[發明專利]聚酰亞胺圖形化薄膜制備用聚合固化裝置及制備方法

在審

• 申請號: 202110133909.4
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112786496A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 王新;蔣振雷
• 申請（專利權）人: 杭州晶通科技有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張超

本發明公開了一種聚酰亞胺圖形化薄膜制備用聚合固化裝置，包括腔體，腔體上有能夠和外界完全隔絕的可封閉門，腔體側壁內預埋了若干冷卻循環水管，腔體內設有升降臺，升降臺上設有晶圓支架，晶圓支架沿垂直方向設有多個能夠單獨對晶圓進行加熱的加熱盤，腔體上還設有氮氣進口、氣壓檢測裝置、溫度檢測裝置和真空泵，溫度檢測裝置為溫度傳感器，且溫度傳感器的檢測方向沿斜下的方向朝向任一晶圓支架上的加熱盤。本發明還公開了此種聚酰亞胺圖形化薄膜的制備方法。采用本發明的設計方案，通過真空梯度熱處理法來完成聚酰亞胺薄膜的聚合固化，使得光刻后圖形化的聚酰亞胺薄膜仍然能保持規整的立體形貌。

技術領域

本發明涉及半導體封裝技術領域，特別是一種聚酰亞胺圖形化薄膜制備用聚合固化裝置及制備方法。

背景技術

伴隨著半導體芯片封裝的高度集成化和小型化、便攜化的發展趨勢，對封裝布線的密度要求越來越高，為了在相同的封裝面積上能有密度更高的布線，則布線的線寬和線距需要大幅減小。在先進封裝領域，布線的線寬與線距常常會縮小至2～5um甚至更小。

在半導體芯片先進封裝中(例如晶圓級封裝、扇出型封裝)，布線層由圖形化的聚酰亞胺介電層以及在填充鑲嵌在其中的金屬構成，聚酰亞胺介電層圖形化的精度和密度決定了布線層的密度。因此，在工藝制程中，保持聚酰亞胺介電層圖形化的完整性至關重要。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有的聚酰亞胺圖形化薄膜制備方法是通過直接升溫并降溫是現在圖形固化，會導致已經圖形化了的薄膜的立體形貌產生些許變形，改變圖形化薄膜形貌的完整性，進一步在進行高密度封裝即布線間距比較小的時候，會極大地限制封裝布線的密度，從而影響封裝的小型化的完整性的問題。

技術方案：為解決上述問題，本發明提供以下技術方案：

一種聚酰亞胺圖形化薄膜制備用聚合固化裝置，包括腔體，腔體上有能夠和外界完全隔絕的可封閉門，腔體側壁內預埋了若干冷卻循環水管，腔體內設有升降臺，升降臺上設有晶圓支架，晶圓支架沿垂直方向設有多個能夠單獨對晶圓進行加熱的加熱盤，腔體上還設有氮氣進口、氣壓檢測裝置、溫度檢測裝置和真空泵，溫度檢測裝置為溫度傳感器，且溫度傳感器的檢測方向沿斜下的方向朝向任一晶圓支架上的加熱盤。

同時設置與氮氣發生器連接的氮氣進口和真空泵是為了能夠在制備過程中維持動態真空平衡。

采用斜下的方式進行溫度檢測是因為如果采用水平方式進行溫度檢測，就無法獲知整個晶圓厚度方向的完整溫度，只能了解到晶圓厚度方向上某個對應水平面的溫度，無法提供準確的晶圓溫度區間，故此處進一步地采用紅外溫度傳感器，是因為紅外線波長較長，具有更好的穿透性。

進一步地，所述溫度傳感器為紅外溫度傳感器。

進一步地，氮氣進口連接氮氣生成器，氮氣生成器、氣壓檢測裝置和真空泵連接到同一個控制裝置。

進一步地，溫度檢測裝置、冷卻循環水管和加熱盤連接到控制裝置。

進一步地，所述溫度傳感器的檢測方向和水平面夾角為45°。

進一步地，所述控制裝置為89C51單片機。

采用相同的控制裝置，是為了能夠進行對同一個腔體中的晶圓狀態進行統一的氣壓和溫度調整。

一種聚酰亞胺圖形化薄膜的制備方法，包括以下步驟：

1)機械手將多個晶圓夾持并輸送到腔體內的各加熱盤上；

2)關閉可封閉門，對腔體進行抽真空，使得腔體內氣壓達到mTorr量級的真空狀態；

3)以0.5～4℃/s的速度對腔體進行升溫，加熱到80℃；

4)腔體內保持80℃的狀態下60～600s；