DE19850592C1 - Adhesion promoter layer for creating adhesive conductor structures on electronic insulation materials - Google Patents

Adhesion promoter layer for creating adhesive conductor structures on electronic insulation materials

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichtung zur Erzeugung haftfester Leiterstrukturen mittels Laser-Strahlung auf elektrisch isolierenden Basismaterialien der Elektronik, insbesondere zur festen Haftung einer auf der Beschichtung aufbauenden und deren Struktur nachzeichnenden Verstärkungsschicht an das Basismaterial, wobei die Beschichtung ein Metalloxid aufweist. Die Beschichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie in einem an das Basismaterial angrenzenden, das Metalloxid enthaltenden Schichtbereich eine Sauerstoffkonzentration aufweist, die sich mit zunehmendem Abstand zu dem Basismaterial verringert. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung einer solchen Beschichtung. Die erfindungsgemäße Beschichtung dient zur Haftvermittlung für reine Metallschichten, die auf elektrisch isolierenden Basismaterialien der Mikroelektronik, wie z. B. Polyimid, aufzubringen sind. Mit der Beschichtung sind Haftfestigkeiten von weit mehr als den in der Mikroelektronik geforderten 8 N/cm zu erzielen.The invention relates to a coating for producing adhesive conductor structures by means of laser radiation on electrically insulating base materials of electronics, in particular for the firm adhesion of a reinforcing layer which is based on the coating and whose structure is traced to the base material, the coating having a metal oxide. The coating is characterized in that it has an oxygen concentration in a layer region which contains the metal oxide and which adjoins the base material and which decreases with increasing distance from the base material. The invention further relates to methods for producing such a coating. The coating according to the invention serves to promote adhesion for pure metal layers which are based on electrically insulating base materials of microelectronics, such as, for. B. polyimide are to be applied. Adhesive strengths of far more than the 8 N / cm required in microelectronics can be achieved with the coating.

Description

Die Erfindung betrifft eine dünne, chemisch metallisierbare Haftvermittlerschicht auf der Basis von Metalloxiden zur Erzeugung haftfester Leiterstrukturen auf Isoliermaterialien mittels einer Laserstrahlung. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung einer solchen Haftvermittlerschicht.The invention relates to a thin, chemically metallizable adhesive layer on the Basis of metal oxides for the creation of adhesive conductor structures on insulating materials by means of laser radiation. The invention further relates to methods for producing a such an adhesion promoter layer.

Zur Erzeugung strukturierter Leiterbahnen ist es bekannt, dünne Schichten auf den gängigen, elektrisch isolierenden Basismaterialien bzw. Substraten der Mikroelektronik, wie z. B. Polyimid, Polyamid, ABS, PET, Polypropylen und Polycarbonat mittels Vakuum- Beschichtungstechnik aufzubringen und nachfolgend mit Hilfe eines Lasers in Feinstleiterstrukturen umzuwandeln. Wesentliche Funktion dieser Schicht ist, für eine gute Haftung einer nachfolgenden, chemisch-reduktiv abgeschiedenen Metallschicht zu sorgen, welche die vorzugsweise mittels UV-Laser erzeugten Strukturen der unmittelbar auf das Basismaterial aufgebrachten Schicht nachzeichnet. Diese nachfolgende Verstärkungs­ schicht besitzt eine wesentlich größere Dicke, ca. 1 bis 10 µm, als die darunter befindliche Schicht und erzeugt somit Leiterbahnen mit ausreichend niedrigem elektrischen Widerstand. Die Verstärkungsschicht besteht meist aus Kupfer. Derzeit bestehen jedoch noch schwerwiegende Probleme bei der Herstellung eines kleberlosen Verbundes aus Metall und einem Polymer, insbesondere bei der Verwendung von Polyimid.To produce structured conductor tracks, it is known to apply thin layers on the common, electrically insulating base materials or substrates of microelectronics, such as e.g. B. polyimide, polyamide, ABS, PET, polypropylene and polycarbonate by means of vacuum Applying coating technology and subsequently using a laser in To convert ultra-fine conductor structures. Essential function of this layer is for good To ensure adhesion of a subsequent, chemically-reductively deposited metal layer, which the structures produced preferably by means of UV lasers directly onto the Base material traces applied layer. This subsequent reinforcement layer has a much greater thickness, approx. 1 to 10 µm, than the one underneath Layer and thus creates conductor tracks with a sufficiently low electrical resistance. The reinforcement layer usually consists of copper. However, currently still exist serious problems in the manufacture of an adhesive-free composite of metal and a polymer, especially when using polyimide.

