Обработка полиимида (PI)
Нанесение, отверждение и травление фоточувствительного полиимида.
Обзор услуг
Полиимид — рабочий полимерный диэлектрик в MEMS и корпусировании. Tg > 350°C, εr ≈ 3.2–3.5.
GINECHIP предлагает полный сервис обработки PI — фото и нефото. От подготовки поверхности до финальной инспекции.
Материалы PI и варианты обработки
Фоточувствительный PI — серия HD-4100
Негативный, водопроявляемый PI. HD-4100: разрешение > 1:1, Tg > 350°C.
Фоточувствительный PI — HD-8820
Позитивный PI. HD-8820: 2–3 мкм L/S, влагопоглощение < 0.5%.
Нефоточувствительный полиимид
Термопластичный и термореактивный PI. Стабилен до 500°C.
Адгезионное промотирование и подготовка поверхности
Адгезионные промоутеры AP3000/VM-652. Дегидратация 150°C. O₂-плазма.
Технологический процесс
Подготовка поверхности
Дегидратация (150°C, 5 мин, N₂). O₂-плазма. Адгезионный промоутер (AP3000/VM-652).
Спин-коатинг PI
Динамическое дозирование. Многоступенчатый спин. Цель 1–50 мкм/слой.
Мягкая сушка (предварительная)
Сушка 90–120°C (фоточувствительный) или 120–150°C (нефоточувствительный). Контроль скорости.
Фотолитография
УФ (i-line, 365 нм) 200–500 мДж/см². PEB 50–80°C. TMAH 0,26N. Или hard mask + сухое травление.
Плазменная очистка и инспекция
O₂-плазма (100–200 Вт). Оптическая микроскопия. Измерение CD.
Жёсткая сушка (финальное отверждение)
Программная сушка в N₂. 25→200°C, 30 мин → 350–375°C, 60 мин. 4–6 ч. Усадка 30–50%. Имидизация >98% (FTIR).
Требования к качеству
| Параметр | Целевая спецификация | Метод измерения |
|---|---|---|
| Равномерность толщины плёнки | ±3% по пластине (1σ) | Спектроскопическая рефлектометрия / эллипсометрия |
| Разрешение via (фоточувствительный) | 3–10 мкм в зависимости от толщины | РЭМ поперечного сечения / оптическая микроскопия |
| Угол боковой стенки | 45–70° (позитивный), 60–85° (негативный) | РЭМ поперечного сечения |
| Шероховатость поверхности (Ra) | < 2 нм после отверждения | АСМ (5×5 мкм) |
| Степень имидизации | > 98% | FTIR (отношение C=O / C-N) |
| Адгезия | 5B (без отслоения) | Решетчатый тест (ASTM D3359) |
| Пробивное напряжение | > 250 В/мкм | Постоянное нарастающее напряжение, Au-электрод |
| Остаточное напряжение | < 35 МПа (растяжение) после отверждения | Кривизна пластины (уравнение Стони) |
Спецификации для стандартной обработки PI на 100–200 мм пластинах. Возможны индивидуальные требования.
Профиль отверждения и контроль имидизации
Термоотверждение — критический этап. PAA → PI через циклодегидратацию. Контролируемый нагрев 2–3°C/мин.
FTIR-контроль имидизации > 98%. Низкотемпературные рецепты 200–250°C для HD-4100.
Вскрытие via и patterning контактов
Фоточувствительный PI: via 3–>50 мкм через UV. Нефоточувствительный: hard mask + RIE.
O₂-плазма (100–200W) очистка дна via. SEM-контроль.
КЛЮЧЕВЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ
Пассивация MEMS
PI — стандартная пассивация MEMS. 2–10 мкм.
Буферный слой напряжений
В flip-chip и WLP буферный слой PI (10–20 мкм) разделяет напряжения из-за несоответствия КТР между кремниевым кристаллом и органической подложкой, улучшая надежность паяных соединений при термоциклировании.
Диэлектрик RDL
В RDL для Fan-Out WLP PI служит межслойным диэлектриком и финальной пассивацией. Несколько слоев PI (3–5 мкм) с переходными отверстиями между слоями Cu RDL.
Корпусирование на уровне пластины
PI широко используется как диэлектрический и структурный материал в WLCSP. Обеспечивает изоляцию, служит паяльной маской и поглощает термомеханические напряжения.
Контроль процесса спин-коатинга
Равномерность толщины PI определяется скоростью вращения, объемом дозирования, вязкостью и условиями окружающей среды. Наши спин-коатеры поддерживают контроль атмосферы растворителя и автоматическое удаление краевого валика (EBR).
Для толстых пленок PI (> 20 мкм) применяются многократные циклы покрытие-сушка. Каждый подслой получает частичную мягкую сушку. Общая толщина до 50 мкм без межслойного расслоения.
Совместимость с подложкой и адгезия
Адгезия PI к подложке — наиболее частая причина отказов. Наш протокол: (1) дегидратация, (2) органосилановый адгезионный промоутер (AP3000, VM-652), (3) O₂-плазменная активация.
Адгезия проверяется методом решетчатого надреза (ASTM D3359), минимум класс 5B. Дополнительно: PCT и термоудар.
Готовы интегрировать PI в процесс?
Сообщите материал PI, толщину, геометрию via и спецификации — рецепт и КП за 24 ч.