絕緣層用組合物及在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法
【專利摘要】本發明涉及一種絕緣層用組合物及在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法。該絕緣層用組合物按質量份計，包括稀釋劑00份、酚醛樹脂2份～10份、增粘劑0.3份～1.0份、交聯劑5份～15份及白碳黑1份～5份。稀釋劑、酚醛樹脂、增粘劑、交聯劑和白炭黑按合適的配比得到的上述絕緣層用組合物具有合適的黏度，因而具有較好的成膜性，有利于絕緣層用組合物的立體成型，在硅通孔中制備保形性好的絕緣層。并且，經實驗證明，采用上述絕緣層用組合物在硅通孔中制備的絕緣層的介電常數較低，且吸濕率較低。
【專利說明】絕緣層用組合物及在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子封裝絕緣層【技術領域】，特別是涉及一種絕緣層用組合物及在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，集成電路的三維封裝技術被認為是滿足摩爾定律甚至實現超越摩爾定律的最佳途徑。因此，三維封裝中的硅通孔(TSV)技術以及成套制程的產業化就顯得尤為重要。目前，深寬比5:1以下的硅通孔制程已經具備了量產的可能性，尤其更低深寬比的硅通孔互聯技術已經在CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)圖像傳感器領域獲得成功應用。其中，硅通孔互聯技術包括通孔刻蝕、通孔絕緣、種子層淀積、電鍍導線層、塞孔等重要工藝，但是通孔絕緣被認為是最基礎和關鍵的工藝步驟。傳統的集成電路工藝中的絕緣層一般通過化學氣相沉積方法(CVD)制備，通過這種方法形成的二氧化硅層具有較高的介電常數(一般大于4.0)，使得寄生電容導致的互連上信號傳輸的延遲較為嚴重。此外，通過CVD形成的二氧化硅層與硅基底的結合力較差，容易引起產品良率降低，增加成本；同時，用于氣相沉積的真空鍍膜設備價格昂貴，大大限制了該項技術的大規模量產。
[0003]因此，開發用于硅通孔絕緣制程的低介電常數的絕緣層用組合物，并通過合適的加工工藝實現該絕緣 層用組合物的立體成型，在硅晶圓上制備介電常數低的絕緣層具有重要的意義。
【發明內容】
[0004]基于此，有必要提供一種成膜性好的絕緣層用組合物，以在硅晶圓的硅通孔上制備介電常數低、保形性好的的絕緣層。
[0005]進一步，提供一種在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法。
[0006]一種絕緣層用組合物，按質量份計，包括
[0007]稀釋劑:100份；
[0008]酚醛樹脂:2份~10份；
[0009]增粘劑:0.3份~1.0份;
[0010]交聯劑:5份~15份；及
[0011]白碳黑:1份~5份。
[0012]在其中一個實施例中，所述稀釋劑選自甲基丙烯酸羥基丁酯、二甲基丙烯酸二甲酯、乳酸丁酯、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚及乳酸甲酯中的至少一種。
[0013]在其中一個實施例中，所述酚醛樹脂選自線性酚醛樹脂、線性鄰甲酚醛樹脂、線性間甲酚醛樹脂、線性對甲酚醛樹脂及線性對叔丁基酚醛樹脂中的至少一種。
[0014]在其中一個實施例中，所述酚醛樹脂重均分子量為800~2000。
[0015]在其中一個實施例中，所述增粘劑選自硅烷偶聯劑KH-560、硅烷偶聯劑KH-550及硅烷偶聯劑ADP中的至少一種。[0016]在其中一個實施例中，所述交聯劑選自丁醚化氨基樹脂、甲醚化氨基樹脂及混醚化氨基樹脂中的至少一種。
[0017]在其中一個實施例中，所述白碳黑為粒徑為10納米~150納米的球形白炭黑。
[0018]在其中一個實施例中，所述絕緣層用組合物的黏度不高于20mPa*s。
[0019]一種在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法，包括如下步驟:
