專利名稱：形成孔洞性材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種封孔技術(shù)有關(guān)，尤其是指一種形成孔洞性材料的方法。

背景技術(shù)：
現(xiàn)今半導(dǎo)體工藝中，集成電路的組件尺寸持續(xù)微型化，亦增加電子訊號于金屬聯(lián)機(jī)間傳送的時間延遲(RC delay)以及高頻率下高功率散失，因此為了降低訊號傳遞的時間延遲，需應(yīng)用多層金屬導(dǎo)體聯(lián)機(jī)的設(shè)計，此外，須應(yīng)用具低電阻率的導(dǎo)線或低介電系數(shù)的絕緣材料，才能提升組件的操作速度，常用的低介電系數(shù)(low-k)材料，是將一低介電系數(shù)的多孔性無機(jī)質(zhì)與有機(jī)質(zhì)混合，由無機(jī)質(zhì)滲雜于有機(jī)質(zhì)內(nèi)以降低其介電系數(shù)者以及降低熱膨脹系數(shù)(Coefficient of thermal expansion)與增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。
惟，雖公知的無機(jī)質(zhì)因內(nèi)部具有多孔性含有空氣，介電系數(shù)較低，但與該有機(jī)質(zhì)混合時，該有機(jī)質(zhì)會混入無機(jī)質(zhì)的孔隙內(nèi)，產(chǎn)生填孔現(xiàn)象，使無機(jī)質(zhì)內(nèi)的介電系數(shù)相對無法降低。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種形成孔洞性材料的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的形成孔洞性材料的方法，其步驟至少包括 (1)備置一多孔隙的第一基材、一第二基材及一相容該第一基材且不相容于第二基材的犧牲材； (2)將該第一基材及液態(tài)犧牲材混合，使該犧牲材在適當(dāng)操作溫度下完整包覆于第一基材的孔隙內(nèi)，完成第一成品； (3)再將該第一成品與該第二基材混合，并將該第一成品及第二基材加熱至該犧牲材的汽化溫度，并配合第二基材所需的交聯(lián)反應(yīng)溫度條件，此時，該些犧牲材受熱汽化逸出該第一基材的孔隙，且該第二基材的因聚合反應(yīng)所產(chǎn)生高黏度性，而使該第二基材包覆于該第一基材外側(cè)，且該第一基材孔隙內(nèi)的成份可以保留，而形成第二成品。
所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該第一基材為一無機(jī)質(zhì)。
所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該無機(jī)質(zhì)可為含孔隙的二氧化硅(silica)、氧化鋁(alumina oxide)、鋁硅酸鹽類(Silica-alumina)、碳摻雜氧化物(Carbon-doped Oxide，CDO)、氟化硅酸鹽玻璃(FluorinatedSilicate Glass，F(xiàn)SG)、碳酸鈣(calcium carbonate)、磷酸鋁(aluminaphosphate)、砷酸鋁(Alumina arsenate)、鍺酸鋁(alumina germanate)、黏土(高嶺土、蒙脫土、云母粉)、玻璃纖維(GlassFiber)及碳纖維(CarbonFiber)等其中一種以上材質(zhì)所構(gòu)成。
所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該第二基材為一有機(jī)質(zhì)。
所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該有機(jī)質(zhì)可為環(huán)氧樹脂(Epoxyresin)、壓克力樹脂(丙烯酸脂、Arcylate)、聚亞酰胺(polyimide)及PU樹脂(聚氨基鉀酸酯，polyurethane)等其中一種以上材質(zhì)所構(gòu)成。
