本發(fā)明涉及一種在半導(dǎo)體基材表面一步法化學(xué)接枝有機(jī)膜的方法，屬于半導(dǎo)體芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由于在微電子，生物傳感器和分子電子學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的廣泛潛在應(yīng)用，在半導(dǎo)體表面進(jìn)行有機(jī)化改性已經(jīng)成為了一個(gè)熱門話題。所以在半導(dǎo)體基材表面制備有機(jī)聚合物層成為了非常重要實(shí)驗(yàn)議題。近些年來(lái)，在半導(dǎo)體基材表面使用電化學(xué)方法沉積重氮鹽非常熱門，因?yàn)檫@種方法可以在水溶液中進(jìn)行，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)易于實(shí)行，且應(yīng)用比較廣泛。

在廣泛認(rèn)可的反應(yīng)中，例如四氟硼酸重氮鹽這樣的陽(yáng)離子可以在飽和汞電極，外加電壓1V的情況下完成沉積。這種使用電接枝的方法其機(jī)理已經(jīng)有了大量的研究。這涉及到通過(guò)分子氮的結(jié)合鍵的斷裂將電子轉(zhuǎn)移到重氮鹽上。這樣在電極表面芳烴基就會(huì)形成共價(jià)鍵。更進(jìn)一步，多余的芳烴基會(huì)和與已經(jīng)形成的芳香基團(tuán)繼續(xù)反映形成復(fù)雜的聚硝基苯層。這是一種一步多樣化在電極上制備有機(jī)層的方法，但是制備出的有機(jī)層很薄。

重氮鹽也被用于將大分子接在基體表面上?；w表面首先用重氮鹽處理，然后再用大分子引發(fā)劑引發(fā)有機(jī)物鏈條的生長(zhǎng)。為了得到有機(jī)膜，芳香基層提供了連接基體的共價(jià)鍵使得其與大分子之間形成了一個(gè)共價(jià)連接。這種在重氮鹽的基礎(chǔ)上進(jìn)行的表面引發(fā)聚合反應(yīng)的方法可以使用多種單體并在不同的基體表面上進(jìn)行，并能得到較厚的膜。但是這種方法需要兩個(gè)步驟，在工業(yè)生產(chǎn)中使用較為困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種在半導(dǎo)體表面一步法化學(xué)接枝有機(jī)膜的方法，本發(fā)明在鍍液中加入氫氟酸之后，在沒有任何外加儀器的要求下，重氮鹽可以直接沉積在硅表面。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種在半導(dǎo)體基材表面一步法化學(xué)接枝有機(jī)膜的方法，其包括如下步驟：

制備化學(xué)鍍液；

將半導(dǎo)體基材置于所述化學(xué)鍍液中，在0～30℃下進(jìn)行靜置，完成有機(jī)膜在半導(dǎo)體基材表面的接枝。

作為優(yōu)選方案，所述半導(dǎo)體基材為單質(zhì)半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體。

作為優(yōu)選方案，所述化學(xué)鍍液中包含表面活性劑、酸、有機(jī)單體、重氮鹽和氟離子。

作為優(yōu)選方案，所述化學(xué)鍍液的pH值為0～4。

作為優(yōu)選方案，所述化學(xué)鍍液中，表面活性劑的濃度為不超過(guò)20g/L，有機(jī)單體的濃度應(yīng)為不超過(guò)其溶解度，重氮鹽的濃度為0.1～10g/L，氟離子的濃度為0.1-8mol/L，酸的加入量以保證化學(xué)鍍液的pH值不大于3為準(zhǔn)。

作為優(yōu)選方案，所述表面活性劑選自十二烷基磺酸鈉和硫酸化蓖麻油中的一種或兩種。

作為優(yōu)選方案，所述酸選自鹽酸、硫酸、乙酸和碳酸中的至少一種。

作為優(yōu)選方案，所述有機(jī)單體選自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、2-(全氟辛基)甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯中的至少一種。

作為優(yōu)選方案，所述重氮鹽選自四氟硼酸重氮鹽、吡唑重氮內(nèi)鹽、三蝶烯重氮鹽中的至少一種。

作為優(yōu)選方案，所述有機(jī)膜的厚度為5nm～3μm。

本發(fā)明的原理在于：重氮鹽在半導(dǎo)體基材的表面會(huì)引發(fā)乳濁聚合反應(yīng)，以此在電極上形成共價(jià)的、緊實(shí)而穩(wěn)定的有機(jī)膜。這種方法是依靠芳香基引發(fā)反應(yīng)，形成最初的次有機(jī)層，然后接著在最初的次有機(jī)層的芳香基上出現(xiàn)擴(kuò)展和鏈轉(zhuǎn)移。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明的方法中，在F-的作用下，不需要其他的外加設(shè)備和溫度條件，即可在半導(dǎo)體基材上制備出均一的厚有機(jī)膜；

2、步驟簡(jiǎn)單，易于操作，成本較低，適用于半導(dǎo)體領(lǐng)域和工業(yè)生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明中半導(dǎo)體基材表面接枝的有機(jī)膜的模擬示意圖；

