半導體部件的陽極氧化工藝的製作方法

2023-10-05 03:44:09

專利名稱：半導體部件的陽極氧化工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鍍膜工藝，特別涉及一種半導體設備零部件進行陽極氧化的工藝。
背景技術：
硬質氧化全稱硬質陽極氧化處理。鋁合金的硬質陽極氧化處理主要用於工程或軍事目的，它既適用於變形鋁合金，更多可能用於壓鑄造合金零件部件。硬質陽極氧化膜一般要求厚度為25-150um，大部分硬質陽極氧化膜的厚度為50_80um，膜厚小於25um的硬質陽極氧化膜，用於齒鍵和螺線等使用場合的零部件，耐磨或絕緣用的陽極氧化膜厚度約為 50um，在某些特殊工藝條件下，要求生產厚度為125um以上的硬質陽極氧化膜，但是必須注意陽極氧化膜越厚，其外層的顯微硬度會越低，膜層表面的粗糙度增加。硬質陽極氧化的槽液，一般是硫酸溶液以及硫酸添加有機酸，如草酸、氨基磺酸等。另外，可通過降低陽極氧化溫度或降低硫酸濃度來實現硬質陽極氧化處理。對於銅含量大於5%或矽含量大於8%的變形鋁合金，或者高矽的壓鑄造鋁合金，也許還應考慮增加一些陽極氧化的特殊措施。同時，半導體設備零部件由於其特殊的工作環境，對零件的表面膜層有著極其苛刻的要求。尤其是其中鋁製零件的硬質氧化方面，該工藝不等同於傳統的陽極氧化，對其耐磨性，絕緣性，導熱性，孔隙率等都有嚴格的控制。而傳統的氧化工藝是在既定的電流下以時間的長短來直接獲得厚的或者薄的膜層的，或者是一個電壓下來製得的。這樣的工藝在控制精度和密度上大打折扣，且最終獲得的膜層質量很差。如中國專利CN 101575723A就公開了一種陽極氧化方法，其所採用的技術方案是在陽極氧化條件下，將輕金屬材料放入電解液中，以輕金屬材料為陽極，以不與電解液反應的導電材料為陰極，使陰極和陽極分別與電源的正極和負極電連接，並且進行恆電流密度陽極氧化和恆電壓陽極氧化，其中恆電流密度陽極氧化的電流密度為0. 5-6安培/平方分米，而恆電壓陽極氧化的電壓為20-400伏特。這種技術方案同樣存在上述缺陷。

發明內容
本發明針對現有陽極氧化工藝採用恆電流密度陽極氧化工藝或恆電壓陽極氧化工藝所存在的缺陷，而提供一種新型的陽極氧化控制工藝，以提高形成膜層的精度和密度， 並能夠得到高質量的膜層。為了達到上述目的，本發明採用如下的技術方案半導體部件的陽極氧化工藝，所述陽極氧化工藝通過調整陽極氧化過程中電流密度值來得到相應的膜層。所述電流密度值共分為五個連續的時間段進行調整，每個時間段內電流密度值進行臺階式的提高，從而完成電流密度值的調整。所述第一時間段內每過1. 5min增加電流密度值0. ΙΟΑ/dm2 ；所述第二時間段內每過1.5min增加電流密度值0. 15A/dm2，所述第三時間段內每過1. 5min增加電流密度值 0. 25A/dm2，所述第四時間段內每過1. 5min增加電流密度值0. 30A/dm2，所述第五時間段內每過1. 5min增加電流密度值0. 30A/dm2。所述每個時間段內共進行五次電流密度值調整。所述第一時間段內電流密度值的起始值為0. 10A/dm2。根據上述技術方案得到的本發明摒棄了傳統的恆電流密度陽極氧化工藝或恆電壓陽極氧化工藝，通過對陽極氧化過程中電流的進給進行控制，以實現各項指標的控制，從而形成相應的膜層。根據本發明得到的膜層相對於用傳統工藝形成的膜層具有以下優點(1)厚度值大；(2)密度大；(3)精度高；(4)硬度強；(5)耐電壓能力強；(6)耐高溫能力強。