所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該犧牲材的材料選用硅氧烷(Siloxane)及石蠟(Wax)等其中一種以上材質(zhì)所構(gòu)成。
所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該犧牲材為(六甲基環(huán)三硅氧烷，Hexamethylcyclotrisiloxane)，其結(jié)構(gòu)為
所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該第一基材與犧牲材并于該犧牲材的溶點溫度以上均勻混煉預(yù)定時間，接著并靜置于室溫下使該第一基材與該犧牲材形成第一成品。
所述的形成孔洞性材料的方法，其中，犧牲材與該第一基材加熱至約65℃～100℃并均勻混煉1小時。
所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該第一成品混合該第二基材，并配合第二基材的交聯(lián)反應(yīng)溫度條件，此反應(yīng)溫度條件為由室溫以每分鐘2℃的升溫速度升至140℃～170℃并持溫1小時。
所述的形成孔洞性材料的方法，其中，于該步驟(2)中，該第一基材及該犧牲材是利用密閉熱融法混合。
所述的形成孔洞性材料的方法，其中，于該步驟(2)中，該第一基材及該犧牲材是利用溶劑法混合。
簡要地說，本發(fā)明先將一具有多孔隙的第一基材及一兼容該第一基材的犧牲材混合，使該犧牲材滲入于第一基材的孔隙內(nèi)，完成第一成品，再將該第一成品混合一第二基材，并將該第一成品與第二基材的混合物加熱至該犧牲材的汽化溫度上，使該第二基材的分子產(chǎn)生變化并因黏滯力增加無法進(jìn)入第一基材的孔隙，且該些犧牲材因受熱產(chǎn)生汽化逸出第一基材，而形成第二成品，由此，該第一基材的孔隙不易受到第二基材的滲入，以保留該第一基材內(nèi)孔隙的成份，由該第二基材加熱的分子變化因聚合反應(yīng)所產(chǎn)生高黏度性無法滲入第一基材的孔隙，同時犧牲材逸出第一基材孔隙，可防止該些孔隙被第二基材滲入，以增加第一基材的孔隙內(nèi)的成份含量。



圖1為本發(fā)明的局部放大流程圖。
圖2為本發(fā)明表2的態(tài)樣經(jīng)過TGA測試得到的分析圖。

具體實施例方式 首先，請參閱圖1所示，為本發(fā)明的形成孔洞性材料的方法運(yùn)用于半導(dǎo)體工藝及芯片封裝中降低介電系數(shù)的較佳實施例的流程圖，其主要包括下列步驟 (1)選用包含一多孔隙的第一基材10、一第二基材20及一犧牲材30，其中，該第一基材10為一無機(jī)質(zhì)，使用材料為含孔隙的二氧化硅(silica)、氧化鋁(alumina oxide)、鋁硅酸鹽類(Silica-alumina)、碳摻雜氧化物(Carbon-doped Oxide，CDO)、氟化硅酸鹽玻璃(Fluorinated Silicate Glass，F(xiàn)SG)、碳酸鈣(calcium carbonate)、磷酸鋁(alumina phosphate)、砷酸鋁(Alumina arsenate)、鍺酸鋁(alumina germanate)、黏土(高嶺土、蒙脫土、云母粉)、玻璃纖維(GlassFiber)及碳纖維(CarbonFiber)等相類似的多孔隙無機(jī)質(zhì)，而于本實施例中選用二氧化硅，而該第二基材20為一有機(jī)質(zhì)，使用材料為可為環(huán)氧樹脂(Epoxy resin)、壓克力樹脂(丙烯酸脂，Arcylate)、聚亞酰胺(polyimide)及PU樹脂(聚氨基鉀酸酯，polyurethane)等相類似的有機(jī)質(zhì)，而于本實施例中選用環(huán)氧樹脂，該犧牲材30是可滲相容于該第一基材，但不相容于該第二基材20，該犧牲材30為硅氧烷(Siloxane)及石蠟(Wax)等，本發(fā)明中選用(Hexamethylcyclotrisiloxane，六甲基環(huán)三硅氧烷)，而其結(jié)構(gòu)為
且，該犧牲材30的熔點約為65℃，而沸點約為134℃，亦可為其它相似的材料。
