在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法技术

本发明专利技术提供了一种在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，其包括如下步骤：制备化学镀液；将半导体基材置于所述化学镀液中，在0～30℃下进行静置，完成有机膜在半导体基材表面的接枝。与现有技术相比，本发明专利技术具有如下的有益效果：1、本发明专利技术的方法中，在F‑的作用下，不需要其他的外加设备和温度条件，即可在半导体基材上制备出均一的厚有机膜；2、步骤简单，易于操作，成本较低，适用于半导体领域和工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，属于半导体芯片封装

技术介绍
由于在微电子，生物传感器和分子电子学领域内的广泛潜在应用，在半导体表面进行有机化改性已经成为了一个热门话题。所以在半导体基材表面制备有机聚合物层成为了非常重要实验议题。近些年来，在半导体基材表面使用电化学方法沉积重氮盐非常热门，因为这种方法可以在水溶液中进行，对于工业生产来说易于实行，且应用比较广泛。在广泛认可的反应中，例如四氟硼酸重氮盐这样的阳离子可以在饱和汞电极，外加电压1V的情况下完成沉积。这种使用电接枝的方法其机理已经有了大量的研究。这涉及到通过分子氮的结合键的断裂将电子转移到重氮盐上。这样在电极表面芳烃基就会形成共价键。更进一步，多余的芳烃基会和与已经形成的芳香基团继续反映形成复杂的聚硝基苯层。这是一种一步多样化在电极上制备有机层的方法，但是制备出的有机层很薄。重氮盐也被用于将大分子接在基体表面上。基体表面首先用重氮盐处理，然后再用大分子引发剂引发有机物链条的生长。为了得到有机膜，芳香基层提供了连接基体的共价键使得其与大分子之间形成了一个共价连接。这种在重氮盐的基础上进行的表面引发聚合反应的方法可以使用多种单体并在不同的基体表面上进行，并能得到较厚的膜。但是这种方法需要两个步骤，在工业生产中使用较为困难。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺点，本专利技术提供了一种在半导体表面一步法化学接枝有机膜的方法，本专利技术在镀液中加入氢氟酸之后，在没有任何外加仪器的要求下，重氮盐可以直接沉积在硅表面。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，其包括如下步骤：制备化学镀液；将半导体基材置于所述化学镀液中，在0～30℃下进行静置，完成有机膜在半导体基材表面的接枝。作为优选方案，所述半导体基材为单质半导体或化合物半导体。作为优选方案，所述化学镀液中包含表面活性剂、酸、有机单体、重氮盐和氟离子。作为优选方案，所述化学镀液的pH值为0～4。作为优选方案，所述化学镀液中，表面活性剂的浓度为不超过20g/L，有机单体的浓度应为不超过其溶解度，重氮盐的浓度为0.1～10g/L，氟离子的浓度为0.1-8mol/L，酸的加入量以保证化学镀液的pH值不大于3为准。作为优选方案，所述表面活性剂选自十二烷基磺酸钠和硫酸化蓖麻油中的一种或两种。作为优选方案，所述酸选自盐酸、硫酸、乙酸和碳酸中的至少一种。作为优选方案，所述有机单体选自甲基丙烯酸甲酯、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种。作为优选方案，所述重氮盐选自四氟硼酸重氮盐、吡唑重氮内盐、三蝶烯重氮盐中的至少一种。作为优选方案，所述有机膜的厚度为5nm～3μm。本专利技术的原理在于：重氮盐在半导体基材的表面会引发乳浊聚合反应，以此在电极上形成共价的、紧实而稳定的有机膜。这种方法是依靠芳香基引发反应，形成最初的次有机层，然后接着在最初的次有机层的芳香基上出现扩展和链转移。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术的方法中，在F-的作用下，不需要其他的外加设备和温度条件，即可在半导体基材上制备出均一的厚有机膜；2、步骤简单，易于操作，成本较低，适用于半导体领域和工业生产。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术中半导体基材表面接枝的有机膜的模拟示意图；图2为本专利技术中实施例1制备的有机膜截面放大50000倍的SEM照片；图3为本专利技术中实施例2制备的有机膜截面放大50000倍的SEM照片；图4为本专利技术中实施例3制备的有机膜截面放大200000倍的SEM照片。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1本实施例涉及一种在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，具体步骤如下：步骤(1)：将p型，电阻率为50Ω/m的硅片分别在丙酮、酒精、去离子水中各超声清洗10分钟；步骤(2)：配制电解质溶液(即化学镀液)，其中有10g/L的十二烷基磺酸钠，10mol/L的盐酸，10mol/L的丙烯酸，5g/L的吡唑重氮内盐，5mol/L的氢氟酸，pH值为2。