Aus der DE 35 36 821 C2 ist bekannt, in ein Isoliermaterial eingebettete Leiterbahnen aus Indium-/Zinnoxid an ihrer Oberfläche zu Indium/Zinn zu reduzieren, um eine Abscheidung einer Metallschicht zu ermöglichen und somit eine lötfähige Oberfläche der Leiterbahnen zu erhalten.From DE 35 36 821 C2 it is known to make conductor tracks embedded in an insulating material Indium / tin oxide on its surface to reduce indium / tin for deposition  enable a metal layer and thus a solderable surface of the conductor tracks receive.

In der DE 30 38 978 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kupferfilms auf einem Substrat beschrieben, wobei der Kupferfilm in einem an das Substrat angrenzenden Schichtbereich zur Haftungsverbesserung oxidiert ist, in einem Oberflächenschichtbereich jedoch nicht. Bei diesem Kupferfilm ist der Sauerstoffanteil in der Oxidschicht über die Tiefe im wesentlichen konstant, was in bezug auf eine haftfeste chemische Metallisierung nachteilig ist.DE 30 38 978 C2 describes a method for producing a copper film on a Substrate described, wherein the copper film in an adjacent to the substrate Layer area is oxidized to improve adhesion, in a surface layer area However not. With this copper film, the proportion of oxygen in the oxide layer is over the depth essentially constant, as for an adherent chemical metallization is disadvantageous.

Ferner ist in der DE 39 26 877 A1 ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart. Jedoch ist auch bei dieser bekannten Haftvermittlerschicht ein abrupter Übergang von einem Schichtbereich mit konstantem Sauerstoffanteil zu einem sauerstofffreien Schichtbereich gegeben.Furthermore, DE 39 26 877 A1 describes a method according to the preamble of claim 1 disclosed. However, there is also an abrupt transition in this known adhesion promoter layer from a layer area with constant oxygen content to an oxygen-free one Given shift area.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Haftvermittlerschicht zur Verfügung zu stellen, die einerseits gut an dem darunter liegenden, meist flexiblen Isoliermaterial haftet, andererseits eine gute, haftfeste chemische Metallisierung durch Aufbringen einer Verstärkungsschicht nach der Strukturierung gewährleistet. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Haftvermittlerschicht zur Verfügung zu stellen.The invention is therefore based on the object of a generic adhesion promoter layer to make available, on the one hand, good at the underlying, mostly flexible Insulating material adheres, on the other hand through a good, adhesive chemical metallization Application of a reinforcement layer after structuring guaranteed. Furthermore, the Invention, the object of a method for producing such To provide adhesion promoter layer.

Die erstgenannte Aufgabe wird durch eine Haftvermittlerschicht gemäß Anspruch 1 gelöst.The first-mentioned object is achieved by an adhesion promoter layer according to claim 1.

Die Haftvermittlerschicht, die auch als Gradientenschichtbereich bezeichnet werden kann, hat eine Dicke von 10 bis 50 nm und weist eine Sauerstoffkonzentration auf, die von einem Maximalwert am Isoliermaterial mit zunehmendem Abstand vom Isoliermaterial stetig bis auf den Wert Null abnimmt. Dieser Schichtbereich mit abnehmender Sauerstoffkonzentration weist Kupfer, Chrom, Nickel, Titan, eine Mischung dieser Elemente oder eine Mischung von Kupfer mit Zinn oder Zink auf. Die erfindungsgemäße Haftvermittlerschicht zeichnet sich dadurch aus, daß die Haftfestigkeit der unmittelbar an das Isoliermaterial angrenzenden Metalloxid-Moleküle sehr hoch ist und gleichzeitig durch den stetigen Übergang von Metalloxid zu reinem Metall eine haftfeste chemische Metallisierung nach der Strukturierung gewährleistet ist. Dadurch werden im Übergangsbereich durch einen Sauerstoffgehalt verursachte mechanische Spannungen vermieden. Zudem ist andererseits der Nachteil von Sauerstoff in bezug auf die Herstellung von Leiterbahnen, nämlich die schlechtere elektrische Leitfähigkeit verglichen mit reinem Metall, gering gehalten. The adhesion promoter layer, which can also be referred to as the gradient layer region, has a thickness of 10 to 50 nm and has an oxygen concentration of one Maximum value on the insulating material with increasing distance from the insulating material continuously up to decreases the value zero. This layer area with decreasing oxygen concentration has copper, chromium, nickel, titanium, a mixture of these elements or a mixture of Copper with tin or zinc. The adhesion promoter layer according to the invention stands out characterized in that the adhesive strength of those immediately adjacent to the insulating material Metal oxide molecules is very high and at the same time through the constant transition from Metal oxide to pure metal an adherent chemical metallization after structuring is guaranteed. This will result in an oxygen content in the transition area caused mechanical stresses avoided. On the other hand, the disadvantage of Oxygen related to the manufacture of conductor tracks, namely the worse one electrical conductivity compared to pure metal, kept low.  