(2)首先，將該預(yù)定比例的犧牲材30與該第一基材10加熱至犧牲材30的熔點溫度以上，約65℃～100℃并均勻混煉1小時，其混合方式可采用密閉熱融法或溶劑法處理，或其它可能的加熱處理法，使該犧牲材30可滲入該第一基材10的孔隙11內(nèi)，待混煉均勻后靜置，使溫度降至室溫，而形成一第一成品。
(3)將該第一成品混合該第二基材20，將其加熱至高于犧牲材30的沸點，并配合第二基材的交聯(lián)反應(yīng)溫度條件，此反應(yīng)溫度條件為由室溫以每分鐘2℃的升溫速度升至140℃～170℃并持溫1小時，使第二基材20的分子聚合硬化并且不會回流滲入第一基材10的孔隙11內(nèi)，同時，該犧牲材30會于該第二基材20進(jìn)行聚合時，同步自孔隙11內(nèi)汽化逸出，而該第二基材20的因聚合反應(yīng)所產(chǎn)生高黏度性，使該第二基材20無法滲入第一基材10的孔隙11內(nèi)，而包覆于該第一基材20外側(cè)，使該第一基材10的孔隙11可以被完整保留原有的孔隙度，形成一介電系數(shù)降低的第二成品。
為供進(jìn)一步了解本發(fā)明構(gòu)造特征、運(yùn)用技術(shù)手段及所預(yù)期達(dá)成的功效，將本發(fā)明使用方式加以敘述，相信當(dāng)可由此而對本發(fā)明有更深入且具體的了解，如下所述 將本發(fā)明應(yīng)用于芯片封裝，并比對不同比及混合方式提出結(jié)果，以探討封孔效果，首先，請參閱表1所示，為本發(fā)明該犧牲材包覆于第一基材的孔隙密封過程表，顯示有五種不同態(tài)樣的加熱過程，前四種(P970225-01、P970225-02、P970226-01、P970301-01)為采用前述本發(fā)明步驟(2)中犧牲材與第一基材利用密閉熱融法的混合方式，最后一種(P970304-01)為采用前述本發(fā)明步驟(2)犧牲材與第一基材利用溶劑法的混合方式，再參閱圖2所示，為本發(fā)明表1的態(tài)樣經(jīng)過TGA(熱重分析儀)測試得到的分析圖，可知P970304-01曲線較其它曲線快速下降，故溶劑法控制犧牲材的殘留量的效率比密閉熱融法較佳。
請參閱表2所示，為本發(fā)明的犧牲材與第一基材混合后的犧牲材表面積與孔體積數(shù)據(jù)表，表中Pure porous silica即多孔二氧化硅原Surface area(表面積)為306m2/g，Pore volume(孔體積)0.64cm3/g，而由Pore sealing ofthermal melting(密閉熱融法)及Pore sealing of solvent(溶劑法)混合方式產(chǎn)生的表面積及孔體積為最小，且值差不多。
請參閱表3所示，為犧牲材材料的配方表，分成三個配方組別，即A1組、A2組及A3組，A1組是將第二基材20+純第一基材10，A2與A3組系分別為本發(fā)明的第二基材+不同比例的犧牲材30與第一基材10的混合。
參閱表4所示，為BET(比表面積)數(shù)據(jù)表，將表1的不同成份的BET(比表面積)的實驗發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明A2與A3混合后產(chǎn)生的B2及B3的表面積比原來第一基材10(即A1混合后產(chǎn)生的B1)有顯著下降，表示本發(fā)明的犧牲材30可有效滲入孔隙11內(nèi)，使第一基材10的表面積變小，本發(fā)明的犧牲材30可有效包覆第一基10材的孔隙11。
參閱表5所示，為A1組、A2組及A3組犧牲材料的介電系數(shù)(Dielectricconstant)與彈性系數(shù)(Modulus，GPa)表，可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明A2組及A3組的介電系數(shù)低于A1組，而彈性系數(shù)保有一定強(qiáng)度，由此一結(jié)果可了解，本發(fā)明可使第二基材20較不易滲入到該第一基材10的孔隙11內(nèi)者，可增加孔隙11內(nèi)的空氣含量以降低介電系數(shù)。






權(quán)利要求
1、一種形成孔洞性材料的方法，其步驟至少包括