[0020]提供含有硅通孔的硅晶圓，采用噴涂工藝在所述硅晶圓上噴涂上述絕緣層用組合物，在所述硅晶圓的表面以及所述硅通孔的孔壁和孔底上形成絕緣層的前驅體；及
[0021]將所述絕緣層的前驅體進行烘烤，然后對烘烤后的所述絕緣層的前驅體進行加熱處理使所述絕緣層的前驅體固化，在所述含有硅通孔的硅晶圓上形成絕緣層。
[0022]在其中一個實施例中，所述采用噴涂工藝在所述硅晶圓上噴涂上述絕緣層用組合物的操作中，將所述硅晶圓的溫度維持在70°C~110°C。
[0023]在其中一個實施例中，所述烘烤的溫度為90°C~120°C，烘烤的時間為3分鐘~7分鐘。
[0024]在其中一個實施例中，所述對烘烤后的所述絕緣層的前驅體進行加熱處理使所述絕緣層的前驅體固化的操作具體為:將烘烤后的所述絕緣層的前驅體依次于120°C下保持
0.5小時~I小時、150°C下保持0.5小時~I小時及180°C下保持0.5小時~I小時。
[0025]在其中一個實施例中，所述硅通孔的孔底直徑為30微米~70微米，孔深為90微米~200微米，深寬比小于或等于5:1，孔壁與孔底的角度為90°~130°。
[0026]稀釋劑、酚醛樹脂、增粘劑、交聯劑和白炭黑按合適的配比得到的上述絕緣層用組合物具有合適的黏度，因而具有較好的成膜性，有利于絕緣層用組合物的立體成型，在硅晶圓的硅通孔中制備保形性好的絕緣層。并且，經實驗證明，采用上述絕緣層用組合物在硅晶圓上制備的絕緣層的介電常數較低，且吸濕率較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為一實施方式的在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法的流程圖；
[0028]圖2為實施例1的在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層得到的樣品的截面的SEM圖；
[0029]圖3為實施例2的在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層得到的樣品的截面的SEM圖。
【具體實施方式】
[0030]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
[0031]一實施方式的絕緣層用組合物，按質量份計，包括:
[0032]稀釋劑100份、酚醛樹脂2份~10份、增粘劑0.3份~1.0份、交聯劑5份~15
份及白炭黑1份~5份。
[0033]該絕緣層用 組合物用于制備集成電路的硅晶圓上的絕緣層。
[0034]稀釋劑選自甲基丙烯酸羥基丁酯、二甲基丙烯酸二甲酯、乳酸丁酯、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚及乳酸甲酯中的至少一種。[0035]酚醛樹脂具有優良的絕緣性能，且具有大量的極性基團，便于提高絕緣層對硅晶片的粘結性能，避免絕緣層從硅晶片上脫落而導致電子產品的良率的降低。
[0036]優選地，酚醛樹脂選自線性酚醛樹脂、線性鄰甲酚醛樹脂、線性間甲酚醛樹脂、線性對甲酚醛樹脂及線性對叔丁基酚醛樹脂中的至少一種。
[0037]線性酚醛樹脂、線性鄰甲酚醛樹脂、線性間甲酚醛樹脂、線性對甲酚醛樹脂及線性對叔丁基酚醛樹脂均能夠在常溫下溶解于上述稀釋劑中，無需進行加熱促溶，使得制備絕緣層的能耗較低。
[0038]重均分子量小于800的酚醛樹脂的固化物耐熱性差，重均分子量大于2000的酚醛樹脂的固化物脆性大，從而難以保證由該絕緣層用組合物制備的絕緣層的穩定性。因此，酚醛樹脂優選為重均分子量為800~2000的酚醛樹脂，使得絕緣層的穩定性較好，有利于提高電子器件的良率。
[0039]增粘劑選自硅烷偶聯劑KH-560、硅烷偶聯劑KH-550及硅烷偶聯劑ADP中的至少一種。
[0040]0.3份~1.0份的硅烷偶聯劑KH-560、硅烷偶聯劑KH-550及硅烷偶聯劑ADP中的至少一種能夠提高絕緣層對硅晶圓的表面、硅通孔的孔壁及孔底的粘結性能。
[0041]交聯劑選自丁醚化氨基樹脂、甲醚化氨基樹脂及混醚化氨基樹脂中的至少一種。交聯劑的作用是使各個組分交聯成穩定的網絡結構，以得到耐熱性較高及介電性能優異的