圖2為本發(fā)明中實(shí)施例1制備的有機(jī)膜截面放大50000倍的SEM照片；

圖3為本發(fā)明中實(shí)施例2制備的有機(jī)膜截面放大50000倍的SEM照片；

圖4為本發(fā)明中實(shí)施例3制備的有機(jī)膜截面放大200000倍的SEM照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例涉及一種在半導(dǎo)體基材表面一步法化學(xué)接枝有機(jī)膜的方法，具體步驟如下：

步驟(1)：將p型，電阻率為50Ω/m的硅片分別在丙酮、酒精、去離子水中各超聲清洗10分鐘；

步驟(2)：配制電解質(zhì)溶液(即化學(xué)鍍液)，其中有10g/L的十二烷基磺酸鈉，10mol/L的鹽酸，10mol/L的丙烯酸，5g/L的吡唑重氮內(nèi)鹽，5mol/L的氫氟酸，pH值為2。

步驟(3)：將步驟(1)中的硅片置于步驟(2)中的電解質(zhì)溶液中5h，溫度控制在25℃，無(wú)需添加任何儀器，制備的有機(jī)膜的模擬結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，測(cè)量其截面如圖2所示。在F-離子作用下得到了均一的厚膜，膜厚在1μm左右。

實(shí)施例2

本實(shí)例涉及一種在半導(dǎo)體基材表面一步法化學(xué)接枝有機(jī)膜的方法，具體步驟如下：

步驟(1)：將p型，電阻率為100Ω/m的砷化鎵基材分別在丙酮、酒精、去離子水中各超聲清洗10分鐘；

步驟(2)：配制化學(xué)鍍液，其中有10g/L的十二烷基磺酸鈉，10mol/L的鹽酸，5mol/L的羥丙甲丙烯酸甲酯，5g/L的吡唑重氮內(nèi)鹽，5mol/L的氟化鈉，pH值為2。

步驟(3)：將步驟(1)中的砷化鎵基材置于步驟(2)中的電解質(zhì)溶液中4h，溫度控制在23℃，無(wú)需添加任何儀器，測(cè)量其截面如圖3所示。在F-離子作用下得到了均一的厚膜，膜厚在800nm左右。

實(shí)施例3

本實(shí)施例涉及一種在半導(dǎo)體基材表面一步法化學(xué)接枝有機(jī)膜的方法，具體步驟如下：

步驟(1)：將n型，電阻率為1000Ω/m的硅片分別在丙酮、酒精、去離子水中各超聲清洗10分鐘；

步驟(2)：配制化學(xué)鍍液，其中有5g/L的硫酸化蓖麻油，5mol/L的鹽酸，5mol/L的甲基丙烯酸三氟乙酯，5g/L的三蝶烯重氮鹽，5mol/L的氫氟酸，pH值為3。

表面活性劑的濃度為不超過(guò)20g/L，有機(jī)單體的濃度應(yīng)為不超過(guò)其溶解度，重氮鹽的濃度為0.1～10g/L，氟離子的濃度為0.1-8mol/L，酸的加入量以保證化學(xué)鍍液的pH值不大于3為準(zhǔn)。

對(duì)比例1

本實(shí)施例涉及一種在半導(dǎo)體基材表面一步法化學(xué)接枝有機(jī)膜的方法，，具體步驟與實(shí)施例1相同，不同之處僅在于：本對(duì)比例的電解質(zhì)溶液中不含有氟離子。該對(duì)比例中，由于無(wú)氟離子的存在，無(wú)法在半導(dǎo)體基材表面形成有機(jī)膜，半導(dǎo)體基材表面沒有明顯變化。

對(duì)比例2

本實(shí)施例涉及一種在半導(dǎo)體基材表面一步法化學(xué)接枝有機(jī)膜的方法，具體步驟與實(shí)施例1相同，不同之處僅在于：本對(duì)比例的電解質(zhì)溶液中不含有鹽酸。所述電解質(zhì)溶液的pH值為7。該對(duì)比例中，有機(jī)物在接枝過(guò)程中出現(xiàn)了分解，電解質(zhì)溶液不穩(wěn)定，無(wú)法進(jìn)行有效的化學(xué)接枝。

對(duì)比例3

本實(shí)施例涉及一種在半導(dǎo)體基材表面一步法化學(xué)接枝有機(jī)膜的方法，具體步驟與實(shí)施例1相同，不同之處僅在于：本對(duì)比例所述的溶液中不加重氮鹽，則有機(jī)單體無(wú)法在基體表面進(jìn)行接枝，所以在半導(dǎo)體基體表面無(wú)法形成有機(jī)膜。

本發(fā)明的原理在于：重氮鹽在半導(dǎo)體基材的表面會(huì)引發(fā)乳濁聚合反應(yīng)，以此在電極上形成共價(jià)的、緊實(shí)而穩(wěn)定的有機(jī)膜。這種方法是依靠芳香基引發(fā)反應(yīng)，形成最初的次有機(jī)層，然后接著在最初的次有機(jī)層的芳香基上出現(xiàn)擴(kuò)展和鏈轉(zhuǎn)移。因此，本發(fā)明的方法中，在F^-的作用下，不需要其他的外加設(shè)備和溫度條件，即可在半導(dǎo)體基材上制備出均一的厚有機(jī)膜；步驟簡(jiǎn)單，易于操作，成本較低，適用于半導(dǎo)體領(lǐng)域和工業(yè)生產(chǎn)。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。