CN111415903B - 一种基于反应性膏体的互连方法 - Google Patents
一种基于反应性膏体的互连方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111415903B CN111415903B CN202010155410.9A CN202010155410A CN111415903B CN 111415903 B CN111415903 B CN 111415903B CN 202010155410 A CN202010155410 A CN 202010155410A CN 111415903 B CN111415903 B CN 111415903B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reactive paste
- paste
- reactive
- silver
- nano
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 10
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 10
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 10
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- -1 silver tetrafluoroborate Chemical compound 0.000 claims description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229940032296 ferric chloride Drugs 0.000 claims description 6
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- CQLFBEKRDQMJLZ-UHFFFAOYSA-M silver acetate Chemical compound [Ag+].CC([O-])=O CQLFBEKRDQMJLZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229940071536 silver acetate Drugs 0.000 claims description 5
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 5
- 229960002668 sodium chloride Drugs 0.000 claims description 5
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims description 4
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 4
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 3
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GSNUFIFRDBKVIE-UHFFFAOYSA-N DMF Natural products CC1=CC=C(C)O1 GSNUFIFRDBKVIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 2
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims description 2
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims description 2
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229960003280 cupric chloride Drugs 0.000 claims description 2
- 229940045803 cuprous chloride Drugs 0.000 claims description 2
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 claims description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000367 silver sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- YPNVIBVEFVRZPJ-UHFFFAOYSA-L silver sulfate Chemical compound [Ag+].[Ag+].[O-]S([O-])(=O)=O YPNVIBVEFVRZPJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910001494 silver tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 claims description 2