絕緣層。
[0042]白碳黑有補強作用，用于降低絕緣層的熱膨脹系數，提高整體器件的良率。白炭黑優選粒徑為10納米~150納米的球形白炭黑，這種粒徑的白炭黑的補強效果較好，使用較少的量能夠獲得較好地補強效果，降低原料成本。
[0043]通過將稀釋劑、酚醛樹脂、增粘劑、交聯劑和白炭黑進行合理配比得到上述絕緣層用組合物。該絕緣層用組合物的具有合適的黏度，因而具有較好的成膜性，能夠較為方便在硅晶圓的表面、硅通孔的孔壁和孔底形成絕緣層。
[0044]優選地,采用合適的配比使上述絕緣層用組合物的粘度不高于20mPa*s,使得該絕緣層用組合物的成膜性較好，有利于該絕緣層用組合物的立體成型，可以滿足噴涂工藝的要求，能夠采用噴涂工藝形成絕緣層，從而可以實現對深寬比5:1以下、不同形狀的硅通孔的聞保形涂覆。
[0045]經實驗表明，由該絕緣層用組合物制備的絕緣層的介電常數較低，有利于避免寄生電容導致的互連上信號傳輸的延遲。
[0046]經實驗表明，由該絕緣層用組合物制備的絕緣層的吸濕性較低，使得該絕緣層的穩定性較好。
[0047]優選地，絕緣 層用組合物，按質量份計，包括:
[0048]稀釋劑100份、酚醛樹脂10份、增粘劑0.3份、交聯劑9份及白炭黑3份。
[0049]制備上述絕緣層用組合物時，將稀釋劑、酚醛樹脂、增粘劑、交聯劑和白炭黑按上述配比在常溫下混合，并攪拌均勻即可。制備方法簡單，無需高溫加熱溶解，能耗低，制備成本低。
[0050]請參閱圖1，一實施方式的在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法，包括如下步驟SllO及步驟S120。[0051]步驟SllO:提供含有硅通孔的硅晶圓，采用噴涂工藝在硅晶圓上噴涂上述絕緣層用組合物，在硅晶圓的表面及硅通孔的孔壁和孔底上形成絕緣層的前驅體。
[0052]硅晶圓為含有硅通孔的硅晶圓。硅通孔可以為三維垂直孔道或三維傾斜孔道。含有硅通孔的硅晶圓的硅通孔的孔底直徑為30微米~70微米，孔深為90微米~200微米，深寬比小于或等于5:1，孔壁與孔底的角度為90°~130°。
[0053]在噴涂之前，還包括對硅晶圓進行清洗和干燥的操作，以除去硅晶圓的表面及不同形狀、不同深寬比的孔壁和孔底上的灰塵等污染物。優選地，采用等離子體或超聲波清洗硅晶圓，以充分除去孔壁和孔底上的污染物，得到無污染的含有TSV孔道的晶圓。
[0054]采用噴涂工藝在潔凈的、干燥的硅晶圓上噴涂上述絕緣層用組合物，使硅晶圓的表面、硅通孔的孔壁和孔底上形成有均勻的絕緣層用組合物膜層。
[0055]優選地，噴涂過程中，硅晶圓的溫度維持在70°C~110°C，使得絕緣層用組合物中的稀釋劑快速揮發，快速形成高保形的絕緣層用組合物膜層。
[0056]噴涂工藝具有自動化程度高、效率高、均一性好、成本低等特點。尤其在含有低深寬比TSV孔道的硅晶圓絕緣層制備工藝中，采用噴涂制備的絕緣層還具備高保形性特點，為后續的硅穿孔制程奠定了良好的基礎。
[0057]步驟S120:將絕緣層的前驅體進行烘烤，然后對烘烤后的絕緣層的前驅體進行加熱處理使絕緣層的前驅體固化，在含有硅通孔的硅晶圓上形成絕緣層。
[0058]在對絕緣層的前驅體進行加熱處理使絕緣層的前驅體固化之前，首先對絕緣層的前驅體進行烘烤，有利于 提高絕緣層的高保形性。
[0059]優選地，烘烤的溫度為90°C~120°C，烘烤的時間為3分鐘~7分鐘。
[0060]對烘烤后的絕緣層的前驅體進行加熱處理，由室溫加熱至120°C，于120°C下保持
0.5小時~I小時，由120°C加熱至150。。，于150°C下保持0.5小時~I小時，由150°C加熱至180°C，于180°C下保溫0.5小時~I小時，然后由180°C降溫至室溫，使絕緣層的前驅體固化，在硅晶圓的表面、硅通孔的孔壁和孔底上形成絕緣層。
[0061]加熱的升溫速率優選為4°C，降溫的速率優選為4°C。采用上述固化方法使絕緣層的前驅體固化，形成的絕緣層的高保性好。包括升溫時間和降溫時間，固化時間為3小時~7小時。
[0062]由于上述絕緣層用組合物包括合適配比的稀釋劑、酚醛樹脂、增粘劑、交聯劑和白炭黑，該絕緣層用組合物本身的性質使得該絕緣層的前驅體的固化溫度較低，最高僅為180°C，有利于降低硅穿孔制程的能耗。
