Prozess Überblick Polyimidhärtung
Koyo Thermo Systems

Koyo Thermo Systems Co., Ltd. wird in Europa vertreten durch:
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Diffusion   Oxidation   H2-Temperung   Polyimid   Kupfer   low-k   polySilicium   Nitrid   TEOS   BPSG   LPSOG

Koyo Thermo Systems Polyimidhärtung

Viele Prozesse sind für Koyo Thermo Systems Halbleiteröfen verfügbar. Koyo Thermo Systems hat ein Applikationslabor in Tenri, Nara, Japan und ein Anwendungszentrum in Uppsala, Europa, das in Zusammenarbeit mit der Universität Uppsala betrieben wird. Neue Ofentechnologien und Prozesse werden in enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden entwickelt. Koyo Thermo Systems kann des weiteren den Kunden Hilfestellung bei der Lösung von Prozessproblemen geben. Auf dieser Seite diskutieren wir den Polyimidhärtungsprozess, der eine der Spezialitäten Koyo Thermo Systems darstellt. Koyo Thermo Systems ist der Spezialist für die Härtung von Polyimiden.

Anwendung und Chemie

Polyimide sind hochtemperaturbeständige Polymere mit ausgezeichneten mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften. Die Anwendungen in der Mikroelektronik umfassen Pufferschichten, Passivierungsschichten, Bindeschichten und dielektrische Zwischenschichten. Polyimide werden typischerweise flüssig aufgebracht und dann in einem Ofen ausgehärtet. Bei diesem Schritt erhält das Polyimid die gewünschten Eigenschaften. Für die meisten Anwendungen kann das Polyimid lithographisch strukturiert werden.

Die meisten Kunden setzen Polyimid als Haftungsvermittler für das Vergussmaterial und als Pufferschicht ein, um den Ausschuss bei der Verpackung der ICs zu verringern und um spätere, temperaturbedingte Ausfälle zu verhindern. Polyimidbeschichtungen können auch Probleme vermeiden helfen, falls die Verpackung der ICs in einer anderen Fabrik als deren Produktion stattfindet.

Die Polyimidschicht reduziert den Stress im Silicium, der durch die Kapselung hervorgerufen wird und verhindert Risse an den Kanten. Das Polyimid muss unter sehr gleichmäßigen Temperaturbedingungen gehärtet werden um Rissbildung im Polyimid und Farbungleichmäßigkeiten zu verhindern. Eine gleichmäßige Farbe ist wichtig für die Strukturerkennungssysteme, die in der Verpackungstechnik zum Einsatz kommen. Niedrige Sauerstoffwerte sind notwendig, um helles Material und gute Haftung zu erreichen.

Bauelement

Es existieren im Wesentlichen drei Arten von Polyimid:

Chemie der Polyimidhärtung

CLH Ofen

Nicht-photosensitives Polyimid

Nicht-photosensitives Material ist relativ billig und einfach zu handhaben. Spaltprodukte die bei der thermischen Behandlung auftreten sind flüssig und bilden kurzzeitig keine festen Rückstände. Für diesen Polyimidtyp kann unser Reinofen Typ CLH eingesetzt werden. Es existiert eine spezielle Version für Polyimid-Härtung.

Photosensitives Polyimid

Photosensitives Material weist starke Vorteile, wie z.B. höhere Auflösung, geringere Störanfälligkeit in Lithographie-Prozessen und längere Lagerfähigkeit auf. Durch den Einsatz von photosensitiven Polyimiden kann die Zahl der erforderlichen Prozeßschritte von 9 auf 4 reduziert werden. Das ist eine große Einsparung, die die gegenüber einem konventionellen Härtungsofen höheren Anschaffungskosten für einen vertikalen Koyo Thermo Systems Polyimidofen, der für den Einsatz photosensitever Polyimide notwendig ist, kurzfristig rechtfertigt. Durch den Einsatz von Direkt-Ätztechnik können sogar noch drei weitere Prozessschritte eingespart werden.

photosensitives Polyimid
Ester-gebundene Typen sind stabiler als ionische Polyimidtypen und haben eine längere Lagerungslebensdauer. Die Viskosität ist nicht so stark altersabhängig und die erreichbaren Kontraste zwischen belichtetem und unbelichtetem Material sind höher. Die Löslichkleit unbelichteten Materials ist höher.   

Koyo Thermo Systems hat viel Erfahrung mit dem Härten von photosensitivem Polyimid. Gemeinsam mit Asahi wurde speziell für diesen Prozess ein neues  Vertikalofenkonzept entwickelt und mittlerweile konnten >90 Vertikalöfen für diese Anwendung verkauft werden.

Photosensitive Polyimide und insbesondere solche vom Estertyp, die die besten Eigenschaften aufweisen, bilden jedoch leider sehr hartnäckige Abscheidungen an den Ofenwänden aus, die nur sehr schwer wieder zu entfernen sind. Gemeinsam mit einem der größten Hersteller von photosensitivem Polyimide, der Fa. Asahi Chemicals, Japan, hat Koyo Thermo Systems ein spezielles Vertikalofenmodell entwickelt. Spezielle sichern eine exzellente Temperatursteuerung und somit hohe Temperaturgleichmäßigkeiten im Bereich niedriger Temperaturen (350°C - 400°C), wie sie normalerweise für diesen Härtungsprozeß eingestzt werden. Weiterhin installiert Koyo Thermo Systems in diesem Ofen spezielle Quarzteile für diesen Prozess, die die Abscheidung von Nebenprodukten vermeiden. Eine wirksame Absaugung ist ebenfalls notwendig.

Absaugung Polyimidprozess

Der Ofen ist wartungsfrei und die herausragenden Eigenschaften dieses Ofens lassen sich am besten mit unserer langen Referenzliste zufriedener Kunden belegen. Jetzt gibt es ein weiteres Vertikalofenmodell, daß die Prozesse Polyimidhärtung und Wasserstofftemperung in sich vereinigt.

Für die Herstellung guter Polyimidschichten ist ein Sauerstoffgehalt von unter 20 ppm während des Prozesses unabdingbar. In unserem Koyo Ofen können Sauerstoffwerte von unter 8ppm erreicht werden. Diese niedrigen Sauerstoffwerte machen denoch keine Evakuierungstechnik erforderlich! Koyo Thermo Systems hat einen (wesentlich günstigeren) atmospherischen Ofen entwickelt, der die Bedürfnisse des Polyimid-Härtens erfüllt und ausgezeichnete Resultate liefert. Die Messung des Sauerstoffs erfolgt über einen Zirkondioxid-Sauerstoff-Sensor. In folgender Graphik sehen sie das Absinken des Sauerstoffniveaus im Ofen über die Zeit (von rechts nach links, mit mehrfach wechselnder Konzentrationsskala).

Sauerstoffgehalt

Bitte LGO Heizelemente, wenn sie mehr Informationen über Polyimidhärtung bzw. unsere entsprechenden Öfen benötigen. Testläufe mit unseren Öfen können in unserem Applikationslabor in Tenri durchgeführt werden.

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