适用于硅通孔的超薄聚甲基丙烯酸薄膜表面化学镀镍研究

发布时间：2021-08-24 02:56

　　为适应微电子技术的快速发展和微电子器件尺寸的不断减小,以硅通孔为核心的三维电子封装中采用超薄有机聚合物作为绝缘层成为发展趋势。因此研究出一种适用于硅通孔的超薄聚合物绝缘层表面金属化的方法具有重要意义。但由于超薄聚合物薄膜表面能和表面粗糙度极低,通过化学镀的方法在其表面沉积致密的金属层具有很大的挑战。通过在聚合物薄膜表面引入苯胺官能团提高对钯离子的吸附力,在超薄聚甲基丙烯酸薄膜表面通过化学镀的方法沉积上了一层均匀且致密的镍磷金属层。采用湿法化学接枝硝基苯有机层的方法对超薄聚丙烯酸甲酯薄膜进行表面功能化,再经过还原处理将硝基苯部分还原为苯胺官能团。苯胺官能团中的氮原子能提供孤对电子,从而与活化剂钯离子形成稳定络合物。这一方法可推广应用于大多数聚合物薄膜和非导电材料的金属化。 

【文章来源】：电镀与精饰. 2020,42(03)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

化学镍的前处理过程示意图

活化处理是影响聚合物膜化学镀性能和可靠性的关键步骤。由于化学沉积过程仅发生在特定起始位点（催化核），因此钯催化剂的吸附对随后的化学镀镍层的质量有很大影响。钯离子能否均匀地吸附在聚合物表面，直接影响了镀层的致密度及均匀性。图5为经过活化处理后，样品表面的Pd元素的高分辨率XPS谱图。位于338.3 eV和343.5 eV的峰分别对应于Pd2+的3d5/2和3d3/2峰[13]。由此表明，经活化处理后钯离子成功地吸附在了聚合物薄膜表面。图5 经活化处理后样品表面Pd的高分辨率XPS谱图

图1为聚甲基丙烯酸薄膜表面接枝硝基苯有机层前后的表面及截面形貌图。由图1(a）和图1(b）可知，表面接枝硝基苯有机层前后的聚合物薄膜的表面形貌均致密且平整。由截面形貌图（图1(c）和（d））可知，聚合物薄膜均匀且致密地沉积在硅晶圆表面，且表面接枝硝基苯有机层功能化后的聚合物薄膜的厚度比初始聚甲基丙烯酸薄膜的膜厚增加了约12 nm。由此可知，在聚甲基丙烯酸薄膜表面成功地接枝上了一层约为12 nm厚的超薄功能化硝基苯有机层。聚甲基丙烯酸薄膜表面接枝硝基苯有机层的机理图如图2所示。接枝溶液中加入的HF攻击基材的Si基底并释放出电子、氢离子及SiF4[2]。释放出的电子被重氮盐所捕获，重氮阳离子被电子还原成硝基苯自由基，进而引发接枝反应。硝基苯自由基接枝到聚甲基丙烯酸薄膜表面形成硝基苯有机层，然后硝基苯自由基继续在硝基的邻位进行接枝反应[16]，从而使有机层的膜厚增加。最后在聚甲基丙烯酸薄膜表面得到了一层厚度约为12 nm的硝基苯有机层。

【参考文献】：
博士论文
[1]基于硅通孔（TSV）的三维集成电路（3D IC）关键特性分析[D]. 王凤娟.西安电子科技大学 2014



本文编号：3359137