使用液晶树脂的低热膨胀系数（CTE）介电膜制造技术

本发明专利技术的实施例是一种提供具有可控的热膨胀系数（ＣＴＥ）的介电膜材料的技术。形成含有第一液晶组分的第一化合物。将第一化合物压铸成第一膜。该第一膜在磁场或电磁场中被取向为第一方向。使该第一膜在第一温度下固化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及半导体领域，更具体地，涉及半导体材料。
技术介绍
下一代管芯层间介电(ILD)材料是多孔的，并且机械强度不足。为了减小由于封装体材料问的热膨胀系数(CTE)不匹配而引起的ILD上的应力，需要低CTE材料。此外，由于需要通过更窄间隙流过更长距离的材料，因此希望消除或使典型地用于减小CTE的填料浓度(concentration)减到最小。现有的减小CTE并且同时减小或消除填料浓度的技术具有许多缺点。一种技术增大了介电材料的交联密度和/或填料负载。这种技术导致高模量和高粘度，从而导致内聚破坏和粘合失效情况。附图说明参照以下说明和用于图解本专利技术实施例的附图，可以更好地理解本专利技术的实施例。在附图中图1A是说明其中可以实施本专利技术的一个实施例的半导体器件的图图1B是说明根据本专利技术的一个实施例的半导体封装体的图；图2是说明根据本专利技术的一个实施例的介电材料结构的图；图3是说明根据本专利技术的一个实施例的介电材料的另一种结构的图； 图4是说明一种提供根据本专利技术的一个实施例的介电材料的工艺的流程图；图5是说明根据本专利技术的一个实施例的一种环氧树脂的图。具体实施例方式本专利技术的一个实施例是一种提供具有可控热膨胀系数(CTE)的介电膜材料的技术。形成含有第一液晶组分的第一化合物。将第一化合物压铸成第一膜。在磁或电磁场中将第一膜取向为第一方向。在第一温度下固化第一膜。以下的说明中，阐述了大量的具体细节。然而，应当理解本专利技术的实施例可以不使用这些具体细节来实施。在其它实例中，为了避免使该说明不清楚，没有示出公知的电路、结构和技术。本专利技术的一个实施例可以描述为通常表示为流程图、流程表、结构图或方框图的工艺。尽管流程图可能将操作描述为顺序的工艺，但是这些操作中有很多也能够并行地或同时进行。此外，可以重新安排操作顺序。当工艺的操作结束时该工艺终止。工艺可以对应于方法、程序、制造或制备方法等。本专利技术的一个实施例是提供一种具有可控热膨胀系数(CTE)的介电材料。可以通过控制(1)配方中液晶树脂的量；(2)液晶树脂取向的程度，将CTE控制在从一个小的负值到100ppm/℃以上。材料技术解决了当前的低CTE需求并可以升级至具有极低CTE需求的未来封装。此外，由于液晶树脂的弹性模量在除了垂直于取向方向之外的角度中减小了很多，因此介电膜在z方向上表现出低模量，从而相对于封装动作产生的机械稳定性问题变得能复原(resilient)。本专利技术的一个实施例提供可用于多种应用的介电材料。这些应用的例子包括(1)传统衬底构成工艺，包括镀铜、层叠光刻胶、曝光、显影、蚀刻和除去光刻胶，(2)光可定义的介电膜(不必使用光刻胶)，(3)印刷电路板(PCB)制造，和(4)压印(imprinting)。图1A是说明其中可以实施本专利技术的一个实施例的半导体器件100的图。半导体器件100包括衬底层110和两个介电层120及130。衬底层110可以是任意合适的半导体衬底，例如硅。在制造工艺中，可以在衬底上形成器件单元，例如场氧化物、源和漏极。可以在衬底层110上沉积介电层120。作为典型的半导体制造工艺的一部分，可以沉积其它层，例如金属互连、栅极。介电层120可以包括单层膜或多层膜。如图1A所示，三层膜122、124和126可以形成介电层120。各层膜122、124和126在选定的磁场方向上可以具有不同的CTE。可以在衬底层110的表面下方形成介电层130。其可以是任选的，并且可以提供附加的保护或其它功能。类似于介电层120，介电层130可以包括单层膜或多层膜。如图1所示，其可以包括三层膜132、134和136。类似于介电层120，各层膜132、134和136在选定的磁场方向上可以具有不同的CTE。可以根据本专利技术的一个实施例来构成介电层120和130中的任意一个，以使其具有可控的CTE。CTE可以具有低的值。每个层120和130中的多层膜在具有合适的磁场强度、时间、温度和磁场方向的磁场或电磁场中可以在不同方向上取向。通过选择适当的磁场强度值、时间、温度和方向，可以得到可控的CTE值。该膜可以由包括具有图2和3所示的通式结构的单体的化合物或材料制成。图1B是说明根据本专利技术的一个实施例的半导体封装体140的图。封装体140可以是倒装芯片封装体。然而，也可以想到使用任意其它类型的封装体。封装体140包括封装衬底145和管芯150。封装体衬底145可以是任意合适的封装衬底、陶瓷或有机物，例如标准FR4、高级环氧树脂(例如双马来酰亚胺三嗪)和柔性电路衬底。封装衬底145典型具有低热膨胀系数(CTE)。管芯150可以是任意的半导体管芯。它可以包括集成电路(例如处理器、存储器)、器件、组件等。底层填料155可以是将芯片的整个表面结合到衬底上的粘合剂。它典型为环氧树脂。