聚合物表面微圖案的構(gòu)筑及金屬銅的選擇性沉積.pdf

1、材料表面性質(zhì)的微調(diào)控在當(dāng)今科學(xué)和技術(shù)發(fā)展中扮演著越來越重要的角色,許多現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展都來源于新型微觀結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑和微型化。在微電子工業(yè)中,隨著微電路特征尺寸的不斷減小以及片外頻率的不斷增加,導(dǎo)致金屬與聚合物界面的性能要求隨之改變。例如,在傳統(tǒng)的微電子生產(chǎn)中,增加聚合物材料的表面粗糙度可以增加金屬鍍層與聚合物基材之間的機械鉚釘作用,從而增加金屬鍍層在聚合物材料表面的附著力,然而,在亞微米級特征尺寸微電路和高頻微電子系統(tǒng)中,增加表面粗糙度就不

2、再適用。高表面粗糙度會導(dǎo)致微電路的制備非常困難,因為當(dāng)微電路的特征尺寸與基材表面粗糙度在同一個數(shù)量級時,會導(dǎo)致高頻信號更高的信號分散和信號丟失。因此,隨著電子器件特征尺寸的減小和電子信號頻率的增加,金屬和聚合物材料的表界面必須保持一定的光滑度。與此同時,為了避免金屬與基材間剝離,保證封裝可靠性,金屬和聚合物材料間的附著力必須得以保證。
　　 本文首先選取常用的聚合物材料PET,一方面采用172 nm紫外光刻技術(shù)和單分子膜自組裝技

3、術(shù),對PET基材表面進行官能化改性和表面拓撲結(jié)構(gòu)微加工,另一方面采用無電解鍍銅技術(shù),在PET表面進行選擇性無電解鍍銅,構(gòu)筑了亞微米級的金屬銅微圖案。具體內(nèi)容如下:
　　 1.采用172 nm紫外光,對PET表面進行官能化改性,然后采用氣相沉積法,在其表面自組裝一層三氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)單分子膜,水接觸角測試、茚三酮顯色和x射線光電子能譜測試結(jié)果表明PET基材表面的改性是成功的。水接觸角的檢測結(jié)果表明,紫外光照射后,

4、材料表面水接觸角降低,親水性增加;且在一定照射時間范圍內(nèi),基材表面的水接觸角隨光照時間延長不斷降低,當(dāng)光照時間大于6 min后,基材表面親水性不再隨光照時間延長而增加;紫外光照后的基材表面生成了親水性基團,為氨基硅氧烷分子的自組裝成膜提供了基礎(chǔ)。水接觸角、茚三酮顯色、X射線光電子能譜測試結(jié)果表明:APTES自組裝單分子膜成功接枝在了紫外光照處理的基材表面。
　　 2.采用正交實驗法,對無電解鍍液配方進行了優(yōu)化。實驗結(jié)果表明,鍍液

5、各組分及施鍍工藝條件,對鍍銅層效果有著直接影響,優(yōu)化后鍍液配方及其施鍍工藝為:A液:硫酸銅30g/L,酒石酸鉀鈉140g/L,氫氧化鈉40g/L,2,2-聯(lián)吡啶10 mg/L,亞鐵氰化鉀5 mg/L,聚乙二醇2.5 g/L。B液:甲醛(質(zhì)量分數(shù)37.2％)。使用時按A∶B=10∶1體積比混合使用,鍍液溫度為60℃,施鍍時間60 s。
　　 3.采用172 nm真空紫外光刻蝕技術(shù),對自組裝APTES單分子膜進行了拓撲結(jié)構(gòu)微加工,隨