Die schwache Haftfestigkeit reiner Metalle auf oberflächlich inerten Isoliermaterialien ist durch die rein physikalische Bindung der Metallatome, d. h. durch elektrische Dipolkräfte polarisierter Elektronenhüllen, bedingt. Deren Bindungsenergien sind meist eine Größenordnung geringer als im Falle des Austausches bzw. Überlapps der äußeren Elektronen von adsorbierten Atomen und Oberflächenatomen des Isoliermaterials (chemische Bindung). Wird dem Metall stark elektronegativer Sauerstoff zugefügt, ist dieser bei Adsorption in der Lage, unter Beibehaltung einer Bindung mit dem Metall, also als Metalloxid, einen gewissen Überlapp der Sauerstoff-2p-Orbitale mit Oberflächenorbitalen des Isoliermaterials herbeizuführen, und so chemische Bindung zu vermitteln. Die Oxide des Kupfers weisen eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf und beeinträchtigen somit nicht die elektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht.The weak adhesive strength of pure metals on superficially inert insulating materials is through the purely physical bonding of the metal atoms, d. H. through electrical dipole forces polarized electron shells, conditional. Their binding energies are usually one Order of magnitude less than in the case of exchange or overlap of the outer Electrons from adsorbed atoms and surface atoms of the insulating material (chemical bond). If strong electronegative oxygen is added to the metal, this is capable of adsorption while maintaining a bond with the metal, i.e. as Metal oxide, a certain overlap of the oxygen 2p orbitals with surface orbitals of the insulating material, and thus to impart chemical bonding. The oxides of Copper has a high electrical conductivity and therefore does not affect it electrical properties of the adhesion promoter layer according to the invention.

Der Oxidanteil in dem Gradientenschichtbereich der Haftvermittlerschicht kann z. B. linear abnehmen.The oxide content in the gradient layer area of the adhesion promoter layer can e.g. B. linear lose weight.

Bei den Metallen des Gradientenschichtbereiches bzw. den Metallmischungen, wie z. B. Chrom/Nickel, handelt es sich um solche Metalle, die als Metalloxide eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen und leicht laser-strukturierbar sind. Es sind hier auch Mischungen von Kupfer, Chrom, Nickel bzw. Titan mit anderen Metallen anwendbar. Die Strukturierung erfolgt vorzugsweise mit kurzwelliger UV-Laserstrahlung, vorzugsweise mittels Excimerlaser. Der Gradientenschichtbereich kann z. B. in Isoliermaterialnähe eine Zusammensetzung nahe CuO aufweisen.In the metals of the gradient layer area or the metal mixtures, such as. B. Chromium / nickel, these are metals that are good electrical oxides of metal Have conductivity and are easy to structure by laser. There are also mixtures here of copper, chromium, nickel or titanium can be used with other metals. The structuring is preferably carried out using short-wave UV laser radiation, preferably using an excimer laser. The gradient layer area can e.g. B. in the vicinity of insulating material a composition close Have CuO.

