RU2692373C1 - Method of producing dielectric layer based on polymer coating in microelectronics products - Google Patents
Method of producing dielectric layer based on polymer coating in microelectronics products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2692373C1 RU2692373C1 RU2018128409A RU2018128409A RU2692373C1 RU 2692373 C1 RU2692373 C1 RU 2692373C1 RU 2018128409 A RU2018128409 A RU 2018128409A RU 2018128409 A RU2018128409 A RU 2018128409A RU 2692373 C1 RU2692373 C1 RU 2692373C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymer
- solution
- dielectric layer
- layer
- substrate
- Prior art date
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 4
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 79
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 4
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 3
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 3
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000009718 spray deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013599 spices Nutrition 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/36—Successively applying liquids or other fluent materials, e.g. without intermediate treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/01—Manufacture or treatment
- H10D48/04—Manufacture or treatment of devices having bodies comprising selenium or tellurium in uncombined form
- H10D48/043—Preliminary treatment of the selenium or tellurium, its application to foundation plates or the subsequent treatment of the combination
- H10D48/046—Provision of discrete insulating layers
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Заявленное изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к способам получения диэлектрического слоя межслойной изоляции определенной толщины на основе полимерного покрытия в изделиях микроэлектроники.The claimed invention relates to the field of microelectronics, and in particular to methods for producing a dielectric layer of interlayer insulation of a certain thickness based on a polymer coating in microelectronics products.
Из уровня техники известен способ формирования толстых полимерных слоев методом нанесения раствора на горизонтально расположенную поверхность, покрытую тонким слоем того же материала (см. SU1556521 опубл. 20.08.1988)(1). В данных методе на дозу раствора действуют силы поверхностного натяжения и тяжести, под действием которых происходит постепенное сглаживание неровностей рельефа и растекание раствора по поверхности. Для нанесения раствора необходимо использовать внешнюю нагрузку, например, использовать центрифугирование. The prior art discloses a method of forming thick polymer layers by applying a solution on a horizontally disposed surface covered with a thin layer of the same material (see SU1556521 publ. 08/20/1988) (1). In this method, the effect of surface tension and gravity on the dose of the solution, under the action of which there is a gradual smoothing of the irregularities of the relief and the spreading of the solution over the surface. For the application of the solution, it is necessary to use an external load, for example, to use centrifugation.
Недостатком данного метода является невозможность получения при однократном нанесении равномерных по толщине толстых слоев полимера. Недостатком метода (1) также является возможность неполного растекания раствора по поверхности в результате медленного центрифугирования, или, в обратном случае, при быстром центрифугировании – образование излишка раствора на краю пластины.The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining with a single application of a uniform thickness of thick polymer layers. The disadvantage of method (1) is also the possibility of incomplete spreading of the solution over the surface as a result of slow centrifugation, or, in the opposite case, with rapid centrifugation, the formation of excess solution on the edge of the plate.
Наиболее близким по технической сущности является способ формирования толстых полимерных слоев методом нанесения нескольких тонких слоев раствора на горизонтально расположенную поверхность (см. RU2144472, опубл. 20.01.2000) (2). В данном методе для получения толстопленочного слоя желаемой толщины центрифугированием за один раз наносят слой, имеющий заданную толщину, и затем подвергают его сушке и термообработке. Затем на основном тонкопленочном слое, неоднократно выполняя вышеописанную операцию формируют толстопленочный слой, состоящий из нескольких тонкопленочных слоев. The closest in technical essence is a method of forming thick polymer layers by applying several thin layers of a solution on a horizontal surface (see RU2144472, publ. 01/20/2000) (2). In this method, to obtain a thick-film layer of desired thickness by centrifuging, a layer having a predetermined thickness is applied at one time and then subjected to drying and heat treatment. Then, on the main thin film layer, repeatedly performing the above operation, form a thick film layer consisting of several thin film layers.
Недостатком метода (2) является образующаяся граница раздела с соответствующими граничными поверхностями двух тонкопленочных слоев. Также, недостатком данного метода является необходимость проведения сушки и термообработки после нанесения каждого тонкопленочного слоя.The disadvantage of method (2) is the formed interface with the corresponding boundary surfaces of two thin-film layers. Also, the disadvantage of this method is the need for drying and heat treatment after the application of each thin film layer.