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HFQQZARZPUDIFP-UHFFFAOYSA-M sodium;2-dodecylbenzenesulfonate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S([O-])(=O)=O HFQQZARZPUDIFP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012713 reactive precursor Substances 0.000 claims 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001272 pressureless sintering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 6
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 4
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 3
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004100 electronic packaging Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQIJHIWFHSVPMH-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Ag].[Sn] Chemical compound [Cu].[Ag].[Sn] PQIJHIWFHSVPMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N gold tin Chemical compound [Sn].[Au] JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000969 tin-silver-copper Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76895—Local interconnects; Local pads, as exemplified by patent document EP0896365
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67248—Temperature monitoring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于反应性膏体的互连方法,包括:S1:混合金属纳米材料的反应前驱体、刻蚀剂,还原剂、包被剂、溶剂,获得单相反应性膏体;S2:将所述单相反应性膏体印刷至基板,加热所述单相反应性膏体,获得所述反应性膏体,所述反应性膏体包括纳米金属颗粒,纳米金属线,和/或纳米金属片S3:冷却所述基板;S4:将芯片放置与所述反应性膏体表面,获得预制件;S5:烧结所述预制件,互连所述基板及所述芯片。本发明通过改变反应前驱体、刻蚀剂,还原剂的质量比,调控加热温度和时间,获得的多种纳米金属形貌,在较低烧结温度下更好地实现无压烧结。
Description
技术领域
本发明半导体互连材料工艺技术领域,具体涉及一种基于反应性膏体的互连方法。
背景技术
在微电子封装领域,以SiC、GaN为代表的第三代半导体材料具有禁带宽度大,击穿电压高、热导率高、化学稳定性好等独特的性能,使其在光电器件、高频大功率、高温电子器件等方面备受青睐。研究表明新型SiC半导体器件在350℃的高温下仍具有良好的转换特性和工作能力,但其应用也对器件的封装材料提出了严峻的挑战。传统常用的热界面材料有锡基钎料、导热胶等。锡基钎料作为热界面材料是通过熔化连接上下界面,因此其工艺处理温度需要高于其熔点,而使用温度却要低于其熔点。而锡基钎料的熔点一般较低,常用锡银铜钎料SAC305的熔点约为217℃,熔点较高的金锡钎料也仅280℃。这些严重限制了锡基钎料在第三代半导体器件中的应用。而导热胶中由于含有大量的树脂成分,导致其使用温度一般低于200℃,而且其热导率一般低于20Wm-1K-1,显然无法适应第三代半导体器件的散热需求。相比之下,纳米银膏烧结体的理论服役温度和其热导率远远高于上述传统热界面材料,具有明显的优势。目前市售的纳米银膏体的制备,通常是将银纳米材料与溶剂等有机添加剂共混得到,这种方法相对来说制得的银膏相对存在存储易变质、纳米银聚集沉降不易分散的缺点,并且制备成本相对较高。
发明内容
针对上述本领域中存在的技术问题,本发明提供了一种基于反应性膏体的互连方法,包括:
S1:混合金属纳米材料的反应前驱体、刻蚀剂,还原剂、包被剂、溶剂,获得单相反应性膏体;
S2:将所述单相反应性膏体印刷至基板,加热所述单相反应性膏体,获得所述反应性膏体,所述反应性膏体包括纳米金属颗粒,纳米金属线,和/或纳米金属片;
S3:冷却所述基板;
S4:将芯片放置与所述反应性膏体表面,获得预制件;
S5:烧结所述预制件,互连所述基板及所述芯片。
优选的,控制所述反应前驱体、所述刻蚀剂、所述还原剂的质量比,及,所述加热的温度,获得不同质量比的纳米金属颗粒,纳米颗粒线,和/或纳米金属片。
优选的,所述S1中,混合金属纳米材料的反应前驱体、刻蚀剂,还原剂、包被剂、溶剂还包括:超声、振荡所述反应性膏体。
优选的,所述S2中,加热所述单相反应性膏体包括:在所述反应性膏体上盖放培养皿。
优选的,所述S2中,加热条件为:温度区间为50℃~170℃,加热时间区间为30min~24h。
优选的,所述S5中,烧结的气氛为空气、氮气、氩气、氢氩混合气以及氢氮混合气,烧结温度区间在室温到250℃之间,烧结时间在20-200min之间。
优选的,所述反应前驱体为硝酸银、氯化银、醋酸银、氧化银、硫酸银、四氟硼酸银、六氟锑酸银,硝酸铜、氯化铜、醋酸铜、氧化铜、硫酸铜、四氟硼酸铜、六氟锑酸铜中的一种或多种的组合。
优选的,所述刻蚀剂为氯化钠、氯化铁、氯化铜、氯化亚铁、氯化亚铜中的一种或多种的组合。