步骤(3)：将步骤(1)中的硅片置于步骤(2)中的电解质溶液中5h，温度控制在25℃，无需添加任何仪器，制备的有机膜的模拟结构图如图1所示，测量其截面如图2所示。在F-离子作用下得到了均一的厚膜，膜厚在1μm左右。实施例2本实例涉及一种在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，具体步骤如下：步骤(1)：将p型，电阻率为100Ω/m的砷化镓基材分别在丙酮、酒精、去离子水中各超声清洗10分钟；步骤(2)：配制化学镀液，其中有10g/L的十二烷基磺酸钠，10mol/L的盐酸，5mol/L的羟丙甲丙烯酸甲酯，5g/L的吡唑重氮内盐，5mol/L的氟化钠，pH值为2。步骤(3)：将步骤(1)中的砷化镓基材置于步骤(2)中的电解质溶液中4h，温度控制在23℃，无需添加任何仪器，测量其截面如图3所示。在F-离子作用下得到了均一的厚膜，膜厚在800nm左右。实施例3本实施例涉及一种在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，具体步骤如下：步骤(1)：将n型，电阻率为1000Ω/m的硅片分别在丙酮、酒精、去离子水中各超声清洗10分钟；步骤(2)：配制化学镀液，其中有5g/L的硫酸化蓖麻油，5mol/L的盐酸，5mol/L的甲基丙烯酸三氟乙酯，5g/L的三蝶烯重氮盐，5mol/L的氢氟酸，pH值为3。表面活性剂的浓度为不超过20g/L，有机单体的浓度应为不超过其溶解度，重氮盐的浓度为0.1～10g/L，氟离子的浓度为0.1-8mol/L，酸的加入量以保证化学镀液的pH值不大于3为准。对比例1本实施例涉及一种在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，，具体步骤与实施例1相同，不同之处仅在于：本对比例的电解质溶液中不含有氟离子。该对比例中，由于无氟离子的存在，无法在半导体基材表面形成有机膜，半导体基材表面没有明显变化。对比例2本实施例涉及一种在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，具体步骤与实施例1相同，不同之处仅在于：本对比例的电解质溶液中不含有盐酸。所述电解质溶液的pH值为7。该对比例中，有机物在接枝过程中出现了分解，电解质溶液不稳定，无法进行有效的化学接枝。对比例3本实施例涉及一种在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，具体步骤与实施例1相同，不同之处仅在于：本对比例所述的溶液中不加重氮盐，则有机单体无法在基体表面进行接枝，所以在半导体基体表面无法形成有机膜。本专利技术的原理在于：重氮盐在半导体基材的表面会引发乳浊聚合反应，以此在电极上形成共价的、紧实而稳定的有机膜。这种方法是依靠芳香基引发反应，形成最初的次有机层，然后接着在最初的次有机层的芳香基上出现扩展和链转移。因此，本专利技术的方法中，在F-的作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：制备化学镀液；将半导体基材置于所述化学镀液中，在0～30℃下进行静置，完成有机膜在半导体基材表面的接枝。

【技术特征摘要】
1.一种在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：制备化学镀液；将半导体基材置于所述化学镀液中，在0～30℃下进行静置，完成有机膜在半导体基材表面的接枝。2.如权利要求1所述的在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，其特征在于，所述半导体基材为包括单质半导体或是化合物半导体。3.如权利要求1所述的在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，其特征在于，所述化学镀液中包含表面活性剂、酸、有机单体、重氮盐和氟离子。4.如权利要求1或3所述的在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，其特征在于，所述化学镀液的pH值不大于3。5.如权利要求4所述的在半导体基材表面一步法化学接枝有机膜的方法，其特征在于，所述化学镀液中，表面活性剂的浓度为不超过20g/L，重氮盐的浓度为0.1～10g/L，氟离子的浓度为0.1～8mol/...

【专利技术属性】
技术研发人员：张珊珊，李明，高兰雅，张俊红，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31