[0063]采用噴涂工藝及上述固化程序制備絕緣層，能夠較好地控制絕緣層的厚度，使得絕緣層的保形性較好。
[0064]上述在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法操作簡單，重復性好，具有高保性涂覆的特點，在硅晶圓的表面、硅通孔的孔壁和孔底上所制備的絕緣層的介電常數較低，吸濕率較低，穩定性好，為后續工藝奠定了基礎，有利于提高半導體三維集成器件的良率。
[0065]以下通過具體實施例進一步闡述。
[0066]實施例1
[0067]制備絕緣層用組合物和在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0068]1、制備絕緣層用組合物[0069]按質量份計，將20份丙二醇甲醚、80份乳酸乙酯、9份重均分子量為800的線性鄰甲酚醛樹脂、0.5份硅烷基偶聯劑KH-550、8份丁醚化氨基樹脂及2份粒徑為40納米的球形白炭黑攪拌混合均勻得到絕緣層用組合物。
[0070]2、在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0071](1)提供含有硅通孔的硅晶圓，該硅通孔為三維垂直孔，孔底直徑為65微米、孔深130微米(深寬比2:1);用等離子體對該含有硅通孔的硅晶圓進行清洗并干燥；
[0072](2)將該潔凈、干燥的含有硅通孔的硅晶圓加熱至70°C，并維持在70°C，采用噴涂工藝將上述制備得的絕緣層用組合物噴涂于該含有硅通孔的硅晶圓上，使硅晶圓的表面、硅通孔的孔壁和孔底上形成有均勻的絕緣層用組合物膜層，在硅晶圓上形成絕緣層的前驅體；
[0073](3)對步驟(2)得到的樣品于90°C下烘烤7分鐘后進行加熱處理，加熱處理的操作為對烘烤后的樣品進行加熱，并依次于120°C、150°C及180°C下進行固化，分別在三個溫度下保持0.5小時，于180°C降溫至室溫后，在硅晶圓上形成絕緣層，絕緣層覆蓋硅晶圓的表面、三維垂直孔的孔壁和孔底。其中，加熱的升溫速率為4°C /min,降溫速率為4°C /min。
[0074]本實施例1的在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層得到的樣品的截面的SEM圖見圖2。由圖2可看出，絕緣層的保形性較好。
[0075]實施例2
[0076]制備絕緣層用組合物和在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0077]1、制備絕緣層用組合物
[0078]按質量份計，將40份丙二醇甲醚、60份乳酸乙酯、10份重均分子量為1000的線性對叔丁基酚醛樹脂、0.4份硅烷基偶聯劑KH-550、11份丁醚化氨基樹脂及3份粒徑為40納米的球形白炭黑攪拌混合均勻得到絕緣層用組合物。
[0079]2、在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0080]( I)提供含有娃通孔的娃晶圓，該娃晶圓的娃通孔為二維垂直孔，孔底直徑為33微米、孔深100微米(深寬比3:1);用等離子體對該含有硅通孔的硅晶圓進行清洗并干燥；
[0081](2)將該潔凈、干燥的含有硅通孔的硅晶圓加熱至80°C，并維持在80°C，采用噴涂工藝將上述制備得的絕緣層用組合物噴涂于該含有硅通孔的硅晶圓上，使硅晶圓的表面、硅通孔的孔壁和孔底上形成有均勻的絕緣層用組合物膜層，在硅晶圓上形成絕緣層的前驅體；
[0082](3)對步驟(2)得到的樣品于120°C下烘烤3分鐘后進行加熱處理，加熱處理的操作為對烘烤后的樣品進行加熱，并依次于120°C、150°C及180°C下進行固化，在120°C下保持I小時，在150°C下保持0.5小時，在180°C下保持0.5小時，于180 V降溫至室溫后，在硅晶圓上形成絕緣層，絕緣層覆蓋硅晶圓的表面、三維垂直孔的孔壁和孔底。其中，加熱的升溫速率為4°C /min,降溫速率為4°C /min。
[0083]實施例3