Техническим результатом заявленного способа является формирование толстого полимерного слоя заданной толщины из раствора с одновременным улучшением качества поверхности формируемого толстого полимерного слоя и равномерности толстого полимерного слоя по площади поверхности.The technical result of the claimed method is the formation of a thick polymer layer of a given thickness from a solution with a simultaneous improvement in the surface quality of the formed thick polymer layer and the uniformity of the thick polymer layer over the surface area.
Заявленный технический результат достигается за счет создания способа получения диэлектрического слоя на основе полимерного покрытия в изделиях микроэлектроники, включающего подготовку поверхности нанесения, нанесение толстого покрытия, термообработку для удаления растворителя и летучих продуктов реакции, причём нанесение покрытия из раствора полимера проводят последовательно в два этапа: на первом этапе раствор полимера наносят центрифугированием, а на втором – постадийным ультразвуковым (УЗ) спеевым нанесением, причем на первом этапе применяют раствор полимера большей концентрации и вязкости, чем на втором.The claimed technical result is achieved by creating a method of obtaining a dielectric layer based on a polymer coating in microelectronic products, including preparing the application surface, applying a thick coating, heat treatment to remove solvent and volatile reaction products, and the coating from the polymer solution is carried out sequentially in two stages: In the first stage, the polymer solution is applied by centrifugation, and in the second, by stepwise ultrasonic (US) application by spice, and first step apply a higher concentration and viscosity of a polymer solution than the second.
Вышеуказанные цели и преимущества настоящего способа станут более очевидными при описании со ссылками на сопроводительные изображения и схемы, на которых:The above objectives and advantages of this method will become more apparent when describing with reference to the accompanying images and diagrams, on which:
фигура 1 – полимерный слой, сформированный комбинированным 2-х стадийным методом в разрезе;figure 1 is a polymer layer formed by the combined 2-stage method in the section;
фигура 2 – схематичное изображение движения сопла со спреевым конусом относительно подложки (вид сбоку), где 1 – спреевый конус, 2 – сопло, 3 – направление движения сопла со спреевым конусом;figure 2 - a schematic representation of the movement of the nozzle with a spray cone relative to the substrate (side view), where 1 - spray cone, 2 - nozzle, 3 - direction of movement of the nozzle with spray cone;
фигура 3 – схематичное изображение траектории движения сопла со спреевым конусом относительно подложки (вид сверху), где 1 – вращающаяся с заданной скоростью подложка, 2 – конус спрея, 3- сопло установки УЗ-спреевого нанесения, 4 – направление движения сопла относительно подложки, 5 – направление вращения подложки;figure 3 - a schematic depiction of the trajectory of the nozzle with a spray cone relative to the substrate (top view), where 1 is the substrate rotating at a given speed, 2 is the spray cone, 3 is the nozzle of the ultrasonic spray installation, 4 is the direction of the nozzle movement relative to the substrate, 5 - the direction of rotation of the substrate;
фигура 4 – схематично изображенная последовательность технологических операций, отражающая сущность изобретения;figure 4 is a schematic depicted sequence of technological operations, reflecting the essence of the invention;
фигура 5 – слой полимера (лак АД-9103 ИС ТУ 6-19-247-84) без различимой границы раздела, сформированный комбинированным методом, описанным ранее;figure 5 is a polymer layer (varnish AD-9103 IS TU 6-19-247-84) without a distinguishable interface formed by the combined method described earlier;
фигура 6 – слой полимера (лак АД-9103 ИС ТУ 6-19-247-84) с различимой границей раздела, сформированный послойным нанесением;figure 6 is a polymer layer (varnish AD-9103 IS TU 6-19-247-84) with a distinct interface formed by layer-by-layer application;
фигура 7 – изображение эффекта расслоения по границы раздела слоев полимера;figure 7 - image of the effect of stratification along the boundary of the layers of the polymer;
фигура 8 – Изображение поверхности слоя полимера, сформированного комбинированным методом, описанным ранее без промежуточной термообработки, расчетная толщина слоя составляет 100 мкм;figure 8 - Image of the surface of the polymer layer formed by the combined method described previously without an intermediate heat treatment, the calculated layer thickness is 100 μm;
фигура 9 – Изображение спреевого конуса в процессе работы установки УЗ-спреевого нанесения.figure 9 - Image of spray cone in the process of installation of ultrasonic spray application.
