Polymere für hochdichte Verdrahtung

Si-TSV (200 µm Tiefe) gefüllt mit einem spin-on Polymer (BCB)

Polymere werden als stressabsorbierende Schichten sowie als Isolations- und Dielektrikumsschichten im Wafer Level Packaging (WLP) oder Sensorpackaging eingesetzt. Sie können hierbei einlagig als Passivierung oder mehrlagig für Dünnfilmverdrahtungen abgeschieden werden. Am Fraunhofer IZM ist hierfür eine breite Palette von Polymeren verfügbar:

  • Polyimide (PI)
  • Benzocyclobutan (BCB)
  • Polybenzoxazol (PBO)
  • Epoxy
  • Acrylate

Die meisten dieser Polymere liegen als photo-sensitive Formulierungen vor, die sich mit Standard UV-Lithographie strukturieren lassen. Andere Strukturierungsverfahren sind Plasma- oder Lasertechniken.

Die Polymere liegen meist als sogenannte Precursor (teil-polymerisiert) vor, die in organischen Lösemitteln gelöst sind. Zum Aufbringen dieser Materialien sind manuelle oder voll-automatische Spincoater für verschiedene Wafergrößen (bis 300 mm) am Fraunhofer IZM verfügbar. Sprühbelackung wird bei hohen Topographien verwendet. Für sogenannte Trockenfilme (Dry Film) sind Laminatoren am Institut verfügbar.

Die Polymerisation erfolgt gewöhnlich thermisch. Hierzu sind Stickstofföfen mit Heiztemperaturen bis zu 450°C vorhanden.

Die Dünnfilmpolymere können für kundenspezifische Anwendungen getestet werden, auf Wunsch auch in enger Abstimmung mit dem Materiallieferanten. Die Schichten können auch hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften charakterisiert werden, wie z.B. die Messung von E-Modul, thermischer Ausdehnungskoeffizient, mechanische Spannung, Bruchdehnung, Wasserdurchlässigkeit, Wasseraufnahme, Adhäsion zu verschiedenen Werkstoffen, Messung des Polymerisationsgrades über FT-IR, Aushärteprofile über DSC und Messung der elektrischen Eigenschaften wie Durchschlagsfestigkeit, dielektrische Konstante und Verlustfaktor bei verschiedenen Frequenzen.

Für das Polymer BCB wird am Fraunhofer IZM auch eine umfangreiche Literaturdatenbank geführt.