СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СКВОЗНЫХ ОТВЕРСТИЙ С ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ НА ФОЛЬГИРОВАННЫХ ПОЛИИМИДНЫХ ПЛЕНКАХ С АДГЕЗИВНЫМ ПОДСЛОЕМ Российский патент 2024 года по МПК H05K3/06 H05K3/26 H05K3/42 

Изобретение относится к способу вскрытия контактных площадок в производстве полупроводниковых систем, печатных плат или шлейфов, изготавливаемых на основе полиимидной пленки.

В качестве прототипа принят способ производства полупроводниковых систем на полиимидном основании, где в качестве раствора травления используют раствор, содержащий в мас. %: моноэтаноламин - 20,4-71,26, щелочь - 30-50, тетраметиламмоний гидрат или тетрабутиламмоний гидрат - 10-14, воду - остальное, а травление незащищенных участков пленки осуществляют при температуре 100±5°С (патент РФ №2295846, Н05К З/26).

Недостатком известного способа является вскрытие достаточно крупных площадок, которое идет по времени травления адгезивного слоя. Данный способ при уменьшении диаметра отверстий проводит к отслоению медной фольги в ходе травления.

Целью изобретения является способ получения сквозных отверстий с высокой плотностью на фольгированных полиимидных пленках с адгезивным подслоем, предотвращающий отслаивание медной фольги от адгезионного слоя структуры.

Техническая сущность способа получения сквозных отверстий с высокой плотностью на фольгированных полиимидных пленках с адгезивным подслоем заключается в том, что способ получения сквозных отверстий с высокой плотностью на фольгированных полиимидных пленках с адгезивным подслоем, где в качестве раствора травления используют раствор, содержащий в мас. %: моноэтаноламин - 20,4-71,26, щелочь - 30-50, тетраметиламмоний гидрат или тетрабутиламмоний гидрат - 10-14, вода - остальное, отличающийся тем, что травление проводится путем частой промывки образца в концентрированной серной кислоте при температуре 30-36°С, с последующей промывкой в дистиллированной воде той же температуры, что и травитель, с проведением визуального контроля изменения цвета полиимидной пленки на просвет с оранжевого до желтого, а дальнейшее травление полиимидного слоя проводится в моноэтаноламине с добавлением 10% КОН, при температуре 85-90°С с периодическим контролем процесса вскрытия отверстий.

В процессе травления диэлектрических слоев приходится сталкиваться с таким неприятным явлением как отслаивание медной фольги от адгезионного слоя структуры. Наиболее часто это проявляется при температурах травления порядка 50°С, в связи с этим было принято решение понижать температуру травления, несмотря на то, что увеличивается время травления.

Признано неэффективным травление с использованием только времени и температуры травления. Более успешным оказался подход периодического контроля прозрачности вытравливаемых отверстий на просвет, по изменению цвета проходящего через отверстие и исчезновению размытости изображения, наблюдаемого через отверстия структуры. Для этого структура периодически извлекалась из травителя, промывалась дистиллированной водой, находящейся при той же температуре, что и травитель, для снижения возможных механических напряжений при изменении температуры образца.

В предлагаемом способе травление проводят не по времени, а путем частой промывки образца с вымыванием продуктов реакции, приводящим к расклиниванию зоны травления и отслоению фольги. Способ позволяет отказаться от предварительного набухания адгезивного слоя. Дополнительно ведется визуальный контроль по изменению цвета пленки на просвет с оранжевого до желтого.

