CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH


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Geförderte Projekte: 37


Entwicklung eines innovativen SprayCoating-Beschichtungsverfahrens sensitiver polymerer Schichten (SpraySens)


Ergebnisse im Projekt „SpraySens„
Ergebnisse im Projekt „SpraySens„

Projektidee

Das Projekt „SpraySens„ mit einer zweieinhalbjährigen Laufzeit (01.09.2007-28.02.2010) hatte zum Hauptinhalt die Entwicklung eines SprayCoating-Verfahrens für polymerbasierte sensitive Schichten als Alternative zum gegenwärtig eingesetzten SpinCoating-Verfahren.
Grundidee und Zielstellung des Projektes ist die Strukturierung der sensitiven Polymerschicht über eine Schattenmaske mittels SprayCoating. Die Schattenmaske übernimmt hierbei die Funktion des „Datenträgers„ für die Strukturierung, ähnlich wie die Chromschablone beim fotolithografischen Strukturierungsprozeß. Damit werden wesentliche Rationalisierungseffekte durch Wegfall einer fotolithografischen Ebene erreicht.
Im Projektantrag wurden daher folgende grundsätzliche Zielstellungen formuliert:

  • Entwicklung von physikalischen Zusammenhängen des Sprühprozesses von polymeren Schichten für Schichtdicken von 500 bis 1000 nm
  • Technische und technologische Verfahrensentwicklung mit den vorhandenen und weiterzuentwickelnden Ausrüstungen
  • Verfahrensentwicklung mit Implementierung in einem Halbleiterprozess am Beispiel kapazitiver Transducer (hybrider Streufeldkondensator).

Kundennutzen

Die Polymerbeschichtung mittels SprayCoating wurde entwickelt und im Vergleich zum SpinCoating-Verfahren bewertet. Am Beispiel des HSFK05, eines monolithisch integrierten hybriden Streufeldkondensators, wurde der Nachweis der Prozeßintegration des SprayCoating-Verfahrens mit feuchtesensitivem Polymer (SX AR-P 5000/80.11) in einem LSI-CMOS-Prozess erbracht.

Im Rahmen der Projektarbeiten zum SprayCoating sensitiver Schichten ist ein solcher Entwicklungsstand erreicht, der eine Prozessintegration in einem LSI-CMOS-Prozess ermöglicht. Damit wurden wesentliche Voraussetzungen geschaffen, um im CiS neue einsatzspezifische Sensoren zu fertigen sowie Dienstleistungen auf diesem Sektor anzubieten.
Insbesondere konnte mit den Projektergebnissen die technologische Plattform zur Polymerstrukturierung im CiS für Wafer und Module (z.B. vereinzelte Chips im Leiterplatten-Nutzen des AVT-Prozesses) erweitert bzw. komplettiert werden. Damit wurden neue Schnittstellen entwickelt, die eine direkte Polymerstrukturierung im Waferverbund sowie für Module nach dem Waferprocessing ohne fotolithografische Strukturierung ermöglichen.
Die Ergebnisse der Projektarbeit wurden im Technologiemodul „Polymerstrukturierung„ zusammengefasst und stehen zur Erschließung neuer Anwendungsfelder über die Generierung von gemeinsamen Applikationsprojekten zwischen CiS und potentiellen Anwendern/Nutzern zur Verfügung.
Die im Projekt entwickelten und getesteten Polymere wurden ausschließlich auf Basis chemisch unbedenklicher Rohstoffe hergestellt (safer components).

Im „SpraySens„-Projekt wurde u.a. folgendes Know-how erarbeitet:

  • Prozeßtechnologie zur Strukturierung von feuchtesensitivem Polymer in einem LSI-CMOS-Prozess
  • Designrules für Schatten- und Sputtermasken
  • Entwicklung einer Justier- und Positioniertechnologie für Schattenmasken
  • Prototypenlösung für Versuchsaufbauten im Leiterplatten-Nutzen zum SprayCoating sensitiver Schichten
  • Regime zur Anprobe und Testung neuer Polymermaterialien

Ausblick

Innerhalb der Projektlaufzeit wurde ein renomiertes KMU auf dem Gebiet der Temperatur- und Feuchtesensorik gefunden, welches Interesse an den wissenschaflich-technischen Ergebnissen und einer Zusammenarbeit zeigte. Es wurde begonnen, gemeinsame Versuchsreihen zum SprayCoating durchzuführen.
über das Projektziel hinaus wurde erstmalig ein direkt photostrukturierbares Polyimid-Photoresist-System (SX AR-P 5000/82.7) der Firma Allresist GmbH mit Erfolg angeprobt.
Mit dem Projekt „SpraySens„ wurden die technischen Voraussetzungen sowie die verfahrenstechnischen Bedingungen der Polymerstrukturierung geschaffen und somit die Erschließung neuer Anwendungsfelder für Nischen- und Sonderlösungen vorbereitet.
Die bisherigen Präparationen wurden auf 4„ Wafern durchgeführt. Im Rahmen von perspektivischen Weiterentwicklungen ist die übertragung auf größere Waferdurchmesser und Formate zu integrieren.
Damit ergeben sich für interessierte Kunden und potentielle Anwender, insbesondere für KMU, neue Möglichkeiten der Zusammenarbeit.

Für die weitere Forschungstätigkeit und Projektarbeit im CiS können folgende Teilergebnisse aus dem „SpraySens„-Projekt genutzt werden:

  • Herstellung von speziellen Liftmasken als Ein- und Zweilagensysteme für unterschiedliche Strukturierungsaufgaben
  • Justier- und Positioniertechnologie für Schattenmasken zur selektiven Materialabscheidung, insbesondere für Edelmetalle und metallische Mehrfachschichten
  • Anwendung des Technologiemoduls „Polymerstrukturieung„ für CMOS-kompatibles Processing von Wafern und Modulen
  • übertragung der F/E-Ergebnisse auf alternative Polymermaterialien und Substrate

Stand: 09.11.2011
Projektdaten aktualisiert: 02.11.2010

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