Способ получения диэлектрического слоя (межслойной изоляции) определенной толщины в изделиях микроэлектроники на основе полимерного покрытия осуществляется следующим образом. Комбинированный метод получения толстого полимерного слоя представляется собой 2-х стадийную последовательность операций нанесения полимерных покрытий из растворов различной концентрации и вязкости методами центрифугирования и УЗ-спреевого нанесения. На примере лака АД-9103 ИС, для метода центрифугирования содержание сухого остатка в растворе составляет 12,5-14 %, а для метода УЗ-спреевого нанесения производят разбавление изначального раствора (12,5-14% сух. остатка) в пропорции 1:3 или 1:4 для получения приемлемой (для установки нанесения) вязкости раствора. The method of obtaining the dielectric layer (interlayer insulation) of a certain thickness in the products of microelectronics based on polymer coating is as follows. The combined method of obtaining a thick polymer layer is a 2-step process of applying polymer coatings from solutions of different concentrations and viscosities by centrifuging and ultrasonic spray deposition. On the example of varnish AD-9103 IC, for the centrifuging method, the dry residue content in the solution is 12.5-14%, and for the ultrasonic spray application method, the initial solution is diluted (12.5-14% dry) in a ratio of 1: 3 or 1: 4 to obtain acceptable (for the installation of the application) the viscosity of the solution.
Общая толщина слоя полимерного покрытия Hсл рассчитывается по формуле:The total thickness of the polymer coating layer H SL is calculated by the formula:
, где where
Толщина слоя H1, полученного центрифугированием:The thickness of the layer H 1 obtained by centrifugation:
где v – вязкость раствора, b – коэффициент, величина которого приблизительно равна 2, w – частота вращения, t* – время растекания (составляет приблизительно несколько секунд);where v is the viscosity of the solution, b is a coefficient whose value is approximately equal to 2, w is the frequency of rotation, t * is the spreading time (is approximately a few seconds);
Толщина слоя H2, полученного методом УЗ-спреевого нанесения:The thickness of the layer of H 2 obtained by the method of ultrasonic spray deposition:
где K – коэффициент (от 0 до 1), характеризует количественную характеристику общего объема раствора попадающего на подложку, c – концентрация раствора в %, V – объем раствора в мм3, S – площадь подложки в мм2.where K is a coefficient (from 0 to 1), characterizes the quantitative characteristic of the total solution volume falling on the substrate, c is the solution concentration in%, V is the solution volume in mm 3 , S is the substrate area in mm 2 .
На подготовленную неподвижную подложку, установленную на держатель в центрифуге, в центр из дозатора наносится исходный раствор, вязкостью не более 52000 сПз и методом центрифугирования при скорости вращения необходимой для полного и равномерного распределения по поверхности (для полиимидов с содержанием сухого остатка 12,5-14% скорость вращения 500-1000 об/мин) с получается покрытие толщиной H1, затем методом УЗ-спреевого нанесения на вращающуюся со скоростью 1-5 об/мин подложку наносится выравнивающий слой полимера, вязкостью не более 50 сП и толщиной 5-10 мкм и предварительно проходит мягкую сушку в свете ИК-лампы при температуре, не превышающей 40°C. Дальнейшее наращивание слоя H2, проходит циклами нанесения по 8-12 мкм УЗ-спреевым методом нанесения и мягкой сушки в свете ИК-лампы. При формировании полимерного слоя из всех материалов, кроме светочувствительных, проводят подогрев подложки и мягкую сушку в свете инфракрасной лампы. Коэффициент К, характеризующий количественную характеристику общего объема раствора, попадающего на подложку, обусловлен образованием спреевого конуса, который движется в процессе нанесения вместе с соплом от начальной точки к конечной, находящихся в области краев подложки.On the prepared stationary substrate installed on the holder in a centrifuge, the initial solution is applied to the center of the dispenser with a viscosity of not more than 52,000 centipoise and a centrifuging method with a rotational speed necessary for complete and uniform distribution over the surface (for polyimides with a dry matter content of 12.5-14 % rotational speed 500-1000 rpm) a coating of thickness H 1 is obtained, then an ultrasonic spray application is applied to the substrate rotating at a speed of 1-5 rpm with a leveling layer of polymer with a viscosity of not more than 50 cP and a thickness of 5-10 microns thick and pre-passes soft drying in the light of an IR lamp at a temperature not exceeding 40 ° C. Further growth of the layer of H 2 , runs cycles of application of 8-12 μm by the ultrasonic spray method of application and soft drying in the light of the IR lamp. When a polymer layer is formed from all materials except photosensitive materials, the substrate is heated and mildly dried in the light of an infrared lamp. The coefficient K, which characterizes the quantitative characteristic of the total volume of the solution falling on the substrate, is due to the formation of a spray cone, which moves in the process of application together with the nozzle from the starting point to the end, located in the region of the edges of the substrate.