Осуществление способа

Пример 1. В качестве состава для травления использовали раствор, содержащий в мас. %: моноэтаноламин - 20,4-71,26, щелочь - 30-50, тетраметиламмоний гидрат или тетрабутиламмоний гидрат - 10-14, вода - остальное

Методом фотолитографии формировали систему отверстий 70 мкм, с шагом 140 мкм на медной фольге. После вскрытия отверстий в медном слое и промывке образца от продуктов травления меди производили травление открывшегося адгезионного слоя в концентрированной серной кислоте, с последующей промывкой в дистиллированной воде той же температуры, что и травитель, с проведением визуального контроля изменения цвета полиимидной пленки на просвет с оранжевого до желтого, а дальнейшее травление полиимидного слоя проводили в моноэтаноламине с добавлением 10% КОН, при температуре 85-90°С с периодическим контролем процесса вскрытия отверстий.

На основании проведения испытаний была установлена оптимальная температура в интервале 30-36°С.

Время травления 15 с, с последующей промывкой в 30% серной кислоте при той же температуре.

Травление концентрированной серной кислотой привлекательно тем что раствор прозрачный и в ходе травления видно, как меняется интенсивность его окраски, а также не наблюдается агрессивного воздействия по отношению к медной фольге.

На основании проведения испытаний была установлена оптимальная температура в интервале 30-36°С. Контроль только времени и температуры травления оказался недостаточно эффективным. Более успешным оказался подход периодического контроля прозрачности вытравливаемых отверстий на просвет, по изменению цвета проходящего через отверстие и исчезновению размытости изображения, наблюдаемого через отверстия структуры.

Из материала, показавшего лучшую устойчивость к отслоению фольги, оказалось возможным изготовить тестовые структуры с полностью протравленным диэлектрическим слоем (на данном этапе отрабатывалось изготовление структур с активной областью 10*10 мм², с отверстиями диаметром 60-80 мкм и шагом 150-350 мкм).

Таким образом, предлагаемый способ удаления адгезива при производстве полупроводниковых систем на основе фольгированного полиимида обеспечивает чистоту и точность размеров и форм контактных площадок при низких температурах, обеспечивая меньшее испарение растворов, т.е. большую их стабильность и работоспособность. Применение такого решения позволило резко снизить процент брака на этапе травления адгезионного слоя.

Способ допускает возможность изготовления перфорированных пленок для GEM-структур из фольгированных полиимидных пленок с эпоксидно-каучуковым подслоем отечественного производства.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу вскрытия контактных площадок на фольгированной полиимидной фольге, и может быть использовано в производстве полупроводниковых систем, печатных плат или шлейфов, изготавливаемых на основе полиимидной пленки. Получение сквозных отверстий с высокой плотностью на фольгированных полиимидных пленках с адгезивным подслоем является техническим результатом, который обеспечивается тем, что раствор травления содержит, мас.%: моноэтаноламин - 20,4-71,26, щелочь - 30-50, тетраметиламмоний гидрат или тетрабутиламмоний гидрат - 10-14, вода - остальное, при этом травление проводится путем частой промывки образца в концентрированной серной кислоте при температуре 30-36°С, с последующей промывкой в дистиллированной воде той же температуры, что и раствор травления, с проведением визуального контроля изменения цвета полиимидной пленки на просвет с оранжевого до желтого, после чего дальнейшее травление полиимидного слоя проводят в моноэтаноламине с добавлением 10% КОН при температуре 85-90°С и периодическом контроле процесса вскрытия отверстий.

Способ получения сквозных отверстий с высокой плотностью на фольгированных полиимидных пленках с адгезивным подслоем, где в качестве раствора травления используют раствор, содержащий, мас. %: моноэтаноламин - 20,4-71,26, щелочь - 30-50, тетраметиламмоний гидрат или тетрабутиламмоний гидрат - 10-14, вода - остальное, отличающийся тем, что травление проводится путем частой промывки образца в концентрированной серной кислоте при температуре 30-36°С, с последующей промывкой в дистиллированной воде той же температуры, что и травитель, с проведением визуального контроля изменения цвета полиимидной пленки на просвет с оранжевого до желтого, а дальнейшее травление полиимидного слоя проводится в моноэтаноламине с добавлением 10% КОН, при температуре 85-90°С с периодическим контролем процесса вскрытия отверстий.