Mikro-LED-Herstellungssysteme Shin-Etsus entwickelt neuen Ansatz zur Herstellung von Halbleitergehäusesubstraten

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Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.

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Shin-Etsu hat eine innovative Technologie entwickelt, die bei der Herstellung von Halbleitern herkömmliche Interposer überflüssig macht und die Mikrofabrikation von Gehäusesubstraten vereinfacht. Diese Methode integriert komplexe Schaltkreismuster direkt in das Substrat und ermöglicht eine kosteneffiziente Produktion fortschrittlicher Halbleiter mit Chiplet-Technologie.

Das japanische Chemieunternehmen Shin-Etsu hat eine Anlage zur Herstellung von Halbleitergehäusesubstraten mit einer neuen Herstellungsmethode entwickelt, die anschließend zur Herstellung von Mikro-LED-Herstellungssystemen eingesetzt wird. Bei der Anlage handelt es sich um eine Hochleistungsbearbeitungsanlage, die mit einem Excimer-Laser arbeitet und bei der die Dual-Damascene-Methode, die auch bei der Herstellung von Halbleitern am vorderen Ende verwendet wird, auf den Herstellungsprozess von Gehäusesubstraten (Back-End-Prozess) angewendet wird (Shin-Etsu-Dual-Damascene-Methode). Als Ergebnis werden die Funktionen eines Interposers direkt in ein Gehäusesubstrat integriert.Dadurch entfällt nicht nur die Notwendigkeit eines Interposers, sondern es wird auch eine weitere Mikrofabrikation ermöglicht, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht möglich ist. Außerdem werden Kosten und Investitionen gesenkt, da bei der Herstellung des Gehäusesubstrats kein Photoresist-Prozess erforderlich ist.

Ein Chiplet, bei dem Schaltkreise vereinzelt und dann in einem Gehäuse zusammengebaut werden, hat als Technologie zur Senkung der Herstellungskosten von Halbleitern mit höherer Leistung Aufmerksamkeit erregt. Diese Technologie erfordert ein Verfahren, bei dem mehrere Chiplets auf einem Zwischensubstrat montiert und miteinander verbunden werden. Das Zwischensubstrat wird als Interposer bezeichnet.

Mit der Shin-Etsu-Dual-Damascene-Methode ist ein Interposer nicht mehr erforderlich, was den Montageprozess erheblich vereinfacht. Bei dieser Methode werden die Chiplets mit einem Gehäusesubstrat mit Verdrahtungsmustern verbunden, das die gleiche Funktion wie ein Interposer hat. Folglich kann der Montageprozess von fortschrittlichen Halbleitern mit Chiplet-Technologie verkürzt und die Kosten drastisch gesenkt werden.

Die hochentwickelte Mikrofabrikationstechnologie des Geräts ermöglicht es, komplizierte elektrische Schaltkreismuster direkt in jede organische Isolationsschicht eines mehrschichtigen Gehäusesubstrats einzubringen und die Schaltkreise anschließend durch Verkupfern zu bilden. Die Anlage verwendet einen Excimer-Laser als Lichtquelle, um großflächige elektrische Schaltkreismuster in Chargen herzustellen. Die Shin-Etsu-Dual-Damascene-Methode ermöglicht eine weitere Miniaturisierung der Mikrofertigung, die mit der derzeit üblichen semi-additiven Verarbeitungsmethode (SAP) unter Verwendung von Trockenfilmresist nicht erreicht werden kann. Die Laserbearbeitungsanlage kann mit einer Kombination aus einer Fotomaske, die aus großen Shin-Etsu-Fotomaskenrohlingen hergestellt wird, und der einzigartigen Speziallinse eine Fläche von 100 mm im Quadrat oder mehr auf einmal bearbeiten. Die Verarbeitungszeit variiert je nach Größe des Gehäusesubstrats, aber die Zeit, die für die Verarbeitung des Verdrahtungsmusters und der Elektrodenpads benötigt wird, entspricht der Zeit, die für die Verarbeitung von Durchkontaktierungen erforderlich ist. Außerdem hängt die Verarbeitungszeit für die Durchkontaktierung nicht von der Anzahl der Durchkontaktierungen ab. So dauert es beispielsweise etwa 20 Minuten, um auf einem organischen Substrat von 515 mm × 510 mm Gräben von 2 µm Breite und 5 µm Tiefe und Elektrodenpads von 10 µm Durchmesser und 5 µm Tiefe sowie Durchkontaktierungen (oberer Durchmesser 7 µm, unterer Durchmesser 5 µm, Tiefe 5 µm) herzustellen.

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