Регулирование площади основания спреевого конуса возможно путем изменения скорости потока газа, проходящего через сопло. Коэффициент К зависит от начальной и конечной точки нанесения материала, а также от площади основания конуса спрея. Варьирование размера капли, попадающей на подложку из сопла, и стабильность спреевого конуса достигается изменением мощности ультразвука. Для формирования диэлектрических слоев, толщиной более 50 мкм используется циклы нанесения 25-35 мкм с последующей конвективной сушкой. Полная полимеризация покрытия проводится после всех циклов нанесения и является последним звеном в цикле термообработки.Regulation of the area of the base of the spray cone is possible by changing the flow rate of the gas passing through the nozzle. The coefficient K depends on the starting and ending point of the deposition of the material, as well as on the area of the base of the spray cone. The variation of the size of the drop falling on the substrate from the nozzle, and the stability of the spray cone is achieved by varying the power of ultrasound. For the formation of dielectric layers with a thickness of more than 50 microns, application cycles of 25-35 microns are used, followed by convective drying. Full polymerization of the coating is carried out after all application cycles and is the last link in the heat treatment cycle.
Примером использования предлагаемого способа может служить формирование толстого полимерного слоя на основе полиимида на подложке из кремния или нитрида алюминия.An example of the use of the proposed method is the formation of a thick polymer layer based on polyimide on a substrate of silicon or aluminum nitride.
В центр специально подготовленной подложки (методика подготовки поверхности подложки не уточняется ввиду того, что полимерные слои могут быть нанесены на разные поверхности, например, как промежуточные диэлектрические слои или как слой диэлектрика непосредственно на подложке), установленную в держатель центрифуги из дозатора подается 5 мл материала (лак АД-9103 ИС ТУ 6-19-247-84, содержание сухого остатка в растворе составляет 12,5-14%) и вращается в течении 1 минуты при скорости 1000 об/мин. После остановки центрифуги сразу делается 1 проход спреевого нанесения и сушка в свете ИК-лампы 30 минут. Далее делается необходимое количество проходов (повторений) спреевого нанесения для достижения необходимой толщины слоя полимера. В данном случае, для полиимида толщиной более 50 мкм, необходимо использовать промежуточную термообработку в термошкафу со ступенчатым нагревом.The center of a specially prepared substrate (the method of preparing the surface of the substrate is not specified due to the fact that polymer layers can be deposited on different surfaces, for example, as intermediate dielectric layers or as a dielectric layer directly on the substrate), installed in the centrifuge holder from the
Далее процесс формирования слоя полнее описан со ссылкой на сопроводительные изображения (фигуры).Further, the process of forming a layer is described more fully with reference to the accompanying images (figures).
На фиг. 1 изображен нанесенный 2-х стадийным методом полимерный слой толщиной Hсл. Формирование слоя происходит последовательно, а именно на подготовленную неподвижную подложку (функциональное или технологическое жесткое основание) со сформированной структурой или без нее, в центр, дозируется раствор, вязкость которого не превышает 52000 сП, далее методом центрифугирования создается слой 1 стадии толщиной H1. Толщина слоя H1 рассчитывается по формуле, описанной ранее. Затем на вращающуюся подложку с сформированным слоем ультразвуковым (УЗ)-спреевым методом из раствора вязкостью не более 50 сП наносится слой стадии 2, толщиной H2. Суммарная толщина диэлектрического слоя составляетFIG. 1 is applied 2-step method the polymer layer thickness H slab. The formation of the layer takes place sequentially, namely, on the prepared fixed substrate (functional or technological rigid base) with or without the formed structure, a solution is dispensed in the center, the viscosity of which does not exceed 52,000 cP, then a
. .