优选的,所述还原剂为柠檬酸钠、抗坏血酸、二甲基亚砜、吡啶、聚乙二醇、乙二醇、肼、EDTA、硼氢化钠、甲醛中的一种或多种的组合。
优选的,所述包被剂为柠檬酸钠、SDBS、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、CTAB、SDS中的一种或多种的组合;所述溶剂为水、乙二醇、丙三醇、DMF、乙醇、异丙醇中的一种或多种的组合。
本发明通过改变反应前驱体、刻蚀剂,还原剂的质量比,调控加热温度和时间,获得的多种纳米金属形貌,包括纳米金属颗粒、纳米金属线、纳米金属片;此外,本发明在基板表面原位形成多种维度的纳米金属材料,基于纳米金属材料的形状效应,可在较低烧结温度下更好地实现无压烧结,广泛应用于柔性电子封装、热敏有机基板、传感无铅微电路等多个新兴的微电子互连领域。
附图说明
图1a为实施例1提供的形成的银纳米线与银纳米颗粒混合物的扫描电子显微镜图;
图1b为实施例2提供的形成的银纳米线扫描电子显微镜图;
图1c为实施例3提供的形成的银纳米短棒和银纳米颗粒扫描电子显微镜图;
图2为实施例1-4提供的反应性膏体互连工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护范围。
实施例1
本实施例提供一种反应性纳米银膏体的互连方法,如图1a、图2所示。
1.制备单相反应性纳米银膏体。
乙二醇溶剂中分别加入氯化银、聚乙烯吡咯烷酮、氯化铁,其中氯化银和聚乙烯吡咯烷酮摩尔比为70∶1,所述氯化银和所述氯化铁的摩尔比为10000∶1,搅拌60min后超声振荡10min得到分散均匀的单相反应性纳米银膏体。
2.将单相反应性纳米银体印刷至基板,加热。
通过丝网印刷将单相反应性纳米银膏体互连材料打印在镀铜基板上,在印刷有单相反应性纳米银膏体的基板区域上盖上培养皿,放入烘箱中130℃温度下加热1h,获得加热后反应性纳米银膏体,所得到的反应性纳米银膏体微结构电子显微镜扫描图如图1a所示。
3.冷却基板至室温。
4.获得整体器件预制件。
在反应性纳米银膏体表面覆盖芯片,得到整体器件预制件。
5.烧结整体器件预制件。
氮气氛围下220℃烧结5min。功率半导体互连器件的剪切力为20~30Mpa。
实施例2
本实施例提供一种反应性纳米银膏体的互连方法,如图1b、图2所示。
1.制备单相反应性纳米银膏体。
丙三醇溶剂中分别加入硝酸银、氯化铁、聚乙烯吡咯烷酮、氯化钠,其中硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮摩尔比为50∶1,所述硝酸银与氯化铁的摩尔比为30000∶1;搅拌60min后超声振荡10min得到分散均匀的单相反应性纳米银膏体。
2.将单相反应性纳米银膏体印刷至基板,加热。
通过丝网印刷将单相反应性纳米银膏体互连材料打印在镀铜基板上,在印刷有单相反应性纳米银膏体的基板区域上盖上培养皿,放入烘箱中180℃温度下加热2h,获得加热后反应性纳米银膏体,所得到的反应性纳米银膏体微结构电子显微镜扫描图如图1b所示。
3.冷却基板至室温。
4.获得整体器件预制件。
在反应性纳米银膏体表面覆盖芯片,得到整体器件预制件。
5.烧结整体器件预制件。
氮气氛围下220℃烧结5min。功率半导体互连器件的剪切力为25Mpa。
实施例3
本实施例提供一种反应性纳米银膏体的互连方法,如图1c、图2所示。
1.制备单相反应性纳米银膏体。
乙二醇溶剂中分别加入醋酸银、氯化铜、聚乙烯吡咯烷酮、丙三醇,其中醋酸银和聚乙烯吡咯烷酮摩尔比为30∶1,所述醋酸银与氯化铜的摩尔比为50000∶1;搅拌60min后超声振荡10min得到分散均匀的单相反应性纳米银膏体。
2.将单相反应性纳米银膏体印刷至基板,加热。
通过丝网印刷将单相反应性纳米银膏体互连材料打印在镀铜基板上,在印刷有单相反应性纳米银膏体的基板区域上盖上培养皿,放入烘箱中120℃温度下加热2h,获得加热后反应性纳米银膏体,所得到的反应性纳米银膏体微结构电子显微镜扫描图如图1c所示。
3.冷却基板至室温。
4.获得整体器件预制件。
在反应性纳米银膏体表面覆盖芯片,得到整体器件预制件。
5.烧结整体器件预制件。
氮气氛围下220℃烧结5min。功率半导体互连器件的剪切力为22Mpa。
实施例4
本实施例提供一种反应性纳米铜膏体的互连方法,如图2所示。
1.制备单相纳米铜膏体。
乙二醇溶剂中分别加入硝酸铜、氯化钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙三醇,其中硝酸铜和聚乙烯吡咯烷酮摩尔比为20∶1,所述硝酸铜与氯化钠的摩尔比未15000∶1,搅拌60min后超声振荡10min得到分散均匀的单相反应性纳米铜膏体。
2.将单相反应性纳米铜膏体印刷至基板,加热。
通过丝网印刷将单相纳米铜膏体互连材料打印在镀铜基板上,在印刷有单相反应性纳米铜膏体的基板区域上盖上培养皿,放入烘箱中120℃温度下加热2h,获得加热后反应性纳米铜膏体。
3.冷却基板至室温。
4.获得整体器件预制件。
在反应性纳米铜膏体表面覆盖芯片,得到整体器件预制件。
5.烧结整体器件预制件。
氮气氛围下220℃烧结5min。功率半导体互连器件的剪切力为30Mpa。
本发明所提供的方法和封装膏体,至少具有以下有益效果:
(1)、本发明所提供的基于反应性膏体的互连方法,膏体配制简单,条件温和,容易存储,适用于大批量低成本生产。
(2)、较未添加刻蚀剂的由纳米金属颗粒组成的膏体相比,本发明通过改变反应前驱体、刻蚀剂,还原剂的质量比,调控加热温度和时间,获得的多种纳米金属形貌,包括纳米金属颗粒、纳米金属线、纳米金属片;
