Исследователи из Политехнического института Rensselaer, Троя, штат Нью-Йорк, и компании Polyset Co., Меканиксвилл, штат Нью-Йорк, разработали недорогой и быстросохнущий полимер, благодаря которому можно будет значительно сократить издержки и повысить эффективность работы в промышленности производства полупроводников и упаковки компьютерных микросхем.

Новый полимер может усовершенствовать процессы производства и упаковки полупроводников.

Исследователи факультета физики и центра интегрированной электроники из политехнического института Rensselaer разработали недорогой быстросохнущий полимер, благодаря которому может появиться возможность значительно сократить издержки и повысить эффективность работы в промышленности производства полупроводников и упаковки для компьютерных микросхем. Выше приводится изображение нового полимера PES (полисетный эпоксидный силоксан), который используется в фотолитографии, полученное при помощи сканирующего электронного микроскопа. Показанные на нем прямые боковые стенки демонстрируют хорошие характеристики материала в области формирования фотоизображений.

Помимо потенциального повышения эффективности и сокращения издержек в традиционных процессах фотолитографии, новый материал под названием полисетный эпоксидный силоксан (PES), также, по словам исследователей, позволит создать новое поколение технологии для более дешевой нанопечатной литографии на микросхемах.

«При помощи этого нового материала производители микросхем смогут сократить процессы производства и упаковки на несколько этапов, что в свою очередь позволит сократить издержки», говорит То-Мин Лю, Профессор физики имени Р.П. Бейкера в институте Rensselaer, осуществлявший наблюдение за исследованием. «PES дешевле и надежнее.”

Изображение, полученное при помощи сканирующего электронного микроскопа, показывает оттиски каналов и двойные узорные структуры, созданные при помощи PES в ходе нового процесса литографии с использованием молекул. Это позволяет оценить потенциал PES в области микросхем.

Исследование профессора Лю было опубликовано в журнале Journal of Vacuum Science and Technology B.

Широко применяемая методика фотолитографии включает в себя использование света и химикатов для создания сложных микро- и наношаблонов на крошечных площадях поверхности кремния. В рамках этого процесса на кремниевую пластину накладывается тонкая полимерная пленка, которую называют перераспределяющим слоем, чтобы уменьшить задержку при движении сигнала и защитить микросхему от различных природных и механических факторов.  Это имеет важное значение для эффективности конечного устройства.

Новый материал PES, разработанный группой Лю и компанией Polyset Co., представляет собой одну из таких тонких полимерных пленок. Он обладает несколькими преимуществами перед материалами, которые преобладают в производстве полупроводников. К тому же, новый материал PES можно использовать и в качестве тонкой полимерной пленки для технологии ультрафиолетовой нанопечатной литографии на микросхемах, которая все еще находится на ранних этапах развития. По словам Лю, постоянное использование микросхем в традиционной технологии, а затем продолжение его использования, когда ученые и промышленность будут тестировать следующее поколение устройств и постепенно переходить на него, позволит облегчить процесс перехода.

«Возможность использовать один и тот же материал — наш новый PES — в фотолитографии и печати будет очень привлекательна для производителей» - говорит Лю. «По сути наш проект представляет собой фундаментальное исследование, но у него есть важные области промышленного применения. Это очень важно».

Сегодня производители обычно используют бензоциклобутен и полиимид в качестве исходных полимеров в производстве перераспределяющих слоев благодаря тому, что они плохо впитывают воды, обладают температурной устойчивостью, низкой температурой отверждения, слабым температурным расширением, низкой диэлектрической постоянной, а также слабым током утечки.

Ряд изображений, полученных при помощи сканирующего электронного микроскопа. На них представлен новый полимер PES, используемый в УФ печатной литографии. Четкий шаблон показывает, что материал можно использовать в технологиях следующего поколения для производства микросхем. Помимо повышенной эффективности и сокращения расходов в процессах традиционной фотолитографии, PES также позволит использовать новое поколение технологии более дешевой нанопечатной литографии на микросхемах.

PES твердеет — или высушивается или становится жестким — при температуре 165°C, что примерно на 35% ниже, чем у двух других материалов. Потребность в более низкой температуре напрямую влечет за собой сокращение накладных расходов производителей, говорит Лю. Другим преимуществом PES является слабое водопоглощение, составляющее менее 0.2%. Это меньше, чем у других материалов. К тому же, PES хорошо скрепляется с медью, и при необходимости ее легко сделать менее хрупкой. Все эти свойства делают PES многообещающим кандидатом для производства перераспределяющих слоев и области ультрафиолетовой печатной литографии.

«Результаты демонстрируют, что PES может использоваться в качестве УФ-отверждаемого резиста как в области изготовления перераспределяющих слоев для упаковок электронных устройств и в области печатной литографии на микро/нано уровне» - говорит Пей-И Ван, ученый-исследователь из Института Rensselaer, соавтор статьи.

Помимо фотолитографии и нанопечатной литографии на микросхемах, PES обладает потенциалом использования в других оптических устройствах, плоских экранах, биотехнологических устройствах и микроэлектромеханических системах, говорит Ван.

Кроме Лю и Ванна соавторами работы являются: Омкарам Наламасу, профессор института Rensselaer в области материаловедения и инженерных наук, который также является техническим директором в компании Applied Materials Inc., Санта-Клара, штат Калифорния; Райат Гошал и Рам Гошал, компания Polyset Co. Inc. Меканиксвилл, штат Нью-Йорк; Чарльз Шейпер, компания Transfer Devices Inc., Санта-Клара, штат Калифорния; и Эндрю Ли, компания Applied Materials.

Проект финансировался при помощи Фонда штата Нью-Йорк в области науки, технологий и инноваций.

Исследование профессора Лю было проведено в Центре интегрированной электроники Института Rensselaer. Работающая в центре многопрофильная группа, состоящая из 50 исследователей и 100 аспирантов, намеревается расширить присутствие электронных устройств в нашей повседневной жизни, и для этой цели ускоряет производство следующего поколения микро- и наноэлектронных устройств и систем. Миссия Центра заключается в построении интегрированных нисходящих и восходящих наноструктур, устройств и систем, предназначенных для применения в информационных и биологических отраслях, а также широкополосной связи. К основным видам деятельности относятся передовые исследования в областях производства схем соединений в масштабе 109, структур объемного соединения, свойств материалов и моделирования процессов, полупроводники и устройства с широкими промежутками, устройства, работающие на терагерцовом уровне, системы формирования изображения, устройства и системы силовой электроники, биочипы.

Об Институте Rensselaer

Политехнический институт Rensselaer был основан в 1824 году, это старейший в стране технологический университет. В нем проводится обучение по направлениям бакалавра, магистра и доктора инженерных наук, естественных наук, информационных технологий, архитектуры, менеджмента, гуманитарных и социальных наук. Программы института включают в себя направления для студентов, аспирантов и работающих специалистов со всего мира. Факультеты Rensselaer известны тем, что находятся на переднем краю исследований, ведущихся в ряде областей, при этом особое внимание уделяется биотехнологиям, нанотехнологиям, информационным технологиям, а также гуманитарным наукам и технологиям в области медиа. Институт известен своими успехами в такой работе как перемещение технологии из лаборатории на рынок, поэтому новые открытия и изобретения помогают людям в их жизни, защищают окружающую среду и способствуют экономическому развитию.

О компании Polyset

Компания Polyset Co. занимается материалами, основанными на передовых технологиях. Философия компании заключается в проектировании полимерных систем в зависимости от потребностей. Компания является лидером рынка по направлениям своих целевых материалов, в частности, она уже много лет является лидером по системам уретановых клеев. Большая часть разработок новой продукции базируется на новых передовых запатентованных материалах, Катализаторах и связанных с ними составах, обеспечивающих функциональность. В рамках этой деятельности компания сосредоточивается на производстве, связанном с пластинами, и изготовлении соединений. Все это включает в себя электронные и оптические упаковочные материалы. К тому же компания разработала уникальные полностью твердые покрытия для применения в промышленности койлкоутинга, которое позволяет не прекратить использование покрытий на основе растворителей. Polyset предлагает различным компаниям, в том числе корпорациям из списка Топ 50, контрактные услуги по производству полимеров, преполимеров, клеев и связанных с ними компонентов.

www.polymery.ru