На фиг. 2 схематично изображено движение сопла установки УЗ-спреевого нанесения (2) с образовавшимся спреевым конусом (1) относительно подложки, с уже сформированным методом центрифугирования слоем 1 стадии, в указанном направлении (3) при виде сбоку. Сопло начинает и заканчивает движение и нанесение вне зоны подложки, что имеет влияние на значения коэффициента К в формуле расчета толщины слоя 2 стадии. Ширина конуса спрея зависит от скорости потока газа, проходящего через сопло. При увеличении скорости потока газа, проходящего через сопло, площадь основания конуса спрея увеличивается, тем самым так же влияя на общее количество материала, попадающее на поверхность подложки и, как следствие, влияя на коэффициент К. На стабильность конуса спрея основное влияние производит мощность источника ультразвука. В зависимости от вязкости наносимого материала при неправильной мощности источника ультразвука в процессе могут возникать такие явления, как образование крупных капель или образование «вспененых» включений, приводящих к дефектам на поверхности и структуре слоя 2 стадии. Для получения качественного слоя необходим оптимальных подбор характеристик системы давление подачи-скорость потока газа-мощность ультразвука для наносимого материала определенной вязкости.FIG. 2 schematically shows the movement of the nozzle of the installation of ultrasonic spray application (2) with the resulting spray cone (1) relative to the substrate, with a
На фиг. 3 схематично изображено движение сопла установки УЗ-спреевого нанесения (3) с образовавшимся спреевым конусом (2) относительно подложки (1), вращающейся в определенном направлении (5) со скоростью 1-10 об/мин с уже сформированным методом центрифугирования слоем 1 стадии, в указанном направлении (4) при виде сверху. Скорость вращения подложки выбирается такой, чтобы распределения материала по поверхности было равномерным и при этом не образовывалось скопления материала на краю пластины. Далее вращение подложки сохраняется при сушке в свете инфракрасной (ИК)-лампы необходимое время. Необходимо учитывать то, что при нанесении материала на подложку не круглой формы значение коэффициента К будет тем ниже, чем меньше площадь фигуры относительно площади описываемой окружности для этой фигуры.FIG. 3 schematically shows the movement of the nozzle of the ultrasonic spray application (3) with the formed spray cone (2) relative to the substrate (1) rotating in a certain direction (5) at a speed of 1-10 rpm with a
На фиг. 4 изображена последовательность основных операций технологического процесса, отражающая сущность способа формирования толстого полимерного покрытия. В зависимости материала подложки, материала и состояния ее поверхности, проводят подготовку поверхности под нанесение полимера, как пример обработка кремниевой пластины с сформированной проводящей структурой в диметилформамиде и нанесение промоутера адгезии на поверхность перед формированием слоя полиимида. Время между операцией подготовки поверхности и формированием слоя не должно превышать 30 минут, в противном случае операцию подготовки поверхности необходимо повторить. Далее производится дозирование и центрифугирование из раствора, описанное для фиг. 1. Затем в течении 1 минуты, до начала активного выхода растворителя из сформированного слоя 1 стадии производится формирование слоя УЗ-спреевым нанесением, описанное для фиг. 2 и фиг. 3. Получение необходимой толщины слоя полимера достигается изменением количества проходов спрея. За один проход формируется слой до 15 мкм. Между проходами и после последнего используется мягкое подсушивание в свете ИК-лампы с температурой нагрева поверхности не более 40оС. Далее проводится термообработка подложки с нанесенным толстым слоем полимера. Необходимо учитывать то, что для полиимидов, для получения толстых слоев (толщина боле 50-60 мкм) с равномерной и гладкой поверхностью, нужно проводить промежуточную термообработку без имидизации.FIG. 4 depicts a sequence of basic operations of the technological process, reflecting the essence of the method of forming a thick polymer coating. Depending on the material of the substrate, the material and the state of its surface, the surface is prepared for polymer deposition, as an example, processing a silicon wafer with a formed conductive structure in dimethylformamide and applying an adhesion promoter to the surface before forming a polyimide layer. The time between the operation of surface preparation and the formation of the layer should not exceed 30 minutes, otherwise the operation of surface preparation must be repeated. Next, the dosing and centrifugation from the solution, described for FIG. 1. Then within 1 minute, prior to the beginning of the active exit of the solvent from the formed layer of the 1st stage, a layer is produced by ultrasonic spray coating, described for FIG. 2 and FIG. 3. Obtaining the required thickness of the polymer layer is achieved by changing the number of spray passes. In one pass, a layer of up to 15 microns is formed. Between passes and after the last drying is used in the light of soft infrared lamp heating surface temperature not exceeding 40 C. Then heat treatment is carried out with a substrate coated with a thick layer of polymer. It is necessary to take into account the fact that for polyimides, in order to obtain thick layers (more than 50-60 microns thick) with a uniform and smooth surface, it is necessary to perform an intermediate heat treatment without imidization.
