[发明专利]一种基于反应性膏体的互连方法

说明书

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。

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。