[0084]制備絕緣層用組合物和在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0085]1、制備絕緣層用組合物
[0086]按質量份計，將50份丙二醇甲醚、50份乳酸乙酯、10份重均分子量為1200的線性對甲基酚醛樹脂、0.3份硅烷基偶聯劑ADP、9份甲醚化氨基樹脂及3份粒徑為30納米的球形白炭黑攪拌混合均勻得到絕緣層用組合物。
[0087]2、在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0088](I)提供含有硅通孔的硅晶圓，該硅晶圓的硅通孔為三維傾斜孔，孔底直徑為70微米、孔深90微米(孔壁與孔底所形成的角度為100° );用等離子體對該含有硅通孔的硅晶圓進行清洗并干燥；
[0089](2)將該潔凈、干燥的含有硅通孔的硅晶圓加熱至100°C，并維持在100°C，采用噴涂工藝將上述制備得的絕緣層用組合物噴涂于該含有硅通孔的硅晶圓上，使硅晶圓的表面、硅通孔的孔壁和孔底上形成有均勻的絕緣層用組合物膜層，在硅晶圓上形成絕緣層的前驅體；
[0090](3)對步驟(2)得到的樣品于105°C下烘烤5分鐘后進行加熱處理，加熱處理的操作為對烘烤后的樣品進行加熱，并依次于120°C、150°C及180°C下進行固化，在120°C下保持0.5小時，在150°C下保持I小時，在180°C下保持0.5小時，于180°C降溫至室溫后，在硅晶圓上形成絕緣層，絕緣層覆蓋硅晶圓的表面、三維傾斜孔的孔壁和孔底。其中，加熱的升溫速率為4°C /min,降溫速率為4°C /min。
[0091 ] 本實施例3的在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層得到的樣品的截面的SEM圖見圖3。由圖3可看出，絕緣層的保形性較好。
[0092]實施例4
[0093]制備絕緣層用組合物和在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0094]1、制備絕緣層用組合物
[0095]按質量份計，將60份丙二醇甲醚、40份乳酸乙酯、8份重均分子量為1500的線性對甲基酚醛樹脂、0.5份硅烷基偶聯劑KH-560、12份甲醚化氨基樹脂及5份粒徑為30納米的球形白炭黑攪拌混合均勻得到絕緣層用組合物。
[0096]2、在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0097]( I)提供含有娃通孔的娃晶圓，該娃晶圓的娃通孔為二維垂直孔，孔底直徑為30微米、孔深150微米(深寬比5:1);用等離子體對該含有硅通孔的硅晶圓進行清洗并干燥；
[0098](2)將該潔凈、干燥的含有硅通孔的硅晶圓加熱至70°C，并維持在70°C，采用噴涂工藝將上述制備得的絕緣層用組合物噴涂于該含有硅通孔的硅晶圓上，使硅晶圓的表面、硅通孔的孔壁和孔底上形成有均勻的絕緣層用組合物膜層，在硅晶圓上形成絕緣層的前驅體；
[0099](3)對步驟(2)得到的樣品于110°C下烘烤4分鐘后進行加熱處理，加熱處理的操作為對烘烤后的樣品進行加熱，并依次于120°C、150°C及180°C下進行固化，在120°C下保持I小時，在150°C下保持I小時，在180°C下保持I小時，于180°C降溫至室溫后，在硅晶圓上形成絕緣層，絕緣層覆蓋硅晶圓的表面、三維垂直孔的孔壁和孔底。其中，加熱的升溫速率為4°C /min,降溫速率為4°C /min。
[0100]實施例5
[0101]制備絕緣層用組合物和在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0102]1、制備絕緣層用組合物
[0103]按質量份計，將100份甲基丙烯酸羥基丁酯、1份重均分子量為2000的線性酚醛樹脂和1份重均分子量為2000的線性間甲酚醛樹脂、0.3份硅烷基偶聯劑KH-560、5份混醚化氨基樹脂及1份粒徑為80納米的球形白炭黑攪拌混合均勻得到絕緣層用組合物。