(3)本发明在基板表面原位形成多种维度的纳米金属材料,无需预先制备多种维度的纳米金属材料混合后涂敷至基板,基于纳米金属材料的形状效应,可在较低烧结温度下更好地实现无压烧结,广泛应用于柔性电子封装、热敏有机基板、传感无铅微电路等多个新兴的微电子互连领域。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的,技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于反应性膏体的互连方法,其特征在于,包括:
S1:混合金属纳米材料的反应前驱体、刻蚀剂、还原剂、包被剂、溶剂,获得单相反应性膏体,控制所述反应前驱体、所述刻蚀剂、所述还原剂的质量比及加热的温度,获得不同质量比的纳米金属颗粒,纳米颗粒线,和/或纳米金属片,混合金属纳米材料的反应前驱体、刻蚀剂,还原剂、包被剂、溶剂还包括:超声、振荡所述反应性膏体;
S2:将所述单相反应性膏体印刷至基板,加热所述单相反应性膏体,获得所述反应性膏体,所述反应性膏体包括纳米金属颗粒,纳米金属线,和/或纳米金属片;
S3:冷却所述基板;
S4:将芯片放置与所述反应性膏体表面,获得预制件;
S5:烧结所述预制件,互连所述基板及所述芯片。
2.根据权利要求1所述基于反应性膏体的互连方法,其特征在于,所述S2中,加热所述单相反应性膏体包括:在所述反应性膏体上盖放培养皿。
3.根据权利要求1所述基于反应性膏体的互连方法,其特征在于,所述S2中,加热条件为:温度区间为50 ℃~170 ℃,加热时间区间为30 min~24 h。
4.根据权利要求1所述基于反应性膏体的互连方法,其特征在于,所述S5中,烧结的气氛为空气、氮气、氩气、氢氩混合气以及氢氮混合气,烧结温度区间在室温到250℃之间,烧结时间在20-200 min之间。
5.根据权利要求1-4任一所述基于反应性膏体的互连方法,其特征在于,所述反应前驱体为硝酸银、氯化银、醋酸银、氧化银、硫酸银、四氟硼酸银、六氟锑酸银,硝酸铜、氯化铜、醋酸铜、氧化铜、硫酸铜、四氟硼酸铜、六氟锑酸铜中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1-4任一所述基于反应性膏体的互连方法,其特征在于,所述刻蚀剂为氯化钠、氯化铁、氯化铜、氯化亚铁、氯化亚铜中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1-4任一所述基于反应性膏体的互连方法,其特征在于,所述还原剂为柠檬酸钠、抗坏血酸、二甲基亚砜、吡啶、聚乙二醇、乙二醇、肼、EDTA、硼氢化钠、甲醛中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1-4任一所述基于反应性膏体的互连方法,其特征在于,所述包被剂为柠檬酸钠、SDBS、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、CTAB、SDS中的一种或多种的组合;所述溶剂为水、乙二醇、丙三醇、DMF、乙醇、异丙醇中的一种或多种的组合。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010155410.9A CN111415903B (zh) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | 一种基于反应性膏体的互连方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010155410.9A CN111415903B (zh) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | 一种基于反应性膏体的互连方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111415903A CN111415903A (zh) | 2020-07-14 |
CN111415903B true CN111415903B (zh) | 2022-12-13 |
Family
ID=71494330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010155410.9A Active CN111415903B (zh) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | 一种基于反应性膏体的互连方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111415903B (zh) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004247572A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Harima Chem Inc | 微細配線パターンの形成方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8129001B2 (en) * | 2008-03-17 | 2012-03-06 | The Research Foundation Of State University Of New York | Composite thermal interface material system and method using nano-scale components |
WO2016085410A1 (en) * | 2014-11-26 | 2016-06-02 | Agency For Science, Technology And Research | Method for interconnecting nanostructures |
CN104923254B (zh) * | 2015-05-28 | 2017-03-01 | 中国科学技术大学 | 一种铜基贵金属催化剂、其制备方法与应用 |
