Новый полимерный материал может усовершенствовать технологии производства и упаковки полупроводниковых кристаллов

Фото с сайта www.rpi.edu.

На этом полученном с помощью сканирующего электронного микроскопа изображении PES при его применении в УФ-импринтной литографии показаны четко сформированные структуры, что демонстрирует потенциал данного материала для новых поколений технологий производства полупроводниковых кристаллов.

Исследователи из Политехнического института Ренсселаер (Rensselaer Polytechnic Institute) и компании Polyset разработали новый недорогой быстровысыхающий полимерный материал, использование которого может привести к существенному сокращению затрат и увеличению эффективности производства полупроводниковых ИС и упаковки компьютерных кристаллов.

Как утверждают исследователи, вместе с увеличением эффективности производства и сокращением затрат традиционного фотолитографического процесса, этот новый материал, названный PES (polyset epoxy siloxane), также должен вызвать к жизни новое, менее затратное поколение технологии наноимпринтной литографии по поверхности кристалла.

«Благодаря этому новому материалу, производители кристаллов смогут исключить несколько этапов из своего процесса производства и упаковки и, в свою очередь, реализовать экономию затрат, – отметил То-Минг Лю, профессор физики из института Rensselaer, контролировавший проведение эксперимента. – PES является более дешевым и надежным материалом».

Широко применяемая технология фотолитографии предусматривает использование сочетания света и химических веществ для создания сложных микро- и наномасштабных структур на мельчайших областях поверхности кремния. Как часть этого процесса, тонкая полимерная пленка – т.н. перераспределительный слой, являющийся критичным для эффективной работы прибора – наносится на полупроводниковую пластину с целью снизить задержку распространения сигнала и защитить кристалл от различных механических воздействий и влияния окружающей среды.

Новый материал PES, разработанный группой Лю и компанией Polyset, является одной из таких тонких полимерных пленок и предоставляет ряд преимуществ по сравнению с описанными выше материалами, обычно используемыми в отрасли производства полупроводниковых приборов. Кроме того, новый материал PES также может быть использован в качестве тонкой полимерной пленки для УФ-технологии наноимпринтной литографии по поверхности кристалла, которая все еще находится на ранних этапах разработки. По словам Лю, последовательное использование PES сначала в традиционной технологии, затем продолжение его применения в процессе академических и отраслевых исследований и постепенный переход к новому поколению изделий облегчит выполнение такого перехода.

«Возможность использования одного материала – нашего нового материала PES – как для фотолитографии, так и для импринт-технологии будет очень привлекательна для производителей, – сказал Лю. – В своей основе наш проект представляет собой фундаментальное исследование, однако он также имеет важные точки приложения в промышленности. Он очень увлекателен».

В настоящее время производители в качестве полимеров для перераспределительных слоев применяют бензоциклобутан и полиимид вследствие их низкой способности к поглощению влаги, термической стабильности, низкой температуры отверждения, малому тепловому расширению, низкой диэлектрической проницаемости и малого тока утечки. По словам Лю, PES имеет значительные преимущества по сравнению с этими материалами, особенно в смысле температуре отверждения и поглощения влаги.

PES отверждается, или высушивается и становится твердым при 165°С, что примерно на 35°С меньше, чем для двух других перечисленных материалов. Как утверждает Лю, необходимость меньшего нагрева непосредственно выливается для производителей в уменьшение суммы накладных расходов. Другим достоинством PES является его малое влагопоглощение – менее 0,2%, что меньше, чем у двух остальных материалов. Кроме того, PES имеет хорошую адгезию к меди и может быть с легкостью сделан менее хрупким в случае необходимости. Все эти качества делают PES многообещающим кандидатом на применение в качестве материала для перераспределительных слоев и УФ импринт-литографии.

«Результаты показывают, что PES реально применять в качестве УФ-отверждаемого резиста как для выполнения перераспределительных слоев в технологии упаковки полупроводниковых кристаллов, так и для микро/наноимпринтной литографии», – отметил соавтор исследования Пей-И Вонг из института Rensselaer.

Как отметил Вонг, помимо фотолитографии и ноноимпринтной литографии по поверхности кристалла PES имеет потенциал для таких применений, как оптоэлектронные приборы, плоскопанельные дисплеи, биотехнологические устройства и MEMS.

Более подробно с исследованиями группы Лю можно ознакомиться на сайте www.rpi.edu/~lut/.

Дополнительная информация и новых материалах PES находится на сайте компании Polyset: www.polyset.com.

Информация с сайта www.rpi.edu.