Das Element Sauerstoff kann auch teilweise durch andere elektronegative Elemente, wie z. B. Stickstoff, Fluor oder Chlor, als Dotierstoffe ersetzt werden. Von Stickstoff, Fluor und Chlor ist eine verglichen mit Sauerstoff gleichartige Wirkung in bezug auf die Herstellung einer chemischen Bindung mit Isoliermaterialmolekülen zu erwarten. Im Gegensatz zu den Oxiden der genannten Metalle sind jedoch deren Chloride und Fluoride häufig wasserlöslich und insbesondere kaum elektrisch leitfähig, so daß ein Ersatz von Sauerstoff durch diese Elemente nur in geringerem Umfang, d. h. als Dotierung in Frage kommt. Einige reine Nitride wie Titannitrid oder Chromnitrid weisen Hartstoffeigenschaften auf und sind daher für die Laser-Strukturierung selbst in Form dünner Schichten ungeeigneter, vorteilhaft kann jedoch bspw. ein Chromnitridgehalt der Haftvermittlerschicht sein.The element oxygen can also be partially by other electronegative elements, such as e.g. As nitrogen, fluorine or chlorine, can be replaced as dopants. Of nitrogen, fluorine and Chlorine is a similar effect in terms of production compared to oxygen a chemical bond with insulating material molecules to be expected. In contrast to the Oxides of the metals mentioned, however, their chlorides and fluorides are often water-soluble and in particular hardly electrically conductive, so that oxygen can be replaced by this Elements to a lesser extent, i.e. H. as a grant. Some pure ones Nitrides such as titanium nitride or chromium nitride have hard material properties and are therefore for the laser structuring can be unsuitable, advantageous even in the form of thin layers however, for example, be a chromium nitride content of the adhesion promoter layer.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß sich an die Haftvermittlerschicht, d. h. an den Gradientenschichtbereich ein weiterer Metallschichtbereich anschließt, der keinen Sauerstoff enthält. Dieser weitere Metallschichtbereich kann ausschließlich aus dem Metall bzw. der Metallegierung bestehen, das bzw. die in dem Gradientenschichtbereich enthalten ist. Wenn es sich bei dem Metall jedoch um Chrom, Titan oder Nickel handelt und die vorgesehene Verstärkungsschicht naßchemisch-reduktiv aufgebracht werden soll, dann muß der weitere Metallschichtbereich einen hinreichenden Kupferanteil aufweisen, bevorzugt in Form einer Legierung mit Kupfer.According to the invention it can be provided that the adhesion promoter layer, ie. H. to the Gradient layer area connects another metal layer area that does not contain oxygen  contains. This further metal layer area can consist exclusively of the metal or Metal alloy exist, which is contained in the gradient layer area. If however, the metal is chrome, titanium or nickel and the intended one Reinforcement layer is to be applied wet-chemically-reductively, then the other Metal layer area have a sufficient copper content, preferably in the form of a Alloy with copper.

Vorzugsweise beträgt die Gesamtdicke der Haftvermittlerschicht in dem Fall, daß über deren Gradientenschichtbereich ein Schichtbereich aus reinem Metall vorgesehen ist, 50 bis 200 nm.The total thickness of the adhesion promoter layer is preferably in the case that over it Gradient layer area, a layer area made of pure metal is provided, 50 to 200 nm.

Die erfindungsgemäße Haftvermittlerschicht ist insbesondere für die polymeren Stoffe Polyimid, Polyamid, ABS, PET, Polypropylen und Polycarbonat vorgesehen. Hierbei handelt es sich um Isoliermaterialien, die grundsätzlich schwer haftfest metallisierbar sind, jedoch aufgrund der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht auf einfache Weise mit einer reinen Metallschicht versehen werden können. Bei dem aus Polyimid bestehenden Isoliermaterial kann es sich z. B. um sehr glatte Polyimidfolien, wie Kapton-VN der Fa. DuPont, handeln.The adhesion promoter layer according to the invention is in particular for the polymeric substances Polyimide, polyamide, ABS, PET, polypropylene and polycarbonate are provided. This is about it is insulating materials that are fundamentally difficult to metallize, however due to the adhesion promoter layer according to the invention in a simple manner with a pure one Metal layer can be provided. For the insulating material made of polyimide can it be z. B. are very smooth polyimide films, such as Kapton-VN from DuPont.

Die auf der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht aufgebrachte Verstärkungsschicht besteht vorzugsweise aus einem oder mehreren der Metalle Kupfer, Gold, Silber, Nickel und Palladium und weist bevorzugt eine maximale Dicke von 10 µm auf. Vorzugsweise wird diese Verstärkungsschicht naßchemisch-reduktiv aufgebracht.The reinforcing layer applied to the adhesion promoter layer according to the invention consists preferably of one or more of the metals copper, gold, silver, nickel and Palladium and preferably has a maximum thickness of 10 microns. Preferably this reinforcement layer applied wet-chemical reductively.