CN106102333B (zh) * | 2016-07-28 | 2018-08-21 | 东南大学 | 一种柔性导电线路室温焊接方法 |
CN106433647B (zh) * | 2016-09-19 | 2019-02-15 | 苏州诺菲纳米科技有限公司 | 基于纳米银导电膜的蚀刻膏及其制备方法 |
CN109935563B (zh) * | 2019-04-03 | 2021-06-22 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种多尺寸混合纳米颗粒膏体及其制备方法 |
-
2020
- 2020-03-06 CN CN202010155410.9A patent/CN111415903B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004247572A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Harima Chem Inc | 微細配線パターンの形成方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111415903A (zh) | 2020-07-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108847395B (zh) | 一种用于低温快速连接的预烧结纳米网络银膜制备及封装方法 | |
CN109935563B (zh) | 一种多尺寸混合纳米颗粒膏体及其制备方法 | |
CN106825998B (zh) | 一种用作大功率芯片封装的无氧化纳米铜焊膏及其制备方法 | |
CN108526751A (zh) | 一种可用于无压烧结的微纳米混合焊膏及其制备方法 | |
JP6153077B2 (ja) | 金属ナノ粒子ペースト、それを含有する接合材料、およびそれを用いた半導体装置 | |
CN112157371B (zh) | 一种亚微米Cu@Ag焊膏及其制备方法 | |
JP2012182111A (ja) | 導電性金属ペースト組成物及びその製造方法 | |
CN109332939B (zh) | 一种单相纳米银铜合金固溶体焊膏及其制备方法 | |
CN114799613B (zh) | 一种铜焊膏及其制备方法和应用 | |
JP2022046765A (ja) | 銅ペースト、接合方法および接合体の製造方法 | |
JP6032110B2 (ja) | 金属ナノ粒子材料、それを含有する接合材料、およびそれを用いた半導体装置 | |
JP6153076B2 (ja) | 金属ナノ粒子ペースト、それを含有する接合材料、及びそれを用いた半導体装置 | |
Zhang et al. | Effects of sintering pressure on the densification and mechanical properties of nanosilver double-side sintered power module | |
Chen et al. | Low temperature low pressure solid-state porous Ag bonding for large area and its high-reliability design in die-attached power modules | |
CN112351598A (zh) | 一种铜颗粒焊膏及其制备方法以及烧结方法 | |
CN113977130B (zh) | 可无压低温烧结的耐高温焊膏及其制备方法、使用方法 | |
CN113579563B (zh) | 纳米立方银焊膏、互连结构及焊接方法 | |
JP6270241B2 (ja) | 接合材料及びそれを用いた半導体装置 | |
CN111415903B (zh) | 一种基于反应性膏体的互连方法 | |
CN111415918B (zh) | 一种基于反应性膜的互连方法 | |
CN114310038B (zh) | 银盐纳米银复合焊膏及制备方法烧结方法和应用 | |
WO2022061834A1 (zh) | 一种铜颗粒焊膏及其制备方法以及烧结方法 | |
Zhang et al. | Low temperature die attach based on sub-micron ag particles and the high temperature reliability of sintered joints | |
Esa et al. | The evolutions of microstructure in Pressureless sintered silver die attach material | |
CN110640354B (zh) | 一种预成型焊料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230403 Address after: No. 1088, Xueyuan Avenue, Taoyuan Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: Southern University of Science and Technology Address before: Taizhou building, No. 1088, Xueyuan Avenue, Xili University Town, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: SHENZHEN THIRD GENERATION SEMICONDUCTOR Research Institute |