本发明公开了一种用于半导体P/N型制冷片表面金属化前处理的溶液及使用方法。本发明所述溶液由如下按体积百分数计的组分组成5~52%的盐酸，5~36%的硝酸，0~28g/L的表面活性剂，余量为水。通过用本发明所述溶液对半导体P/N型制冷片进行表面金属化前处理，可以降低报废率，减少物料金属镍的使用，还可缩短工艺流程从而降低生产成本，而且，通过本发明溶液进行前处理，可以增加基材与金属化层的结合力，提高制冷片的温差和性能。
文档编号C25D7/12GK102201531SQ201110087929
公开日2011年9月28日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者王艺臻 申请人:王艺臻