Die Aufgabe bezüglich des Verfahrens wird durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst. Dabei wird die erfindungsgemäße Haftvermittlerschicht mittels Kathodenzerstäubung (Sputtern) abgeschieden, wobei dem Arbeitsgas Sauerstoffgas beigemischt wird, dessen Konzentration mit zunehmender Abscheidungsdauer verringert wird. Bei dem Kathodenzerstäubungsverfahren wird das Metall, vorzugsweise Kupfer, als Kathode in einer Gasentladung von Ionen zerstäubt und in Form von überwiegend neutralen Atomen auf dem Isoliermaterial als Film niedergeschlagen. Als Entladungstypen sind Gleichstrom und Hochfrequenz möglich, vorzugsweise wird magnetisch unterstütztes Gleichstrom- Magnetron-Sputtern angewandt. Als Arbeitsgas wird vorzugsweise Argon verwendet, so daß Ar+-Ionen das Metall zerstäuben.The object with regard to the method is solved by the features of claim 5. The adhesion promoter layer according to the invention is deposited by means of cathode sputtering (sputtering), oxygen gas being added to the working gas, the concentration of which is reduced with increasing deposition time. In the cathode sputtering process, the metal, preferably copper, is sputtered as a cathode in a gas discharge of ions and deposited in the form of predominantly neutral atoms on the insulating material as a film. Direct current and high frequency are possible as discharge types, magnetically assisted direct current magnetron sputtering is preferably used. Argon is preferably used as the working gas, so that Ar + ions atomize the metal.

Durch die Zugabe einer definierten Menge Sauerstoffgas und ggfs. auch weiterer Gase, wie z. B. Stickstoff-, Fluor- oder Chlorgas, wird mittels reaktiven Sputterns abgeschieden. Dabei wird die Sauerstoffzugabe innerhalb der Abscheidungsdauer, bei der die gewünschte Dicke der unmittelbar auf dem Isoliermaterial aufgebrachten Schicht erreicht ist, stetig bis auf Null zurückgenommen. Dadurch entsteht auf dem Isoliermaterial bei Verwendung von Kupfer als aufzubringendem Metall zunächst eine elektrisch leitfähige Kupferoxid-Schicht, über dieser Schicht wiederum eine Schicht aus reinem Kupfer.By adding a defined amount of oxygen gas and possibly other gases such as e.g. B. nitrogen, fluorine or chlorine gas is deposited by means of reactive sputtering. Here is the addition of oxygen within the deposition time at which the desired thickness  the layer applied directly to the insulating material is reached continuously down to zero withdrawn. This creates on the insulating material when using copper as metal to be applied first an electrically conductive copper oxide layer, over this Layer in turn a layer of pure copper.

Bei diesem Verfahren kann das aus dem aufzubringenden Metall bestehende Target durch Freisputtern gesäubert werden. Flexible Isoliermaterialien können in der Vakuumkammer, in der ein Hochvakuum erzeugt wird, abgerollt, besputtert und wieder aufgerollt werden.In this method, the target consisting of the metal to be applied can pass through Free sputtering to be cleaned. Flexible insulation materials can be placed in the vacuum chamber which creates a high vacuum, unrolled, sputtered and rolled up again.

Die Aufgabe wird in bezug auf das Verfahren ferner durch Merkmale des Anspruchs 6 gelöst. Dabei wird die Haftvermittlerschicht mittels physikalischen Aufdampfens, vorzugsweise plasmaunterstützt, im Hochvakuum abgeschieden. Für das Plasma wird ebenfalls Argongas verwendet, so daß auf das elektrisch negative Substrat Ar+-Ionen treffen. Diesem Argongas wird wiederum wie bei dem Sputterverfahren Sauerstoffgas mit über die Abscheidungsdauer abnehmender Konzentration zugefügt.The object is also achieved in relation to the method by features of claim 6. The adhesion promoter layer is deposited in a high vacuum by means of physical vapor deposition, preferably plasma-assisted. Argon gas is also used for the plasma, so that Ar + ions hit the electrically negative substrate. As in the sputtering process, oxygen gas is added to this argon gas with a concentration that decreases over the deposition time.