管芯150可以具有焊块(bump)160。可以使用任意合适类型的焊块，例如受控塌陷芯片连接(C4)、电镀焊块、凸块(stud bump)等。焊块160可以提供到衬底145的导电和导热通路。它们还可以用于提供管芯至衬底145的机械安装的部分，及用作缓解衬底和板之间的机械应力的短导线(lead)。衬底145可以包括介电层165、迹线和通道170、和内层板(substrate core)175。介电层165可以具有与本专利技术一个实施例提供的内层板175相匹配的可控CTE。迹线和通道170可以提供到衬底的接触和电路径。内层板175可以由任意合适的材料制成，例如环氧树脂。图2是说明根据本专利技术的一个实施例的介电材料的结构200的图。该结构200包括液晶部分210、两个均标记为“X”的单元(element)222和224，和(CH2)n。液晶部分210可以是类似棒状液晶组分。两个X单元222和224中的每一个可以独立地选自氧、羰基、羧基、氧基羰基、和胺构成的组。(CH2)n中的整数n可以介于1和20之间。由结构200形成的单体可以具有大约低于200℃的熔点。图3是说明根据本专利技术的一个实施例的介电材料的另一种结构300的图。该结构300可以包括液晶部分310、两个单元X 322和324，(CH2)n和两个单元Y 332和334。液晶部分310可以是类似棒状液晶组分。两个单元X和Y322、324、332和334中的每一个可以独立地选自氧、羰基、羧基、氧基羰基、和胺构成的组。(CH2)n中的整数n可以介于2和20之间。由结构300形成的单体也可以具有大约低于200℃的熔点。由结构200和300形成的介电材料还可以加入添加剂，例如溶剂、一种或多种催化剂、一种或多种填料、和其它添加剂例如本领域技术人员公知的增粘剂、脱模剂、着色剂、稳定剂、阻燃剂和类似的添加剂。在本专利技术的一个实施例中，可以将如上所述形成的介电材料压铸成膜并由磁场或电磁场定向，然后用来制备衬底。采用溶剂作为稀释剂来促进膜形成和液晶树脂的取向也是有用的。在本专利技术的另一个实施例中，介电材料可以被压铸成膜，层叠到衬底上，由磁场或电磁场来确定取向，同时在通常高于树脂熔点的高温下固化，然后用于制备衬底。可以在使所用的任意溶剂干燥之前，并在固化期间、在铸膜上进行介电膜的磁或电磁取向。可以通过磁或电磁强度、时间、温度、和磁场或电磁场的取向来控制液晶树脂取向的程度，其可能会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：形成含有第一液晶组分的第一化合物；把该第一化合物压铸成第一膜；在磁场或电磁场中使该第一膜取向为第一方向；以及在第一温度下固化该第一膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-6-25 10/876,5081.一种方法，包括形成含有第一液晶组分的第一化合物；把该第一化合物压铸成第一膜；在磁场或电磁场中使该第一膜取向为第一方向；以及在第一温度下固化该第一膜。2.如权利要求1所述的方法，还包括向该第一化合物添加至少一种添加剂。3.如权利要求2所述的方法，其中添加该添加剂包括添加催化剂、粘结剂、增粘剂、脱模剂、阻燃剂、稳定剂、和着色剂中的至少一种添加剂。4.如权利要求1所述的方法，还包括在该第一化合物中添加填料。5.如权利要求1所述的方法，还包括将该第一膜层叠到衬底上。6.如权利要求1所述的方法，其中形成该第一化合物包括形成包括棒状液晶组分、选自氧、羰基、羧基、氧基羰基、和胺构成的组中的单元，以及(CH2)n的第一化合物，n是从1到20。7.如权利要求1所述的方法，其中形成该第一化合物包括形成包括棒状液晶组分、独立地选自氧、羰基、羧基、氧基羰基、和胺构成的组中的第一和第二单元，以及(CH2)n的第一化合物，n是从2到20。8.如权利要求1所述的方法，还包括形成含有第二液晶组分的第二化合物；把该第二化合物压铸成第二膜；在磁场或电磁场中使该第二膜取向为第二方向；以及形成至少包括该第一和第二膜的多层。9.如权利要求8所述的方法，还包括在第二温度下固化该多层。10.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二温度中的至少一个高于所述第一和第二化合物之一的熔点。11.一种介电层，包括由含有第一液晶组分的第一化合物压铸成的第一膜，该第一膜在磁场和电磁场中被取向为第一方向并在第一温度下固化。12.如权利要求11所述的介电层，其中该第一膜包括添加至该化合物的至少一种添加剂。13.如权利要求12所述的介电层，其中该至少一种添加剂包括催化剂、粘结剂、增粘剂、脱模剂、阻燃剂、稳定剂、和着色剂之一。14.如权利要求11所述的介电层，其中该第一膜还包括添加至该第一化合物的填料。15.如权利要求11所述的介电层，其中将该第一膜层叠到衬底上。16.如权利要求11所述的介电层，其中该第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：小詹姆斯C马塔亚巴斯，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]