На фиг. 5 показано изображение слоя полимера (лак АД-9103 ИС ТУ 6-19-247-84), полученное с помощью растрового электронного микроскопа, сформированного комбинированным методом, описанным ранее. На изображении видно, что слой полимера, находящийся на кремниевой подложке не имеет границы раздела. Слой полимера толщиной приблизительно 29 мкм сформирован комбинированным методом в две стадии, где первая стадия – нанесение центрифугированием при скорости вращения 1000 об/мин продолжительностью 90 секунд, а вторая стадия – УЗ-спреевое нанесение полимера при вращении 1 об/мин и свете ИК-лампы.FIG. 5 shows an image of a polymer layer (lacquer AD-9103; IC TU 6-19-247-84), obtained using a scanning electron microscope, formed by the combined method described earlier. The image shows that the polymer layer on the silicon substrate has no interface. A polymer layer approximately 29 microns thick is formed by a combined method in two stages, where the first stage is the application by centrifugation at a rotation speed of 1000 rpm for 90 seconds, and the second stage is ultrasonic spray application of the polymer during rotation of 1 rpm and the light of an IR lamp .
На фиг. 6 показано изображение слоя полимера (лак АД-9103 ИС ТУ 6-19-247-84), полученное с помощью растрового электронного микроскопа, сформированного послойным нанесением. В данном случае нанесение материала производилось послойным методом с помощью центрифугирования при скорости вращения 1000 об/мин в течение 1 минуты. Между нанесениями слой подвергается сушке и термообработке. На изображении видно, что есть четкая границы между первым и вторым слоем полимера.FIG. 6 shows an image of a polymer layer (lacquer AD-9103; IC TU 6-19-247-84), obtained using a scanning electron microscope, formed by layering. In this case, the application of the material was carried out layer-by-layer by centrifuging at a rotation speed of 1000 rpm for 1 minute. Between the application, the layer is dried and heat treated. The image shows that there is a clear boundary between the first and the second polymer layer.
На фиг. 7 показано изображение произошедшего расслоения, полученное с помощью растрового электронного микроскопа. Данный слой полимера получен методом послойного нанесения, описанным для фиг. 6. Общая толщина слоя полимера составляет приблизительно 72 мкм. На изображении видно, что расслоение происходит по границе между слоями.FIG. 7 shows the image of the delamination that occurred using a scanning electron microscope. This polymer layer was obtained by the layer deposition method described for FIG. 6. The total thickness of the polymer layer is approximately 72 microns. The image shows that delamination occurs along the boundary between the layers.
На фиг. 8 представлено изображение поверхности слоя полимера, нанесенного на кремниевую подложку. Полимерный слой сформирован комбинированным методом, но без промежуточной термообработки, необходимость которой также указывалась ранее в случае, если расчетная толщина полимерного слоя превышает 60 мкм. В данном случае расчетная толщина слоя составляет 100 мкм. Слой полимера с расчетной толщиной 100 мкм сформирован комбинированным методом в две стадии, где первая стадия – нанесение центрифугированием при скорости вращения 1000 об/мин продолжительностью 90 секунд, а вторая стадия – многопроходное УЗ-спреевое нанесение полимера при вращении 1 об/мин и свете ИК-лампы. В процессе сушки, растворитель из раствора, нанесенного на поверхность, выходит слишком быстро, создавая поверхность полимерного слоя, показанную на изображении.FIG. 8 shows the image of the surface of a polymer layer deposited on a silicon substrate. The polymer layer is formed by a combined method, but without an intermediate heat treatment, the need for which was also indicated earlier if the calculated thickness of the polymer layer exceeds 60 microns. In this case, the calculated layer thickness is 100 microns. A polymer layer with a design thickness of 100 μm is formed by a combined method in two stages, where the first stage is the application by centrifugation at a rotation speed of 1000 rpm for 90 seconds, and the second stage is a multi-pass ultrasonic spray application of the polymer during rotation of 1 rpm and IR light -lamps. In the drying process, the solvent from the solution deposited on the surface comes out too quickly, creating the surface of the polymer layer shown in the image.
