[发明专利]三维集成电路结构及材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的三维集成电路结构及材料的制造方法。

背景技术

三维集成电路结构是一种较为先进的电子集成电路器件，与传统的二维(平面)集成电路相比，这种三维集成电路的导体轨道结构具有明显的优越性，应用也更加广泛。在导体轨道结构的制备技术中，导体轨道承载材料的制备占据十分重要的地位。在已公开的文献和专利报道中，目前不导电承载材料的制备方法包括以下几种。

1)为了制造精细附着的导体轨道结构，在不导电的承载材料中掺入金属螯合物，其结构为尖晶石结构或类尖晶石结构的含铜化合物，且利用激光射线裂解出所构造的金属化晶核，这种方法可用于由热塑性的塑料采用喷铸方法制造电路载体。

2)采用摸块化的互连器件来制造三维喷铸电路载体。

上述两种方法的缺点在于金属螯合物的热稳定性对于现代高温塑料如LCP的加工处理温度处于临界范围内，因此该方法仅能有限制地应用在对于将来的无铅焊接工艺变得越来越重要的材料领域中。此外金属螯合物必须采用相对较高的掺杂，以在激光作用下得到足够密度的晶核用于快速金属化，然而高的合成体成份通常会损害承载材料所需的重要性能，如断裂强度和韧性等。

3)由激光射线分离出的金属化晶核通过金属微粒的隔离而物理钝化，其缺点是因为被隔离的微粒明显大于典型的金属螯合体的分子，所以导电性能比较差。，

4)目前关于三维集成电路技术的关键是两部分：(a)将金属螯合物直接添加到承载材料中，(b)利用激光将塑性材料中的具有金属活性的粒子打出，使其暴露在空气中，此方法的不足是：在塑性材料中添加金属螯合物易造成损害承载材料所需的重要性能，如断裂强度和韧性等。激光的能量大小直接影响金属化镀层工艺中的附着力和线路之间的溢镀(溢镀是指在化学镀铜和化学镀镍的过程中，造成非联通的线路导通)问题。

5)目前普遍采用在塑性材料中加入添加物的方法，其存在问题是由于添加物在塑性材料中分布的不均匀，对金属导体轨道的金属镀层的附着力有不利影响，从而影响了金属导体轨道的制备。目前正在使用的承载材料是在不导电的承载材料中只添加含铜元素的物质，所以，目前制备金属轨道的方法采用冲击镀铜(30分钟)、多道水洗、再镀厚铜(180分钟)、多道水洗、在最后化学镀镍。在金属轨道的金属化的过程中，必需采用含有大量甲醛作为还原剂的预冲击镀化学镀铜液。甲醛是一种对环境污染影响很大的物质，如果能够减少使用量或不用，那将是一件有利于环保的大事。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种新型的三维集成电路结构及材料的制造方法，即能量灼烧沉积(Energy Burned Deposit)。本发明的突出特点是：在三维集成电路的承载材料中不含有任何金属元素的成分，而金属元素成分完全存在于电镀过程中。这个三维集成电路结构的制备方法是利用激光在结构载体表面镭射出需要金属化的特定区域并将在原料中的非金属光诱导催化剂转变成具有络合作用的基团，使其在后续金属化过程中发生催化作用。这是和其它某些方法的承载材料中含有金属元素成分，利用激光将塑料中的金属元素还原，然后进行金属化的原理和方法是不同的。

该方法是往承载塑性材料中添加少量非金属光诱导催化剂，主要成分为醇类或醛类，使承载材料在激光镭射后，结构中的非金属光诱导催化剂能形成的具有络合作用的催化剂成份，在含有的金属离子的溶液中，具有络合能力的金属离子先和塑料表面的具有络合作用的催化剂反应生成稳定络合物，此络合物被还原形成金属核，使其在制备导体轨道的过程中，保持了承载材料的原有机械性能，而且性能稳定。提高了导体轨道与承载材料之间的附着力、提高了三维集成电路的质量、降低成本、减少污染。

本发明提供的新型三维集成电路结构及材料的制造方法包括的具体步骤：

1)在热塑性工程塑料ABS、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等热稳定材料中通过加热150-250℃熔化、机械混合的方法把固态或液态的一元、二元或三元醇和或一元、二元、三元醛的单一或组合的化合物和/或混合物(下面我们称之为非金属光诱导催化剂)添加到塑料中，得到含醇或醛的非金属光诱导催化剂的塑料。

2)把含有醇或醛的非金属光诱导催化剂的塑料用注塑机注塑成型为构件。