[发明专利]金属与聚合物的连接方法、连接结构及半导体器件

说明书

本发明公开了一种金属与聚合物的连接方法，属于半导体器件制造技术领域。本发明方法先在所述聚合物表面制备作为过渡层的氮化硅薄膜，然后在氮化硅薄膜上制备所述金属。本发明还公开了一种金属与聚合物的连接结构及一种半导体器件。本发明针对半导体制造工艺中金属与聚合物之间连接不牢固的难题，开创性地采用氮化硅（SiNx）作为过渡层来提高聚合物与金属之间的粘附性以及聚合物的硬度。相比现有技术，本发明技术方案可使金属焊盘与聚合物的结合更牢固，并且实现成本低廉，操作工艺简单。

技术领域

本发明属于半导体器件制造技术领域，尤其涉及一种金属与聚合物的连接方法、连接结构。

背景技术

随着光通信技术的发展，垂直腔面发射激光器（VCSEL）以其功耗小、易耦合等特点，得到了广泛的应用。在光模块中，VCSEL芯片作为其光源，其制造技术要求也较高。VCSEL是一种电光转换器件，通过注入电流，使其内部载流子分布发生反转，电子-空穴复合产生光子，经过其内部结构的增益产生激射。由于其电极较小，通电使用的金线较粗，不利于其焊接通电，因此需要制备与电极连接的金属焊盘（Pad），使金线能够牢固的焊接且不损伤器件，保证电流的有效输入。由于制备VCSEL器件时，存在多次刻蚀、镀膜等工艺，器件表面各平面落差较大，为此引入了聚合物Polyimide、BCB、PMGI等充当填充，使各平面的落差缩小。但由于聚合物表面张力较小，而金属材料的粘附性较小，导致制备Pad后，金属材料易产生脱落。同时，由于聚合物较软，镀金属电极后易产生变形，甚至开裂脱落。传统的Pad制备采用溅射方式溅射金（Au），且需要在溅射Au前对聚合物进行处理。一般处理方式是利用等离子气体（plasma）轰击聚合物表面，并在溅射Au前先溅射较厚的钛（Ti）来提升Au在聚合物表面的粘附性。Plasma处理能很容易地在高分子材料表面引入极性基团或活性点，它们或者与被粘合材料、粘合剂面形成化学键，或增加了与被粘合材料、粘合剂之间的范德华力，从而达到改善粘结的目的。

Plasma轰击聚合物表面后，聚合物对金属的粘附性虽有所提升，但仍存在金属焊盘不牢固导致脱落的现象；并且由于磁控溅射靶材较贵，采用溅射方式制作Pad成本较高，不利于生产成本的降低。增加溅射Ti 的厚度能够一定程度上起到提高粘附性的作用，但仍会存在Pad易脱落的问题，且Ti过厚也提高了生产成本。此外，传统制备Pad方式仅能对有机聚合物表面进行一定程度改性，使其对金属的粘附性相对增强，但并不能够使聚合物硬度增加，以解决其易变形问题，因此仍会存在由此导致的Pad开裂脱落。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的不足，提供一种金属与聚合物的连接方法，可使金属与聚合物的结合更牢固，并且实现成本低廉，操作工艺简单。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种金属与聚合物的连接方法，先在所述聚合物表面制备作为过渡层的氮化硅薄膜，然后在氮化硅薄膜上制备所述金属。

优选地，所述氮化硅薄膜的厚度为100～400nm。

优选地，使用溅射或蒸镀工艺在氮化硅薄膜上制备所述金属。

优选地，使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺在所述聚合物表面制备作为过渡层的氮化硅薄膜。

一种金属与聚合物的连接结构，在金属与聚合物之间的接合面上设置有一层作为过渡层的氮化硅薄膜。

优选地，所述氮化硅薄膜的厚度为100～400nm。

优选地，所述金属通过溅射或蒸镀工艺制备于所述氮化硅薄膜上。

优选地，所述氮化硅薄膜通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺制备在所述聚合物表面。

根据相同的发明构思还得以得到以下技术方案：