На фиг. 9 показано изображение спреевого конуса в процессе работы установки УЗ-спреевого нанесения. В данном случае через сопло подается раствор полимера на основе Лака АД-9103 ИС ТУ 6-19-247-84.FIG. 9 shows the image of the spray cone during the operation of the ultrasonic spray installation. In this case, through the nozzle is fed a solution of a polymer based on Varnish AD-9103 IS TU 6-19-247-84.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128409A RU2692373C1 (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Method of producing dielectric layer based on polymer coating in microelectronics products |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128409A RU2692373C1 (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Method of producing dielectric layer based on polymer coating in microelectronics products |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2692373C1 true RU2692373C1 (en) | 2019-06-24 |
Family
ID=67038133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018128409A RU2692373C1 (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Method of producing dielectric layer based on polymer coating in microelectronics products |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2692373C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2144472C1 (en) * | 1998-11-03 | 2000-01-20 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Method for creating thick-film layer in microinjection device |
WO2008030474A2 (en) * | 2006-09-08 | 2008-03-13 | Krogman Kevin C | Automated layer by layer spray technology |
US20080175996A1 (en) * | 2007-01-23 | 2008-07-24 | Commissariat A L'energie Atomique | Method for depositing a polymer layer on a surface of a support comprising at least a recessed zone |
EP3316324A1 (en) * | 2015-06-25 | 2018-05-02 | Kabushiki Kaisha Nihon Micronics | Secondary battery manufacturing method |
-
2018
- 2018-08-03 RU RU2018128409A patent/RU2692373C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2144472C1 (en) * | 1998-11-03 | 2000-01-20 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Method for creating thick-film layer in microinjection device |
WO2008030474A2 (en) * | 2006-09-08 | 2008-03-13 | Krogman Kevin C | Automated layer by layer spray technology |
US20080175996A1 (en) * | 2007-01-23 | 2008-07-24 | Commissariat A L'energie Atomique | Method for depositing a polymer layer on a surface of a support comprising at least a recessed zone |
EP3316324A1 (en) * | 2015-06-25 | 2018-05-02 | Kabushiki Kaisha Nihon Micronics | Secondary battery manufacturing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5609995A (en) | Method for forming a thin uniform layer of resist for lithography | |
US6407009B1 (en) | Methods of manufacture of uniform spin-on films | |
US5925410A (en) | Vibration-enhanced spin-on film techniques for semiconductor device processing | |
US6436851B1 (en) | Method for spin coating a high viscosity liquid on a wafer | |
US5554567A (en) | Method for improving adhesion to a spin-on-glass | |
JP4745358B2 (en) | Spin coating method and spin coating apparatus | |
US6530340B2 (en) | Apparatus for manufacturing planar spin-on films | |
CN104952704B (en) | The forming method of coating | |
US5298288A (en) | Coating a heat curable liquid dielectric on a substrate | |
US9170496B2 (en) | Method of pre-treating a wafer surface before applying a solvent-containing material thereon | |
US6946407B2 (en) | Method for pretreating a substrate prior to application of a polymeric coat | |
US6849293B2 (en) | Method to minimize iso-dense contact or via gap filling variation of polymeric materials in the spin coat process | |
US5646071A (en) | Equipment and method for applying a liquid layer | |
US6225240B1 (en) | Rapid acceleration methods for global planarization of spin-on films | |
US6317642B1 (en) | Apparatus and methods for uniform scan dispensing of spin-on materials | |
US6974600B2 (en) | Method and apparatus for coating a photosensitive material | |
US6387825B2 (en) | Solution flow-in for uniform deposition of spin-on films | |
RU2692373C1 (en) | Method of producing dielectric layer based on polymer coating in microelectronics products | |
US6033589A (en) | Method for depositing a coating layer on a wafer without edge bead formation | |
US7435692B2 (en) | Gas jet reduction of iso-dense field thickness bias for gapfill process | |
JPH0780384A (en) | Fluid coating device | |
JP2812755B2 (en) | Manufacturing method of cylindrical coated body | |
US6410080B1 (en) | Method for forming a liquid film on a substrate | |
US11387099B2 (en) | Spin coating process and apparatus with ultrasonic viscosity control | |
JP2002299337A (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device |