一种用于使热塑性塑料、尤其是聚酰亚胺致密化以用于与电子电路结合使用，同时产生改进的物理特性和高度的结晶度的方法，所述方法涉及在通常低于玻璃转变温度100℃或更低的温度持续约50至100分钟的时间的变频微波(VFM)处理。所述方法尤其适用于基于BPDA-PPD的聚合物，但是一般也可以适用于具有相同特征的其他有意设计的聚酰亚胺结构。本发明专利技术实现了涉及集成电路的分层结构的形成，所述分层结构具有较小特征尺寸以及高Tg且带有其他优良特性的聚合物外覆层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 专利技术背景
本专利技术涉及用于使热塑性聚合物致密化的装置和方法，并且更具体地涉及用于在 所选基板上产生具有提高的结晶度的致密热塑性膜的方法。
技术介绍
相关技术描述 聚酰亚胺对于微电子行业而言是具有吸引力的材料，因为它们的机械、电气和化 学特性极佳。常规热固化所用工艺时间通常在4至6小时范围；需要放慢温度升降速率以 及在各种温度均延长的维持时间，以便实现缓慢的反应速率、反应副产物和溶剂的除气以 及聚合物链的取向。减少固化这些聚合物所需的处理时间将会增加产量并且减少总体生产 成本。 基于聚酰胺酸的聚酰亚胺（诸如3, 3'，4, 4' -联苯四羧酸二酐（BPDA)与对苯二胺 (pro))对于电子封装应用是合乎需要的，在所述电子封装应用中，低残余应力电介质是必 不可少的。这个聚合物的许多独特特性均归因于其主链（backbone)的刚性以及在固化期 间发生的高度取向性。这种取向对于实现低热膨胀系数（CTE)、形成低应力膜是关键的。 这类聚合物体系的一个明显缺点是固化温度较高（通常为350°C)，这阻碍了它在 许多先进的半导体系统中的使用，其中较小特征尺寸以及对应地减少的扩散距离严重限制 可提供给各种工艺步骤的热预算。例如，最近有篇论文已报道了这种聚合物体系优良的特 性（表1)，但是所有已报道的膜已经在310°C至350°C处理过（无论通过常规烘炉固化、快 速热板固化还是微波固化）。虽然VFM固化明显更快，但是固化温度并未改变，并且在此 范围内的固化温度大大超过许多感兴趣的应用所允许的最大温度。将这些聚合物体系应用 于电子应用的需求可能因以下事实而遇到困难：市售型号BPDA/PH)已存在了 30年以上，然 而使用非常有限。 表1 :通过现有技术方法而得到的典型固化PI2611特性 目标以及优点 本专利技术的目标包括以下内容：提供用于使热塑性膜致密化的改进方法；提供用于 使半导体基板上的热塑性膜致密化的方法；提供用于利用具有改进特性的热塑性膜来涂布 半导体晶片的方法；提供用于制造具有提高的结晶度的热塑性膜的低温工艺；以及，提供 用于在所选基板上以受控取向来产生聚酰亚胺膜的方法。结合附图阅读以下说明，本专利技术 的这些和其他目标及优点将会通过考虑以下说明变得明显。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种用于使热塑性膜致密化的方法包括： 将热塑性塑料以可溶态（solubleform)沉积在所选基板上； 软烘（softbaking)所述膜以去除残余溶剂；以及 在不高于所述热塑性塑料的玻璃转变温度（glasstransitiontemperature)Tg 以下100°C的温度，通过VFM将所述膜固化20至120分钟。 根据本专利技术的另一方面，一种用于制造微电子器件的方法包括： 制备半导体晶片，在所述半导体晶片上带有集成电路； 将热塑性膜以可溶态沉积在所述半导体晶片上； 软烘所述膜以去除残余溶剂；以及 在不高于所述热塑性塑料的玻璃转变温度Tg以下100°C的温度，通过VFM将所述 膜固化20至120分钟。 根据本专利技术的另一方面，一种电子器件包括： 半导体，在所述半导体上具有功能集成电路；以及 在所述半导体上的基本致密的热塑涂层，所述涂层具有在300°C至400°C的范围 内的Tg。【附图说明】 随附本说明书并形成为本说明书部分的附图被包括来图示本专利技术的某些方面。参 考附图中示出的示例性的且因而非限制性的实施方式，将更容易清楚本专利技术的以及随本发 明提供的系统的部件和操作的更清楚的概念，其中相同数字（如果所述数字在多于一个附 图中出现）指示相同元件。附图中的特征不一定按比例绘制。 