[发明专利]一种聚酰亚胺基板的铜金属化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺基板的铜金属化方法，属微电子封装技术领域。

背景技术

微电子封装技术向高速化、轻型化方向发展，要求基板材料具有较低的介电常数、金属布线材料的电阻率低、抗电迁移能力高。聚酰亚胺的介电常数低，柔性好，Cu电阻率低，抗电迁移能力好，因此聚酰亚胺/Cu基板是理想电子封装用基板，尤其在民品电子器件，通讯器件中将得到广泛应用。

聚酰亚胺的金属化方法通常是化学镀、电镀、物理气相沉积，化学镀和电镀的速率低，需要采用活性贵金属进行活化，镀液污染严重，需要后处理。物理气相沉积的缺点是绕射性差，不利于台阶、通孔的金属化。而普通的化学气相沉积的温度较高(大于400℃)，无法对聚酰亚胺基板进行金属化。

T.Maruyama等[参见期刊Journal of Materials Science 30(1995)5551-5553]利用玻璃陶瓷做基片，研究乙酰丙酮铜的沉积理论问题；A.Devi等[参见期刊Thin Solid Films，397(2001)，70-77]利用二丙酮基的铜化合物在半导体硅片上利用化学气相沉积技术沉积铜膜；K.K.Choi等[参见期刊Materials Res.，Vol.13，No.3，1998，687-692]对乙酰丙酮铜进行改性，利用氟基乙酰丙酮铜在半导体硅片上沉积铜薄膜；专利[Patent Number：KR99067958-A，JP11315081-A，JP3009887-B2，US6090964-A]、[Patent  Number：RD409033-A]、[Patent Number：JP2001035811-A，KR2001029908-A]和专利[Patent Number：KR2000047942-A，US6046364-A]的工作都是对铜有机化合物的前驱体进行改性，在陶瓷和半导体硅片表面形成铜膜，满足集成电路硅芯片的金属化需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种沉积温度低、易于实现台阶、沟槽和通孔的金属化，并具有沉积速率高、无化学镀污染问题的聚酰亚胺基板的铜金属化方法。

本发明提出的一种聚酰亚胺基板的铜金属化方法，以聚酰亚胺为基板，其特征在于：以乙酰丙酮铜有机金属化合物为前驱体，采用化学气相沉积法进行铜金属化。

本发明提出的一种聚酰亚胺基板铜金属化方法，其特征在于：该方法依次包括以下步骤：

(1)首先将聚酰亚胺基板表面进行抛光清洗；

(2)利用溅射镀膜法在上述处理后的基板表面沉积TiN非晶层；

(3)以N₂为载气，其流量170-350ml/min，以H₂反应气体，其流量为400-700ml/min，利用化学气相沉积法在上述TiN非晶层上制备Cu膜，沉积反应温度为220-280℃，前驱体挥发温度为180-270℃。

由于本发明利用聚酰亚胺作为基板，首先采用物理气相沉积形成TiN非晶层，然后在TiN表面化学气相沉积Cu，TiN有效地阻挡Cu向聚酰亚胺内部扩散。因此本方法具有沉积温度低、易于实现台阶、沟槽和通孔的金属化，同时具有沉积速率高、无化学镀的污染问题。利用本发明铜金属化方法，其Cu膜电阻率低，抗电迁移能力好，结合强度大，完全满足电子封装基板需要。

具体实施方式

本发明制作聚酰亚胺基板(PI)/Cu基板的步骤为：首先对聚酰亚胺基板表面进行抛光清洗，得到表面平整光滑的聚酰亚胺基板；采用物理气相沉积的溅射镀膜工艺在基板表面形成大于100nm厚的非晶TiN层，然后利用化学气相沉积制备Cu膜，膜厚依据时间调整。在实际的封装基板制作时，需要按标准的图形、线条刻蚀技术进行刻蚀得到需要线条。

采用常压化学气相沉积方法在聚酰亚胺基板(PI)表面沉积Cu膜，为了阻挡Cu向基板内部扩散，在基板和Cu之间预先用物理气相沉积技术形成TiN非晶层。化学气相沉积的前驱体为乙酰丙酮铜有机金属化合物，载气为N₂，流量170-350ml/min，反应气体为H₂，流量为400-700ml/min，沉积时反应温度为220-280℃，前驱体挥发温度在180-270℃，沉积速率在60-250埃/分。

利用本发明所述方法制备的Cu膜，其电阻为25-40mΩ/□，结合强度大于10Mpa，满足电子封装基板需要。

实施例1