Weiterhin wird die Aufgabe in bezug auf das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst, wonach die Haftvermittlerschicht durch plasmaunterstützte chemische Abscheidung aus der Gasphase (CVD-Verfahren) auf das Isoliermaterial aufgebracht wird und die Gasphase eine Sauerstoffkonzentration aufweist, die mit zunehmender Abscheidungsdauer verringert wird. Zur Erzielung hinreichend niedriger Isoliermaterialtemperaturen kann insbesondere das metallorganische, plasmaunterstützte CVD-Verfahren angewendet werden. Die Plasmaerzeugung kann neben DC und RF insbesondere durch Mikrowellen erfolgen.The object with respect to the method is furthermore characterized by the features of claim 7 solved, after which the adhesive layer by plasma-assisted chemical deposition from the gas phase (CVD process) is applied to the insulating material and the Gas phase has an oxygen concentration that increases with the deposition time is reduced. To achieve sufficiently low insulation material temperatures in particular the organometallic, plasma-assisted CVD process was used become. In addition to DC and RF, the plasma can be generated in particular by microwaves respectively.

Zur weiteren Verbesserung der Haftfestigkeit der Haftvermittlerschicht auf dem Isoliermaterial kann bei dem Sputter- und dem Aufdampfverfahren eine möglichst hohe Temperatur der polymeren Isoliermaterialien während der Beschichtung gewählt werden; diese liegt je nach Material im Bereich zwischen ca. 150 und 300°C. Für Polyimide liegt sie z. B. bei 300°C. Beispielsweise kann die Temperatur des Isoliermaterials bei dem Sputterverfahren durch eine geeignete Plasmaleistung eingestellt werden. Wenn das Verfahren des physikalischen Aufdampfens angewandt wird, kann eine Strahlungsheizung zur Einstellung einer hinreichenden Temperatur des Isoliermaterials dienen.To further improve the adhesive strength of the adhesive layer on the Insulating material can be as high as possible in the sputtering and vapor deposition processes Temperature of the polymeric insulating materials can be selected during the coating; depending on the material, this is between approx. 150 and 300 ° C. For polyimides it lies e.g. B. at 300 ° C. For example, the temperature of the insulating material in the Sputtering process can be set by a suitable plasma power. If that Radiation heating can be used to apply physical vapor deposition serve to set a sufficient temperature of the insulating material.

Vorzugsweise wird das Isoliermaterial vor der Beschichtung einem Plasmaätzprozeß in Sauerstoffatmosphäre zur Reinigung und zur Schaffung einer vorbestimmten Oberflächenrauhigkeit unterzogen. Der Ätzprozeß kann beispielsweise mittels eines Plasmas unter Hochfrequenz in der gleichen Apparatur, mit der das Sputterverfahren durchgeführt wird, vorgenommen werden, wobei mit Gaszusätzen wie O2 und CF4, etc. in einer Gasentladung das Isoliermaterial sowohl gereinigt, als auch mit einer definierten Oberflächenrauhigkeit versehen wird, die eine mechanische Verankerung der Haftvermittlungsschicht fördert. Der Ätzprozeß kann alternativ durch Mikrowellen oder durch Elektronenstrahlbehandlung vorgenommen werden.The insulating material is preferably subjected to a plasma etching process in an oxygen atmosphere for cleaning and to create a predetermined surface roughness before the coating. The etching process can be carried out, for example, by means of a plasma at high frequency in the same apparatus with which the sputtering process is carried out, with gas additives such as O 2 and CF 4 , etc. both cleaning the insulating material in a gas discharge and also having a defined surface roughness is provided, which promotes mechanical anchoring of the adhesive layer. The etching process can alternatively be carried out by microwaves or by electron beam treatment.

