Polyimide werden durch Polykondensation aus Tetracarbonsäuredianhydriden und Diaminen hergestellt. Für thermisch höchste Beanspruchung sind nur Polyimide geeignet, die aromatische Bausteine in der Polymerkette enthalten. Diese Produkte können wegen der Unlöslichkeit und extrem hoher bzw. fehlender Schmelzpunkte nicht in flüssiger Form verarbeitet werden.
Die Herstellung erfolgt daher in einem 2-Stufen-Verfahren, wobei die erste Stufe sich flüssig verarbeiten lässt und im zweiten Schritt erst zum Polyimid (C) bei hoher Temperatur (in der Schicht „Curing-Prozess“) kondensiert wird. Die Ausgangskomponenten sind aromatische Tetracarbonsäureanhydride wie Pyromellitsäuredianhydrid (1,2,4,5-Benzoltetracarbonsäuredianhydrid) oder Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid und aromatischen Diaminen wie 4,4′-Diaminodiphenylether. Das folgende Schema zeigt die Vorgehensweise:
Schematische Darstellung der Synthese des Polyimids.
Jedoch gibt es für Anwendungen in der Mikroelektronik die Möglichkeit, auf diesen Curing-Prozess zu verzichten. Dazu wurde ein lösliches Polyimid hergestellt.
Durch das Einfügen von OH-Gruppen bei der Synthese gelang es, das Polyimid alkalilöslich zu machen. Durch den Zusatz von lichtempfindlichen Komponenten auf der Basis von Naphthochinondiaziden entsteht ein Resist (SX AR-P 5000/82), der sich unter den üblichen Bedingungen der UV-Lithographie strukturieren lässt. Bei einer Schichtdicke von 1,8 µm beträgt die Empfindlichkeit ca. 100 mJ/cm² (Entwickler AR 300-26, 3 : 2 verdünnt, s. Bild 1). Das Softbake wurde bei 95 °C durchgeführt.
Werden die Strukturen nicht über 150 °C erwärmt, ist ein Removing problemlos möglich. Ab 170 °C beginnt ein chemischer Umwandlungsprozess, der die Strukturen resistent gegen Lösemittel macht. Ein Removing ist dann nicht mehr möglich, dass jedoch bei Hochtemperatur-anwendungen in der Regel auch nicht nötig ist. Jedoch ist ein Removing mit dem starken wässrig alkalischen Remover AR 300-73 nach der Anwendung von hohen Temperaturen möglich. Die Strukturen bleiben bis zu Temperaturen von 400 °C unversehrt.
Strukturen des lichtempfindlichen Polyimides, Schichtdicke 1,8 µm.
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