(1)備置一多孔隙的第一基材、一第二基材及一相容該第一基材且不相容于第二基材的犧牲材；
(2)將該第一基材及液態(tài)犧牲材混合，使該犧牲材在適當(dāng)操作溫度下完整包覆于第一基材的孔隙內(nèi)，完成第一成品；
(3)再將該第一成品與該第二基材混合，并將該第一成品及第二基材加熱至該犧牲材的汽化溫度，并配合第二基材所需的交聯(lián)反應(yīng)溫度條件，此時，該些犧牲材受熱汽化逸出該第一基材的孔隙，且該第二基材的因聚合反應(yīng)所產(chǎn)生高黏度性，而使該第二基材包覆于該第一基材外側(cè)，且該第一基材孔隙內(nèi)的成份可以保留，而形成第二成品。
2、依權(quán)利要求1所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該第一基材為一無機(jī)質(zhì)。
3、依權(quán)利要求2所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該無機(jī)質(zhì)為含孔隙的二氧化硅、氧化鋁、鋁硅酸鹽類、碳摻雜氧化物、氟化硅酸鹽玻璃、碳酸鈣、磷酸鋁、砷酸鋁、鍺酸鋁、黏土(高嶺土、蒙脫土、云母粉)、玻璃纖維及碳纖維其中一種以上材質(zhì)所構(gòu)成。
4、依權(quán)利要求1所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該第二基材為一有機(jī)質(zhì)。
5、依權(quán)利要求4所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該有機(jī)質(zhì)可為環(huán)氧樹脂、壓克力樹脂(丙烯酸脂)、聚亞酰胺及PU樹脂(聚氨基鉀酸酯其中一種以上材質(zhì)所構(gòu)成。
6、依權(quán)利要求1所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該犧牲材的材料選用硅氧烷及石蠟其中一種以上材質(zhì)所構(gòu)成。
7、依權(quán)利要求1所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該犧牲材為六甲基環(huán)三硅氧烷，其結(jié)構(gòu)為
8、依權(quán)利要求1所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該第一基材與犧牲材并于該犧牲材的溶點溫度以上均勻混煉預(yù)定時間，接著并靜置于室溫下使該第一基材與該犧牲材形成第一成品。
9、依權(quán)利要求8所述的形成孔洞性材料的方法，其中，犧牲材與該第一基材加熱至約65℃～100℃并均勻混煉1小時。
10、依權(quán)利要求1所述的形成孔洞性材料的方法，其中，該第一成品混合該第二基材，并配合第二基材的交聯(lián)反應(yīng)溫度條件，此反應(yīng)溫度條件為由室溫以每分鐘2℃的升溫速度升至140℃～170℃并持溫1小時。
11、依權(quán)利要求1所述的形成孔洞性材料的方法，其中，于該步驟(2)中，該第一基材及該犧牲材是利用密閉熱融法混合。
12、依權(quán)利要求1所述的形成孔洞性材料的方法，其中，于該步驟(2)中，該第一基材及該犧牲材是利用溶劑法混合。
全文摘要
本發(fā)明為一種形成孔洞性材料的方法，是將一具有多孔隙的第一基材及一兼容該第一基材的犧牲材混合，使該犧牲材可滲入于第一基材的孔隙內(nèi)，完成第一成品，再將該第一成品混合一第二基材，并將該第一成品與第二基材加熱至犧牲材的汽化溫度上，使該第二基材分子產(chǎn)生變化并因黏滯力增加無法進(jìn)入第一基材的孔隙，且該些犧牲材受熱產(chǎn)生汽化逸出該第一基材的孔隙，使第二基材無法滲入該第一基材的孔隙并形成第二成品，以保留第一基材的孔隙內(nèi)的成份。
文檔編號H01L21/70GK101609809SQ20081013022
公開日2009年12月23日 申請日期2008年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者呂志鵬, 徐國原, 徐幸鈴, 陳冠宇, 洪西宗, 高坂信夫 申請人:臺灣信越矽利光股份有限公司