[發明專利]一種半導體表面制備共聚交聯有機聚合物的方法

有效

• 申請號: 201910088159.6
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109880027B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 劉陽;熊立雙;董夢雅;杭弢;吳蘊雯;高立明;李明
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/56;C08F220/06;H01L21/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 封喜彥;胡晶

本發明公開了一種半導體表面制備共聚有機聚合物薄膜的方法，該方法包括：A1：半導體基底表面共聚接枝：將所述半導體基片放置于含氰基乙烯基類單體和羧基乙烯基類單體的接枝溶液進行接枝反應，接枝后，大多數氰基自發水解為酰胺基；A2：退火處理，對所述步驟A1所得樣品進行退火處理，保溫溫度為150～300℃，保溫時間為30～180min，得到含有酰亞胺結構的聚合物薄膜。本發明在半導體基底表面原位制備具有三維空間交聯結構的薄膜，改善了傳統接枝法獲得的聚合物膜層多為“梳形”或“線形”的結構，提升了現有有機薄膜二維結構的性能。

技術領域

本發明屬于在半導體表面制備有機絕緣層的技術領域，尤其涉及一種半導體表面制備共聚交聯有機聚合物的方法。

背景技術

通過半導體通孔進行互連的3D疊層電子封裝技術是未來最重要的封裝形式之一。在半導體微通道絕緣技術中，現有絕緣層主要包括二氧化硅、氮化硅等無機絕緣層及有機絕緣層。有機絕緣層具有介電常數低、彈性模量小、制備簡單、成本低、可作為應力緩沖層等優點，在半導體制造中具有極大的應用前景。但是現有工藝很難實現在大深寬比的微通道中旋涂厚度可控的絕緣層。這是由于隨著微通道孔徑的減小及深度的增加，傳統旋涂法無法使有機物有效旋出，甚至會堵塞微通道，而且旋涂法所得有機膜為微米級厚度。隨著電子器件尺寸的減小，各類復雜微通道對于制備精度的要求逐漸提升，出現了以化學氣相沉積為主的薄膜制備方式。通過控制前驅體，可在基底表面制備特定的無機、有機薄膜。同時等離子體增強化學氣相沉積的使用進一步擴展了其應用。然而，這些化學氣相沉積技術在大深寬比的復雜微通道中存在膜厚分布不均、臺階覆蓋率低的缺陷。

為了滿足納米級高精度制造的需求，并在各類復雜微通道中獲得成形良好的絕緣層，逐步發展出使用接枝方法獲得有機絕緣層的方法，如采用電接枝聚4-乙烯基吡啶(P4VP)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚丙烯酸(PAA)等在硅表面覆蓋一層有機膜作為絕緣層使用。然而，這類接枝形成的薄膜通常是“梳型”或“線型”結構，相鄰分子鏈之間既無物理纏繞作用，也無化學鍵相連，容易造成薄膜熱力學性能薄弱。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種半導體表面制備共聚有機聚合物薄膜的方法。該方法可得到含有酰亞胺結構的聚合物薄膜，改變現有有機聚合物薄膜的“梳型”或“線型”結構，提升了薄膜的性能。

為解決上述問題，本發明的技術方案為：

一種半導體表面制備共聚交聯有機聚合物的方法，包括：

A1：半導體基底表面共聚接枝：將所述半導體基片放置于含氰基乙烯基類單體和羧基乙烯基類單體的接枝溶液進行接枝反應，接枝后，大多數氰基自發水解為酰胺基；

A2：退火處理：對所述步驟A1所得樣品進行退火處理使接枝單體的羧基與酰胺基或羧基與氰基脫水縮合，保溫溫度為150～300℃，保溫時間為30～180min，得到含有酰亞胺結構的聚合物薄膜。

具體地，所述步驟A1具體包括：

A101：半導體基底清洗：在溫度為10～40℃條件下，采用丙酮、酒精及去離子水對所述半導體基底依次進行超聲清洗，每次清洗時間為5～15min；

A102：半導體基底表面預處理：將所述半導體基底浸泡在含氟試劑中，浸泡時間5～10min，浸泡溫度10～40℃，然后去離子水清洗，干燥；

A103：半導體基底表面共聚接枝：將所述半導體基片放置于配置的接枝溶液，接枝溫度10～40℃，接枝時間15～120min，然后去離子水清洗，干燥。

優選地，配置所述接枝溶液具體為在100ml去離子水中加入0.05～1g陰離子表面活性劑、0.5～5ml無機酸、0.5～5ml含氟離子的酸或鹽、0.5～10mL乙烯基類單體的試劑、0.05～0.5g芳香重氮鹽；