[0104]2、在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0105](I)提供含有硅通孔的硅晶圓，該硅晶圓的硅通孔為三維傾斜孔，孔底直徑為50微米、孔深80微米(孔壁與孔底所形成的角度為120° );用超聲波對該含有硅通孔的硅晶圓進行清洗并干燥；
[0106](2)將該潔凈、干燥的含有硅通孔的硅晶圓加熱至110°C，并維持在110°C，采用噴涂工藝將上述制備得的絕緣層用組合物噴涂于該含有硅通孔的硅晶圓上，使硅晶圓的表面、硅通孔的孔壁和孔底上形成有均勻的絕緣層用組合物膜層，在硅晶圓上形成絕緣層的前驅體；
[0107](3)對步驟(2)得到的樣品于95°C下烘烤6分鐘后進行加熱處理，加熱處理的操作為對烘烤后的樣品進行加熱，并依次于120°C、150°C及180°C下進行固化，在120°C下保持0.8小時，在150°C下保持I小時，在180°C下保持0.9小時，于180°C降溫至室溫后，在硅晶圓上形成絕緣層，絕緣層覆蓋硅晶圓的表面、三維傾斜孔的孔壁和孔底。其中，加熱的升溫速率為4°C /min,降溫速率為4°C /min。
[0108]實施例6
[0109]制備絕緣層用組合物和在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0110]1、制備絕緣層用組合物
[0111]按質量份計，將30份二甲基丙烯酸二甲酯、70份丙二醇丁醚、5份重均分子量為1200的線性酚醛樹脂、0.6份硅烷基偶聯劑KH-560、0.4份硅烷基偶聯劑ADP、15份混醚化氨基樹脂及4份粒徑為10納米的球形白炭黑攪拌混合均勻得到絕緣層用組合物。
[0112]2、在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0113]( I)提供含有娃通孔的娃晶圓，該娃晶圓的娃通孔為二維垂直孔，孔底直徑為30微米、孔深120微米(深寬比4:1);用等離子體對該含有硅通孔的硅晶圓進行清洗并干燥；
[0114](2)將該潔凈、干燥的含有硅通孔的硅晶圓加熱至80°C，并維持在80°C，采用噴涂工藝將上述制備得的絕緣層用組合物噴涂于該含有硅通孔的硅晶圓上，使硅晶圓的表面、硅通孔的孔壁和底部上形成有均勻的絕緣層用組合物膜層，在硅晶圓上形成絕緣層的前驅體；
[0115](3)對步驟(2)得到的樣品于115°C下烘烤3.5分鐘后進行加熱處理，加熱處理的操作為對烘烤后的樣品進行加熱，并依次于120°C、150°C及180°C下進行固化，在120°C下保持I小時，在150°C下保持0.5小時，在180°C下保持0.5小時，于180°C降溫至室溫后，在硅晶圓上形成絕緣層，絕緣層覆蓋硅晶圓的表面、三維垂直孔的孔壁和孔底。其中，加熱的升溫速率為4°C /min,降溫速率為4°C /min。
[0116]實施例7
[0117]制備絕緣層用組合物和在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層
[0118]1、制備絕緣層用組合物
[0119]按質量份計，將100份丙二醇丁醚、3份重均分子量為1800的線性間甲酚醛樹脂、
0.8份硅烷基偶聯劑ADP、7份丁醚化氨基樹脂及5份粒徑為150納米的球形白炭黑攪拌混合均勻得到絕緣層用組合物。
[0120]2、在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層[0121](I)提供含有硅通孔的硅晶圓，該硅晶圓的硅通孔為三維垂直孔，孔徑為60微米、孔深120微米(深寬比2:1);用等離子體對該含有硅通孔的硅晶圓進行清洗并干燥；
[0122](2)將該潔凈、干燥的含有硅通孔的硅晶圓加熱至95°C，并維持在95°C，采用噴涂工藝將上述制備得的絕緣層用組合物噴涂于該含有硅通孔的硅晶圓上，使硅晶圓的表面、硅通孔的孔壁和孔底上形成有均勻的絕緣層用組合物膜層，在硅晶圓上形成絕緣層的前驅體；
[0123](3)對步驟(2)得到的樣品于90°C下烘烤7分鐘后進行加熱處理，加熱處理的操作為對烘烤后的樣品進行加熱，并依次于120°C、150°C及180°C下進行固化，在120°C下保持I小時，在150°C下保持0.8小時，在180°C下保持0.8小時，于180 V降溫至室溫后，在硅晶圓上形成絕緣層，絕緣層覆蓋硅晶圓的表面、三維垂直孔的孔壁和孔底。其中，加熱的升溫速率為4°C /min,降溫速率為4°C /min。
