DD267517A1

DD267517A1 - Verfahren zur selektiven lasermetallisierung partiell katalytischer substrate

Info

Publication number: DD267517A1
Application number: DD30964087A
Authority: DD
Inventors: Renate Gesemann; Frank Mueller; Klaus Ulbricht; Juergen Spindler; Rena Pech; Gerd Junge; Detlef Krabe; Burghard Wilcke
Original assignee: Elektronische Bauelemente Veb
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1989-05-03

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur selektiven Lasermetallisierung partiell katalytischer Substrate und dient der Herstellung von Metallschichtstrukturen auf mit Schutz- oder Oxidschichten bedeckten dielektrischen, halbleitenden oder metallischen Substraten mit Hilfe von Laserstrahlen. In einem technologischen Schritt zerstoert der Laserstrahl die Schutz- oder Oxidschicht des Substrates, das sich in einem chemisch-reduktiven Gold- oder Silberbad befindet und scheidet eine Metallschichtstruktur ab.

Description

Das Verfahren bezieht sich auf die additive selektive Metallabscbeidung aus chemisch-reduktiven Bädern aufbereite vollständig oder partiell für die chemisch-reduktive Metallabscheidung katalytisch wirkenden Substraten mit Laserstrahlen. Es ist im Bereich der Elektrotechnik/Elektronik zur Erzeugung von elektrisch leitenden Strukturen anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Neben der Subtraktivtechnik sind mit Hilfe der Haftmasl'.entechnik additive Lösungen bekannt. Nacheinander wird die Oberfläche mit einer Fotolackschicht bedeckt. Die Lackschicht wird nach selektivem Belichton durch eine Maske teilweise gelöst und die nicht mit Lack abgedeckte Oberfläche nach einer Aktivierung mit Metallkeimen chemist /!-reduktiv und gegebenenfalls galvanisch metallisiert (lift-off-Technik, z.B. nach WP 213311).

Es ist auch bekannt, durch sogenannte „Laserablation" eine dielektrische Abdeckschicht zu strukturieren und danach die geöffneten Fenster zu metallisieren (US 44 32 855) oder eine vorhandene Metallschicht mit Laser zu ätzen. Diese Metallschichtstruktur kann nach dem Aufbringen eir.er dielektrischen Abdeckschicht durch „Laserablation" selektiv geöffnet werden.

Die Laserablation gestattet die Herstellung von Masken >>us einer bevorzugt organischen Abdeckschicht direkt auf den zu beschichtenden Oberflächen. Dabei besteht die Gefahr de· Bildung von Oxiden im Fall von metallischen Oberflächen, die vor einer weiteren Beschichtung entfernt werden müssen. Im FdII dielektrischer zu beschichtender Oberflächen muß vor der chemisch-reduktiven Abscheidung erst aktiviert werden, wozu Edelmetailkeime benötigt werden.

Bflkannt ist, daß metallische Schichten aus chemisch-reduktiven (DD 157989) um.I galvanischer (US 37075) Bädern mit Laserstrahlen auf Oberflächen selektiv abgeschieden werden können. Befinden sich auf der Oberfläche bereits andere Metallschichtstrukturen, erfolgt eine Zweitmetallisierung in dem verwendeten Elektrolyten (z. B. Zementation in Edelmetalleloktrolyten) oder eine Ablösung der Metallschichten (z. B. Aluminiumschichten in sauren oder alkalischen Bädern).

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die additive und die strukturierte metallisi ^e Schichtabscheidunj, in einem Verfahrensschritt zu vereinen. Damit soll eine größere Flexibilität hinsichtlich der Strukturausbildung erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erflrdung

Die Erfindung liögt die Aufgabe lugrunde, ein Verfahren zur selektiven Lasermetallisierung partiell katalytischer Substrate anzugeben.

Eine additive Modifizierung bereits vorhandener Metallschichtstrukturen oder eino selektive additive Zweit- oder Mehrfachabscheidung von metallischem Material auf bereite vollständig oder partiell katalytisch wirkenden Substraten, die von einer vollständig geschlossenen Schutz- oder Oxidschicht bedeckt sind, ist zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die mit einer vollständig geschlossenen Schutz- oder Oxidschicht bedeckten Substrate in ein chemisch-reduktives Gold- oder Silberbcci eingebracht und mit einem programmierten Laserstrahl vorbestimmter Leistung und Wellenlänge in ausgewählten Bereichen der Oberfläche bestrahlt wird.