图1是BPDA-PH)的结构的示意图。 图2示出各种条件下固化的BPDA-PH)膜的模量（modulus)。 图3示出与图2相同的条件下固化的BPDA-PH)膜的硬度。 图4示出在各个时间上通过VFM在200°C固化的BPDA-PH)的亚胺化百分比。 图5示出聚酰亚胺PMDA-0DA的扭结链特性。 图6示出可为线性聚酰亚胺提供双官能聚酰胺酸段的分子的一些替代种类。 图7示出可为聚酰亚胺提供双官能胺的分子的一些替代种类。【具体实施方式】 一般来说，本专利技术提供了用于在足够低的温度使热塑性塑料、尤其是聚酰亚胺致 密化以用于与电子电路结合使用，同时产生改进物理特性和高度的结晶度的方法。本专利技术 尤其适用于基于BPDA-Pro的聚合物，但是在本公开内容中随后将会清楚，这种方法一般也 可以适用于具有相同的特征的其他有意设计的聚酰亚胺结构。 聚合物BPDA-PH) (3, 3'，4, 4' -联苯四羧酸二酐/对苯二胺）是基于聚酰胺酸的聚 酰亚胺，所述聚酰亚胺由HD微系统公司（HDMicrosystems)(新泽西州帕林市起司奎克大 道 250 号，邮编 00859-1241 (250CheesequakeRoad,Parlin，NJ00859-1241))制造并以产 品名称PI2611销售。在高温（>200°C)下，材料经历从其可溶的、聚酰胺酸形态（如从HD 微系统公司获得）至不可溶的、完全亚胺化（imidized)聚合物的转变。所述聚合物的许多 独特特性均归因于其主链的刚性以及在固化期间发生的高度取向性。 当通过常规烘炉方法在所推荐的350°C的温度固化时，显著线性BPDA-PH)的图1 显示取向性和结晶度上的增加（如由模量增加证实）、热膨胀系数的降低以及红外（FTIR) 峰值位移。这些高程度的取向/结晶度在250°C与350°C之间的固化温度， 利用对流加热实现，如表2中所示。在350°C至400°C的温度（高于Tg(340°C))固化，实际 降低CTE并且增加模量，这导致了膜中残余应力急剧增加。这实际上要归因于环至表面的 面内取向的损耗。以高于!；的温度固化典型非线性的聚酰亚胺（像BTDA/0DA/MPD，表3) 并不影响残余应力，因为它们未对齐至表面。 表2 :BPDA-Pro的特性与固化温度（数据来自科本（Coburn)等人，1993年）。 表3 :BPDA-〇DA-MPD的特性与固化温度 申请人展开了一系列的研究，以便确定微波固化是否在大体上较低温度进行， 以在将有用于集成电路应用的范围内处理材料（诸如BPDA-PH))。使用具有5. 65GHz至 7. 0GHz的扫频范围、0. 1秒的扫频速率和200W的功率的MicroCure?2100VFM(北卡罗来纳 州莫里斯维尔市Lambda科技公司（LambdaTechnologies,Morrisville，NC))进行实验。 如以下实例将示出，结果不仅令人惊讶，而且从常规的聚合物理论观点看，实际上是反直觉 的。 实例 PI2611膜在175°C和200°C的温度进行VFM固化达范围从5分钟至120分钟的时 间。以4000rpm将树脂旋涂到硅晶片上，以便获得7μm厚的膜，所述膜随后在130°C软烘2 分钟，以在固化之前移除残余溶剂。图2示出这些样本与烘炉固化样本（350°C和400°C) 相比的杨氏模量。令人惊讶的观察结果是，当在200°C固化60分钟后具有模量突升，此时， 模量实际高于常规烘炉中固化的材料模量。注意，模量在lOOnm至200nm的厚度上通过纳 米压痕方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于使热塑性膜致密化的方法，所述方法包括：将所述热塑性塑料以可溶态(soluble form)沉积到所选基板上；软烘(soft baking)所述膜以去除残余溶剂；以及在不高于所述热塑性塑料的玻璃转变温度Tg以下100℃的温度，通过VFM将所述膜固化20至120分钟。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·L·哈伯德，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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