Characterization and inkjet printing of organic polymers for applications in semiconductor industry

Abstract

Inkjet-Technologie ist eine innovative, digitale und kostengünstige Methode für die Herstellung von gedruckter Elektronik. Obwohl Inkjet-Verfahren als eher exotisch in der Welt der Halbleiter gelten, eröffnen die Implementierung sowie die Entwicklung von Inkjet-Verfahren neue technische Möglichkeiten in der Halbleiterfertigung. Mit dieser kontaktlosen Drucktechnologie können funktionelle Eigenschaften bedarfsgesteuert erzeugt werden. Nahezu alle Materialklassen, wie Keramiken, Metalle, Polymere und organische Moleküle können als Funktionsmaterialen eingesetzt werden. Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung von Inkjet-Verfahren für die Abscheidung von funktionellen Materialien in der Halbleiterfertigung. Die untersuchten Funktionsmaterialien sind organischen Polymere (z.B. Wachse, sogenannte Hotmelt-Systeme), Acrylate und Polyimide sowie organisch gecoatete Kupfernanopartikel. Diese Materialien können als Schutzschicht (Wachse) für die lithographiefreie Strukturierung von porösen Kupfersubstraten , als thermischer und elektrischer Leiter (Kupfernanopartikel), als Farbstoff für optische Anwendungen (Acrylate) oder als Passivierung (Polyimide) fungieren.

nkjet technology is a digital, innovative and cost-effective manufacturing method for printed electronics. Although rather exotic in the world of semiconductors, the implementation and development of inkjet processes leads to new technical possibilities in semiconductor production. Functional features can be produced on demand with this in non-contact printing technique. Nearly all classes of materials like ceramics, metals, polymers and organic molecules can provide a certain functionality. The present work deals with the development of inkjet processes for the deposition of functional materials suitable for the application in semiconductor manufacturing. Functional materials considered are belonging to the class of organic polymers, e.g. waxes (so-called hot melt systems), acrylates and polyimides as well as organic-coated copper nanoparticles. These materials can serve as protective layer (waxes) for the lithography-free structuring of porous substrates, as thermal and electric conductor (copper nanoparticles), as colorant for optical applications (acrylates) or as passivation (polyimides).