聚酰亞胺（Polyimide，PI）烘烤固化關鍵技術點

更新時間：2023-05-18

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摘要

PI具有最高的阻燃等級（UL-94），良好的電氣絕緣性能、機械性能、化學穩定性、耐老化性能、耐輻照性能、低介電損耗，且這些性能在很寬的溫度范圍（-269℃-400℃）內不會發生顯著變化，是非常優質高分子材料。

介紹

聚酰亞胺薄膜是目前世界上性能好的薄膜類絕緣材料，在微電子領域應用包括：
● 再分配層的應力緩沖涂層
● 促進成型化合物的粘附性
● 應力緩沖涂層
● 在已完成的 IC 上面的保護性鈍化層
● 集成電路中金屬層之間的低 K 分離器
● 芯片粘接
● 層間電介質
聚酰亞胺通常以液態形式應用，然后熱固化成薄膜或層，以實現所需的特性。精確的溫度均勻性是至關重要的，以避免聚酰亞胺層出現裂縫和顏色變化。顏色的均勻性對裝配中使用的圖案識別系統很重要，在這個過程中的低氧值有助于獲得明亮的材料和良好的附著力。

三種類型的聚酰亞胺：
● 非感光性聚酰亞胺
● 光敏性，離子型聚酰亞胺
● 光敏性，酯類聚酰亞胺

非感光性聚酰亞胺
非感光性聚酰亞胺的成本較低，且易于處理。在熱固化過程中產生的副產品是液體，所以它們通常不會在加工室壁上形成沉積物。為了將聚酰亞胺前體轉化為穩定的聚酰亞胺薄膜，需要在高溫（約 250℃至 450℃）下延長烘烤時間，以實現的亞胺化；它還可以驅除 N-甲基吡咯烷酮（NMP）鑄造溶劑，并使聚合物鏈定向以獲得最佳的電氣和機械性能。

光敏聚酰亞胺
與標準的非光敏聚酰亞胺相比，光敏聚酰亞胺具有簡化加工的優勢，因為它不需要光刻膠。這就減少了加工步驟的數量。對于某些類型的光敏前體，光敏成分可能難以從聚酰亞胺薄膜中演變出來。殘留的光敏聚酰亞胺前體可能會引起比標準聚酰亞胺薄膜中的更大的內部薄膜誘導應力。酯鍵類型比離子類型更穩定，并且有最長的保質期。酯類聚酰亞胺對未暴露區域的溶解性也更好。適當的固化目標過程是：
● 完成亞胺化過程。
● 優化薄膜粘附性能。
● 清除所有殘留的溶劑和無關的氣體，以及移除感光元件。

當溶劑和光敏成分均勻有效地從薄膜中揮發出來時，酰亞胺化過程得到更好的控制。如果胺化速度控制不當，在整個晶圓上會出現局部的機械應力變化，這可能會影響薄膜對基材的附著力。此外，環境中的氧氣會使聚酰亞胺薄膜變暗。當在后續加工過程中使用多個聚酰胺層時，這種薄膜的透明度是至關重要的。對于多層加工，加工順序的對準標記可能會被低透明度的聚酰亞胺薄膜層所遮蓋。

結果與討論

推薦烘箱：
1、高溫無氧烘箱，最高溫度可達到450℃，含氧量控制在100PPM以內，滿足聚酰亞胺高溫無氧烘烤的要求。

450度光刻膠固化烤箱

2、真空高溫烘箱
利用真空烘箱有利于，在負壓環境下使溶劑有效地蒸發，從而降低烘烤時間，同時也滿足無氧的苛刻條件。

芯片半導體專用真空烤箱

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