Die Strukturierung der Haftvermittlerschicht erfolgt vorzugsweise durch Abtrag mittels UV- Laser-Strahlung im Wellenlängenbereich von 100 bis 350 nm.The adhesion promoter layer is preferably structured by removal by means of UV Laser radiation in the wavelength range from 100 to 350 nm.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, bei dem als Material der Verstärkungsschicht Kupfer vorgesehen ist. Die Herstellung der Haftvermittlerschicht erfolgt dabei folgendermaßen:In the following the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment, at which is provided as the material of the reinforcing layer copper. The manufacture of the The adhesion promoter layer is carried out as follows:

Durch Zugabe von Sauerstoff in die Vakuumkammer wird zunächst an der Isoliermaterialoberfläche ein Kupferoxid mit einer Zusammensetzung nahe CuO mittels reaktiven Sputterns oder plasmaunterstützten Aufdampfens abgeschieden, dann der Sauerstoffgehalt bis zu einer Schichtdicke von 50 nm stetig bis auf Null reduziert. Die abgeschiedenen oxidischen Bereiche besitzen eine erhebliche elektrische Leitfähigkeit, da z. B. CuO und auch Cu2O leitend sind.By adding oxygen to the vacuum chamber, a copper oxide with a composition close to CuO is first deposited on the surface of the insulating material by means of reactive sputtering or plasma-assisted vapor deposition, and the oxygen content is then reduced to zero down to a layer thickness of 50 nm. The deposited oxidic areas have a considerable electrical conductivity, because z. B. CuO and Cu 2 O are conductive.

Anschließend wird Kupfer nicht reaktiv, also ohne die Zugabe von Sauerstoffgas bis zur gewünschten Schichtdicke der Haftvermittlungsschicht abgeschieden. Danach erfolgt die Strukturierung der Leiterbahnen mittels eines Lasers. Dem im wesentlichen aus Sauerstoff bestehenden Reaktivgas können in geringem Umfang noch andere Gase, wie F2 oder Cl2, beigemischt werden.Subsequently, copper is deposited non-reactively, that is to say without the addition of oxygen gas, to the desired layer thickness of the adhesion-promoting layer. The conductor tracks are then structured using a laser. To a small extent, other gases, such as F 2 or Cl 2 , can also be added to the reactive gas, which essentially consists of oxygen.

Im Rahmen der Erfindung kann bei der Abscheidung der Haftvermittlerschicht statt Kupfer auch eine Kupfer/Zinn-Legierung (Bronze) oder eine Kupfer/Zink-Legierung (Messing) verwendet werden. Derartige Legierungen werden vorzugsweise mittels Sputtertechnik sehr effizient zerstäubt und niedergeschlagen.Within the scope of the invention, the adhesion promoter layer can be deposited instead of copper also a copper / tin alloy (bronze) or a copper / zinc alloy (brass) be used. Such alloys are preferably made using sputtering technology efficiently atomized and put down.

Desweiteren können statt Kupfer auch andere Metalle, wie Nickel, Chrom, Titan verwendet werden, deren Oxide ebenfalls haftvermittelnd wirken, elektrische Leitfähigkeit aufweisen und mit den obigen Vakuum-Verfahren abscheidbar sind. Furthermore, other metals such as nickel, chromium, titanium can be used instead of copper be, whose oxides also have an adhesion-promoting effect, have electrical conductivity and can be deposited with the above vacuum processes.  

Die so hergestellten erfindungsgemäßen Haftvermittlerschichten weisen nach Strukturierung mit vorzugsweise Excimer-Laser-Strahlung und nachfolgender Verstärkung auf Kupfer- Schichtdicken bis 10 µm Haftfestigkeiten von weit mehr als den in der Mikroelektronik geforderten 8 N/cm auf. Typische Werte liegen im Bereich oberhalb von 20 N/cm, was die bisherigen Möglichkeiten weit übertrifft. Sie zeichnen sich darüber hinaus durch eine praktisch vollständige Freiheit von "pin-holes" aus.The adhesion promoter layers according to the invention thus produced have after structuring with preferably excimer laser radiation and subsequent amplification on copper Layer thicknesses of up to 10 µm adhesive strength of far more than that in microelectronics required 8 N / cm. Typical values are in the range above 20 N / cm, which is the far exceeds previous possibilities. They are also characterized by a practically complete freedom from "pin holes".