以下結合附圖和具體實施方式
來進一步說明本發明。圖1為本發明陽極氧化的流程示意圖。圖2為本發明中電流密度值調整的示意圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。本發明所提供的半導體部件的陽極氧化工藝主要是通過對陽極氧化過程中電流的進給進行控制，以實現各項指標的控制，從而形成相應的膜層。為此，本發明中的陽極氧化工藝是通過調整陽極氧化過程中電流密度值來得到相應的膜層。具體控制如下整個電流密度值的調整共分為五個連續的時間段進行，每個時間段內電流密度值都進行臺階式的提高，即每個時間段內電流密度值每過一定的時間就提高一次，並且每次提高值都一致，但是不同的時間段內，每次提高值不同。在上述五個時間段調整好後維持到最後的厚度氧化結束，斷開電源。基於上述原理，本發明提供的陽極氧化過程如下(參見圖1)(1)完成陽極氧化準備(其為本領域技術人員熟知技術，此處不加以贅述)。(2)陽極氧化控制，進行電流密度值調整如圖2所示，整個電流密度值調整過程共分為五個時間段，每個時間段進行 7. 5min,分五次進行，每次1. 5min。第一時間段內每過1. 5min增加電流密度值0. ΙΟΑ/dm2，並且電流密度值的起始值為0. ΙΟΑ/dm2。故第一時間段內電流密度值從0. ΙΟΑ/dm2不斷增至0. 50A/dm2,具體如下
首先調整電流密度值至0. ΙΟΑ/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至0. 20A/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至0. 30A/dm2，並以該值維持 1. 5min ；接著調整電流密度值至0. 40A/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至
0.50A/dm2，並以該值維持1. 5min，第一時間段調整結束。由於五個時間段連續，故第二時間段在第一時間段調整結束後立即調整電流密度值，每次調整值為增加0. 15A/dm2，並且每次調整的時間間隔同樣為1. 5min。所以，第二時間段電流密度值的起始值在第一時間段結束時0. 50A/dm2的基礎上增加0. 15A/dm2為0. 65A/ dm2。故第二時間段內電流密度值從0. 65A/dm2不斷增至1. 25A/dm2，具體如下首先調整電流密度值至0. 65A/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至0. 80A/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至0. 95A/dm2，並以該值維持
1.5min ；接著調整電流密度值至1. ΙΟΑ/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至 1. 25A/dm2，並以該值維持1. 5min，第二時間段調整結束。第三時間段在第二時間段調整結束後立即調整電流密度值，每次調整值為增加
0.25A/dm，並且每次調整的時間間隔同樣為1. 5min。所以，第三時間段電流密度值的起始值在第二時間段結束時1. 25A/dm2的基礎上增加0. 25A/dm2為1. 50A/dm2。故第三時間段內電流密度值從1. 50A/dm2不斷增至2. 50A/dm2，具體如下首先調整電流密度值至1. 50A/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至1. 75A/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至2. ΟΟΑ/dm2，並以該值維持
1.5min ；接著調整電流密度值至2. 25A/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至
2.50A/dm2，並以該值維持1. 5min，第三時間段調整結束。第四時間段在第三時間段調整結束後立即調整電流密度值，每次調整值為增加
0.30A/dm2，並且每次調整的時間間隔同樣為1.5min。所以，第四時間段電流密度值的起始值在第三時間段結束時2. 50A/dm2的基礎上增加0. 30A/dm2為2. 80A/dm2。故第四時間段內電流密度值從2. 80A/dm2不斷增至4. ΟΟΑ/dm2,具體如下首先調整電流密度值至2. 80A/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至3. ΙΟΑ/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至3. 40A/dm2，並以該值維持
1.5min ；接著調整電流密度值至3. 70A/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至
4.ΟΟΑ/dm2，並以該值維持1. 5min，第四時間段調整結束。第五時間段在第四時間段調整結束後立即調整電流密度值，每次調整值為增加 ，並且每次調整的時間間隔同樣為1.5min。所以，第五時間段電流密度值的起始值在第四時間段結束時4. ΟΟΑ/dm2的基礎上增加0. 30A/dm2為4. 30A/dm2。故第五時間段內電流密度值從4. 30A/dm2不斷增至5. 50A/dm2,首先調整電流密度值至4. 30A/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至4. 60A/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至4. 90A/dm2，並以該值維持
1.5min ；接著調整電流密度值至5. 20A/dm2，並以該值維持1. 5min ；接著調整電流密度值至
5.50A/dm2，並以該值維持1. 5min，第五時間段調整結束。(3)調好這五段之後維持到最後的厚度氧化結束，關掉電源。通過上述工藝形成的膜層與傳統工藝形成的膜層在厚度、密度、精度、硬度、耐高壓以及耐高溫等方面的比較如下表1所示
表 權利要求
1.半導體部件的陽極氧化工藝，其特徵在於，所述陽極氧化工藝通過調整陽極氧化過程中電流密度值來得到相應的膜層。
2.根據權利要求1所述的半導體部件的陽極氧化工藝，其特徵在於，所述電流密度值共分為五個連續的時間段進行調整，每個時間段內電流密度值進行臺階式的提高，從而完成電流密度值的調整。
3.根據權利要求2所述的半導體部件的陽極氧化工藝，其特徵在於，所述第一時間段內每過1. 5min增加電流密度值0. ΙΟΑ/dm2 ；所述第二時間段內每過1. 5min增加電流密度值0. 15A/dm2，所述第三時間段內每過1. 5min增加電流密度值0. 25A/dm2，所述第四時間段內每過1. 5min增加電流密度值0. 30A/dm2，所述第五時間段內每過1. 5min增加電流密度值 0. 30A/dm2。
4.根據權利要求2或3所述的半導體部件的陽極氧化工藝，其特徵在於，所述每個時間段內共進行五次電流密度值調整。
5.根據權利要求3所述的半導體部件的陽極氧化工藝，其特徵在於，所述第一時間段內電流密度值的起始值為0. 10A/dm2。
全文摘要
本發明公開了半導體部件的陽極氧化工藝，該陽極氧化工藝通過調整陽極氧化過程中電流密度值來得到相應的膜層。本發明能夠提高膜層的精度和密度，並能夠得到高質量的膜層。
文檔編號C25D11/02GK102212857SQ201010137890
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月1日 優先權日2010年4月1日
發明者劉浩偉 申請人:上海禹錦半導體科技有限公司