[0124]實施例1~實施例7的絕緣層用組合物的組分見下表1
[0125]表1實施例1~實施例7的絕緣層用組合物的組分
[0126]
【權利要求】
1.一種絕緣層用組合物，其特征在于，按質量份計，包括 稀釋劑:100份； 酚醛樹脂:2份~10份； 增粘劑:0.3份~1.0份; 交聯劑:5份~15份；及 白碳黑:1份~5份。
2.根據權利要求1所述的絕緣層用組合物，其特征在于，所述稀釋劑選自甲基丙烯酸羥基丁酯、二甲基丙烯酸二甲酯、乳酸丁酯、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚及乳酸甲酯中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的絕緣層用組合物，其特征在于，所述酚醛樹脂選自線性酚醛樹脂、線性鄰甲酚醛樹脂、線性間甲酚醛樹脂、線性對甲酚醛樹脂及線性對叔丁基酚醛樹脂中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的絕緣層用組合物，其特征在于，所述酚醛樹脂重均分子量為800 ~2000。
5.根據權利要求1所述的絕緣層用組合物，其特征在于，所述增粘劑選自硅烷偶聯劑KH-560、硅烷偶聯劑KH-550及硅烷偶聯劑ADP中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的絕緣層用組合物，其特征在于，所述交聯劑選自丁醚化氨基樹脂、甲醚化氨基樹脂及混醚化氨基樹脂中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的絕緣層用組合物，其特征在于，所述白碳黑為粒徑為10納米~150納米的球形白炭黑。
8.根據權利要求1所述的絕緣層用組合物，其特征在于，所述絕緣層用組合物的黏度不高于20mPa*s。
9.一種在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法，包括如下步驟: 提供含有硅通孔的硅晶圓，采用噴涂工藝在所述硅晶圓上噴涂如權利要求1~8任一項所述的絕緣層用組合物，在所述硅晶圓的表面以及所述硅通孔的孔壁和孔底上形成絕緣層的前驅體 '及 將所述絕緣層的前驅體進行烘烤，然后對烘烤后的所述絕緣層的前驅體進行加熱處理使所述絕緣層的前驅體固化，在所述含有硅通孔的硅晶圓上形成絕緣層。
10.根據權利要求9所述的在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法，其特征在于，所述采用噴涂工藝在所述硅晶圓上噴涂如權利要求1~8任一項所述的絕緣層用組合物的操作中，將所述硅晶圓的溫度維持在70°C~110°C。
11.根據權利要求9所述的在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法，其特征在于，所述烘烤的溫度為90°C~120°C，烘烤的時間為3分鐘~7分鐘。
12.根據權利要求9所述的在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法，其特征在于，所述對烘烤后的所述絕緣層的前驅體進行加熱處理使所述絕緣層的前驅體固化的操作具體為:將烘烤后的所述絕緣層的前驅體依次于120°C下保持0.5小時~I小時、150°C下保持0.5小時~I小時及180°C下保持0.5小時~I小時。
13.根據權利要求9所述的在硅晶圓的硅通孔上制備絕緣層的方法，其特征在于，所述硅通孔的孔底直徑為30微米~70微米，孔深為90微米~200微米，深寬比小于或等于5:1，孔壁與孔底 的角度為90°~130°。
【文檔編號】C09D4/06GK103788736SQ201410017166
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月14日 優先權日:2014年1月14日
【發明者】孫蓉, 張國平, 姜坤, 趙松方 申請人:深圳先進技術研究院