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电子级PI薄膜在半导体方面及微电子工业的应用

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时间:2019-01-09来源: 点击:1016次

摘要:电子级PI薄膜在半导体及微电子工业领域的应用主要表现在以下几方面:(1)粒子遮挡膜:(2)微电子器件的钝化层和缓冲内涂层(3)多层金属互联电路的层间介电材料等等

PI薄膜应用

电子级PI薄膜在半导体及微电子工业领域的应用主要表现在以下几方面:


(1)粒子遮挡膜:随着集成电路密度和芯片尺寸的不断增大,其抗辐射的性能也更显重要。高纯度的聚酰亚胺涂层膜是一种有效的耐辐射和抗粒子的遮挡材料。在元器件外壳的钝化膜上涂覆50-100 单位的射线遮挡层可防止由微量铀和牡等释放的射线而造成的存储器错误。当然,聚酰亚胺涂覆树脂中含铀物质的含量也要很低,用于256kDRAM的树脂要求铀的含量低于0. 1ppb 。另外,聚酰亚胺优良的机械性可防止芯片在后续的封装过程中破裂。

(2)微电子器件的钝化层和缓冲内涂层

聚酰亚胺作为钝化层和缓冲保护层在微电子工业上应用非常广泛。PI 涂层可有效地阻滞电子迁移、防止腐蚀。PI 层保护的元器件具有很低的漏电流,可增加器件的机械性能,防止化学腐蚀,也可有效地增加元器件的抗潮湿能力。PI 薄膜具有缓冲功能,可有效地降低由于热应力引起的电路崩裂断路,减少元器件在后续的加工、封装和后处理过程中的损伤。虽然聚酰亚胺涂层可有效避免塑封器件的崩裂,但效果与使用的聚酰亚胺材料的性能密切相关。一般地,具有良好粘接性能,玻璃化转变温度高于焊接温度,低吸水率的聚酰亚胺是理想的防止器件崩裂的内涂材料。

(3)多层金属互联电路的层间介电材料

聚酰亚胺材料(主要以PI膜为产品形式)可作为多层布线技术中多层金属互联结构的层间介电材料。多层布线技术是研制生产具有三维立体交叉结构超大规模高密度高速度集成电路的关键技术。在芯片上采用多层金属互联可以显著缩小器件间的连线密度,减少RC 时间常数和芯片占用面积,大幅度提高集成电路的速度、集成度和可靠性。多层金属互联工艺与目前常用的铝基金属互联和氧化物介质绝缘工艺不同,它主要采用高性能聚酰亚胺薄膜材料为介电绝缘层,铜或铝为互联导线,利用铜的化学机械抛光。该技术的主要优点在于利用了铜的高电导和抗电迁移性能、聚酰亚胺材料的低介电常数、平坦化性能以及良好的可制图性能。


(4)光电印制电路板的重要基材

光具有带宽高、密度高、没有电磁干扰(EMI)等优势,因此正逐步用于系统内互连代替电互连。芯片到芯片间的光互连技术是解决这些PCB 板上电互连瓶颈的一个非常有前途的方法。光电印制电路板(EOPCB),作为未来非常具有成长潜力的PCB产品之一,将目前发展得非常成熟的印制电路板加上一层导光层,使得电路板的使用由现有的电连接技术延伸到光传输领域,而这层导光层材料比较理想的选择就是采用含氟聚酰亚胺薄膜。聚酰亚胺的折射率大小可以通过调整共聚物的含氟量,含氟量愈高,含氟聚酰亚胺薄膜折射率愈小,从而调节折射率的大小,所以波导芯层和包层都可以采用聚酰亚胺。目前在欧美、日本等都已开发出这类PI膜,有的已经开始小批量地运用在光电印制电路板制造中。

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