Claims (11)

1. Dünne, chemisch metallisierbare Haftvermittlerschicht auf der Basis von Metalloxiden zur Erzeugung haftfester Leiterstrukturen auf Isoliermaterialien mittels Laserstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht aus Oxiden der Metalle Kupfer, Chrom, Nickel, Titan, einer Mischung dieser Elemente oder einer Mischung von Kupfer mit Zinn oder Zink besteht, wobei die Haftvermittlerschicht in einem an das Isoliermaterial angrenzenden Schichtbereich einen maximalen Wert der Sauerstoffkonzentration aufweist, der stetig bis auf den Wert Null an einer dem Isoliermaterial abgewandten Fläche abnimmt, und daß die Schichtdicke der Haftvermittlerschicht 10 bis 50 nm beträgt.1. Thin, chemically metallizable adhesion promoter layer based on metal oxides for producing adhesive conductor structures on insulating materials by means of laser radiation, characterized in that the adhesion promoter layer made of oxides of the metals copper, chromium, nickel, titanium, a mixture of these elements or a mixture of copper with tin or zinc, the adhesive layer having a maximum value of the oxygen concentration in a layer area adjacent to the insulating material, which decreases continuously to zero on a surface facing away from the insulating material, and that the layer thickness of the adhesive layer is 10 to 50 nm. 2. Haftvermittlerschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Schichtbereich mit abnehmender Sauerstoffkonzentration ein weiterer Metallschichtbereich anschließt, der keinen Sauerstoff enthält, wobei die Gesamtschichtdicke 50 bis 200 nm beträgt.2. adhesion promoter layer according to claim 1, characterized in that the Layer area with decreasing oxygen concentration is another metal layer area connects, which contains no oxygen, the total layer thickness 50 to 200 nm is. 3. Haftvermittlerschicht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der keinen Sauerstoff enthaltende Metallschichtbereich die gleichen Metalle wie der Schichtbereich mit abnehmender Sauerstoffkonzentration aufweist.3. adhesion promoter layer according to claim 2, characterized in that the none Oxygen-containing metal layer area with the same metals as the layer area has decreasing oxygen concentration. 4. Haftvermittlerschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtbereich mit abnehmender Sauerstoffkonzentration in Isoliermaterialnähe eine Zusammensetzung nahe CuO aufweist. 4. adhesion promoter layer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the layer area with decreasing oxygen concentration in Insulation material near has a composition close to CuO.   5. Verfahren zur Herstellung einer Haftvermittlerschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht mittels Kathodenzerstäubung abgeschieden wird, wobei dem Arbeitsgas Sauerstoffgas beigemischt wird, dessen Konzentration mit zunehmender Abscheidungsdauer verringert wird.5. A method for producing an adhesion promoter layer according to claim 1, characterized characterized in that the adhesive layer is deposited by sputtering is, the working gas is admixed with oxygen gas, the concentration of increasing deposition time is reduced. 6. Verfahren zur Herstellung einer Haftvermittlerschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht mittels physikalischen Aufdampfens abgeschieden wird, wobei dem Arbeitsgas Sauerstoffgas beigemischt wird, dessen Konzentration mit zunehmender Abscheidungsdauer verringert wird.6. A method for producing an adhesion promoter layer according to claim 1, characterized characterized in that the adhesion promoter layer by means of physical vapor deposition is separated, the working gas being admixed with oxygen gas, the Concentration is reduced with increasing deposition time. 7. Verfahren zur Herstellung einer Haftvermittlerschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht durch plasmaunterstützte chemische Abscheidung aus der Gasphase abgeschieden wird, wobei die Gasphase mit zunehmender Abscheidungsdauer eine geringer werdende Sauerstoffkonzentration aufweist.7. A method for producing an adhesion promoter layer according to claim 1, characterized characterized in that the adhesion promoter layer by plasma-assisted chemical Deposition from the gas phase is separated, the gas phase increasing Deposition time has a decreasing oxygen concentration. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma durch Mikrowellen erzeugt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the plasma by microwaves is produced. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Isoliermaterials 150 bis 300°C beträgt.9. The method according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the Temperature of the insulating material is 150 to 300 ° C. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial einem Plasmaätzprozeß in Sauerstoffatmosphäre zur Reinigung und zur Schaffung einer vorbestimmten Oberflächenrauhigkeit des Isoliermaterials unterzogen wird.10. The method according to any one of claims 5 to 9, characterized in that the Isolation material a plasma etching process in an oxygen atmosphere for cleaning and Creation of a predetermined surface roughness of the insulating material is subjected. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strukturierung der Haftvermittlerschicht durch Abtrag mittels UV-Laser-Strahlung im Wellenlängenbereich von 100 bis 350 nm erfolgt.11. The method according to any one of claims 5 to 10, characterized in that a Structuring of the adhesion promoter layer by removal by means of UV laser radiation in the Wavelength range from 100 to 350 nm.
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