Der Laserstrahl ist ein Argonionen-Laser mit einer Impulsfrequenz zwischen 60Hz und Vt 3 Hz sowie mit einer Leistungsdichte zwischen 10^?Wcm"²und 10''WcHrT².

DerFok'/sdesLaserstrahlswirdmiteinerGeschwinriigkeitvonOmm · s"' bei punktueller Metallabscheidung bis zu 50 pms · s"¹ bei Spu nildung der die Oberfläche der Substrate geführt.

Wesen.liehe Bodkomponenten neben den Metallen sind Ammoniak als Komplexbildner und KNa Tartrat.

Im besvrghiten Punkt oder der bestrahlten Spur wlro durch den Laserstrahl did Schutz- oder Oxidschicht zerstört und gleichzeitig aus dem Bad Metall abgeschieden. Als e^:r.e für die meisten Anwendungsfälle ausreichende Schichtdicke der Metallablagerung auf dem Substrat hat sich eine Schichtdicke von etwa 0,8pm erwiesen.

Werden als Substrate transparente Gläser verwendet, kann die Laserbestrahlung durch das Substrat hindurch erfolgen.

Die Schutz- oder Oxidschicht absorbiert die Laserstrahlung auch in diesem (all, so daß, ohne die Leistungsdichte zu erhöhen, die gleichen Effektf \u veizeichnen sind, als wenn die Laserstrahlung direkt auf die Schutz- oder Oxidschicht trifft.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.

Beispiel 1

Ein Glassubstrat mit einer vornandenen Ag-Motallschichtstruktur und abgedeckt mit Galvanolack soll selektiv zusätzliche Leiterbahnen erhalten. Das Glassubstrat wird bei Zimmertemperatur in ein chemisch-reduktives Silberbad eingebracht, das AgNO₃ als Silbersalz, Ammoniak als Komplexbildner und KNa-Tartrat enthält. Als Stabilisator wurde Chelaplex zugesetzt.

Das Badgefäß mit dem Substrat bufindet sich auf einem rechnersteuerbaren x-y-Tisch. Der Laserstrahl eines Argonionen-Lasers mit einer Impulsfrequenz von 100Hz wurde auf die Glasoberfläche justiert. Bei einer Laser.'eistungsdichte von 2,25· 10³Wcm~² und einer Verfahrgesch vindigkeit des Tisches von 20pms~' wurden die Galvanolackschicht zerstört und gleichzeitig die Glasoberfläche mit den gewünschten Ag-Leitbahnstrukturen versehen.

Beispiel 2

Eine mit SiO₂ abgedeckte Siliziuinscheibe, die bereits Aluminium-Leitbahnen besitzt, soll selektiv zusätzlich mit Goidpunkten als Kontaktinseln versehen werden. Die mit SiO₂ bedeckte Scheibe wird in das Badgefäß, das mit einem chemisch-reduktiven Goldbad nach DD 150762 (jedoch bei Raumtemperatur) gefüllt ist, eingeführt. Das Badgefäß mit dem Substrat ist beweglich angeordnet. Nach Einschalten des Argonionen-Lasers wird bei einer Laserleistungsdichte von 5,5 · 10³Wcm"² mit einer Impulsfrequenz von 80Hz in 1,5min die SiO₂-Schicht zerstört und auf dem SüiziumsuListrat mit einer Schichtdicke von etwa 0,8pm punktartig abgeschieden.

Claims

Verfahren z,ir selektiven Lasermetallisierung partiell katalytischer Substrate, die mit dichten, fest haftenden Schutz- oder Oxidschichten bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Zerstörung der S-hutz- oder Oxidschichten und die selektive Metallisierung der Substrate mit einem programmierton Argonionen-Laser bei der Impulsfrequen. von 60-120Hz und Leistungsdichte von 10²-10⁵Wcm~² mit Arbeitsgeschwindigkeiten von lOpms"¹ ^οδΟμηηβ"¹ bzw. Verweilzeiten von 20s bis 120s bei Punktabscheidung in chemisch-reduktiven Gold- oder Silberbädern vorgenommen wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung