在导体或半导体微孔中填充有机聚合物的方法与流程

本发明属于材料化学和微电子制造领域，具体涉及一种在导体或半导体微孔中填充有机聚合物的方法。

背景技术：

在微电子制造和封装领域，通过导体或半导体基材上的微孔来实现3D叠层电子封装是一种重要的电子封装形式。然而在后期封装过程中，需要将微孔进行完全填充从而避免应力集中，使微电子器件具有更好的性能和更高的可靠性。但是在填充过程中，一般的涂覆或旋涂方法很难实现无缺陷填充，而且制备工艺复杂，降低了工艺的重复性。尽管目前的方法已经在优化孔填充问题上取得了很大的进展，但是对于如何彻底解决孔内缺陷仍存在问题。所以，研发一种新的方法避免孔内缺陷显得尤为重要。

另一方面，随着微电子行业的发展，微电子器件越来越轻小化，封装密度也得到极大的提高。然而在封装密度得到提高的同时，芯片短路的可能性也随之增加。因而寻求一种方法通过对器件的表面处理增加其绝缘性和耐蚀性能也非常重要。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种在导体或半导体微孔中填充有机聚合物的方法。本发明提供的方法操作简单、方便，成本低，通过引发剂和单体在水相溶液中的自组装实现有机聚合物和基体的化学接枝，从而实现在导体或半导体微孔中有机聚合物的超填充，避免孔内缺陷，而且可以在封装制造过程中起到绝缘、缓冲应力和提高材料耐蚀性能的作用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种在导体或半导体微孔中填充有机聚合物的方法，其包括如下步骤：

将带有微孔的导体基材或半导体基材浸入化学镀液中进行化学接枝，最终实现在微孔中自底向上的有机聚合物的填充。

作为优选方案，所述导体基材为金属基材，所述半导体基材为单质半导体或化合物半导体。

作为优选方案，所述半导体基材的类型为n型或p型。

作为优选方案，微孔的直径不超过50um，深宽比不超过20:1。

作为优选方案，所述化学镀液为含有表面活性剂、有机单体、引发剂和络合剂的水溶液。

作为优选方案，所述表面活性剂包括离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂；所述有机单体为含有碳-碳双键的烯酸类；所述引发剂为氟硼酸重氮盐、吡唑重氮内盐、三蝶烯重氮盐中的至少一种。

作为优选方案，所述有机聚合物在微孔中可根据需要实现完全填充或部分填充。

作为优选方案，所述化学镀液的温度不超过50℃。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的方法操作方便，成本低，通过化学接枝，在导体或半导体微孔中填充有机聚合物不但能够避免孔填充问题中的孔内缺陷，而且可以在封装制造过程中起到绝缘、缓冲应力和提高材料耐蚀性能的作用；

2、可广泛用于各种材料的表面处理，以及高端电子器件的微电子制造领域，在电子封装领域具有重大实际应用价值。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为在导体或半导体表面存在的不规则微孔中填充有机聚合物的示意图；

图2为在导体或半导体规则的微孔中填充有机聚合物的模拟示意图；

图中：1、基材；2、聚合物填充体。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供的一种在导体或半导体微孔中填充有机聚合物的结构，如图1或图2所示，包括基材1，基材1表面的微孔内填充有聚合物填充体2。

实施例1

本实施例涉及一种在导体或半导体微孔中填充有机聚合物的方法，具体步骤如下：

步骤(1)：将表面带有微孔的铜片放入丙酮、乙醇中进行除油处理，然后酸洗除去基体表面的氧化物，最后用纯水将基体表面冲洗干净；

步骤(2)：将清洗后的铜片放入配置好的水相溶液中，其组分为0.01g/mL的十二烷基磺酸钠，6％体积分数的丙烯酸，0.002g/mL的四氟硼酸重氮盐，0.01g/mL的EDTA-2Na；

步骤(3)：将反应一段时间后的样品取出，测量截面处有机物的厚度；

步骤(4)：根据步骤(3)中的厚度调整反应时间，重复步骤(1)～(3)，使得在铜基体上沉积的有机物能够填充孔内缺陷；本实施例制备的填充产物的模拟示意图如图1所示，包括导体基体1，在导体基体1的微孔内填充有有机物填充体2。

实施例2

本实施例涉及一种在导体或半导体微孔中填充有机聚合物的方法，具体步骤如下：

步骤(1)：将p型，电阻率为5Ω·cm，带有微孔的硅片放入丙酮、乙醇中进行除油处理，然后酸洗除去基体表面的氧化物，最后用纯水将基体表面冲洗干净；

步骤(2)：将清洗后的硅片放入配置好的水相溶液中，其组分为0.01g/mL的十二烷基磺酸钠，6％体积分数的丙烯酸，0.002g/mL的吡唑重氮内盐，0.01g/mL的EDTA-2Na；

步骤(3)：将反应一段时间后的样品取出，测量截面处有机物的厚度；

步骤(4)：根据步骤(3)中的厚度调整反应时间，重复步骤(1)～(3)，使得在硅片上沉积的有机物能够填充孔内缺陷。本实施例制备的填充产物的模拟示意图如图2所示，包括半导体基体1，在半导体基体1的微孔内填充有有机物填充体2。

实施例3

本实施例涉及一种在导体或半导体微孔中填充有机聚合物的方法，具体步骤如下：

步骤(1)：将n型，电阻率为50Ω·cm，带有微孔的GaAs片放入丙酮、乙醇中进行除油处理，然后酸洗除去基体表面的氧化物，最后用纯水将基体表面冲洗干净；

步骤(2)：将清洗后的GaAs片放入配置好的水相溶液中，其组分为1g/mL的十二烷基磺酸钠，6％体积分数的丙烯酸，0.002g/mL的三蝶烯重氮盐，0.01g/mL的EDTA-2Na；

步骤(3)：将反应一段时间后的样品取出，测量截面处有机物的厚度；

步骤(4)：根据步骤(3)中的厚度调整反应时间，重复步骤(1)～(3)，使得在GaAs片上沉积的有机物能够填充孔内缺陷。本实施例制备的填充产物的模拟示意图如图2所示，包括半导体基体1，在半导体基体1的微孔内填充有有机物填充体2。

对比例1

本实施例涉及一种在导体或半导体微孔中填充有机聚合物的方法，具体步骤如下：

将p型，电阻率为5Ω·cm，带有微孔的硅片放入丙酮、乙醇中进行除油处理，然后酸洗除去基体表面的氧化物，最后用纯水将基体表面冲洗干净；往清洗后的硅片灌注有机物。由于有机物具有一定的黏度，且有机物对硅片的润湿性不好，因而无法实现对小孔的完全填充。

对比例2

本实施例涉及一种在导体或半导体微孔中填充有机聚合物的方法，具体步骤如下：

步骤(1)：将p型，电阻率为5Ω·cm，带有微孔的硅片放入丙酮、乙醇中进行除油处理，然后酸洗除去基体表面的氧化物，最后用纯水将基体表面冲洗干净；

步骤(2)：将清洗后的硅片放入配置好的水溶液中，其组分为0.01g/mL的十二烷基磺酸钠，6％体积分数的甲基丙烯酸甲酯，0.002g/mL的吡唑重氮内盐，0.01g/mL的EDTA-2Na；

步骤(3)：将反应一段时间后的样品取出，测量截面处有机物的厚度，可以发现，这种化学接枝在微孔侧壁和底部是等厚的，无法实现底部优先生长。因此填充的有机物无法实现致密完全的生长。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。