Способ лазерного создания токопроводящих медных структур на поверхности диэлектрика / Патент RU2807689C1 / 2023
Научная библиотека 09.06.2026 Комментарии к записи Способ лазерного создания токопроводящих медных структур на поверхности диэлектрика / Патент RU2807689C1 / 2023 отключеныИзобретение относится к технологии локализованного нанесения металлических слоев на поверхности диэлектриков, в частности для создания токопроводящих медных структур путем лазерного воздействия, и может быть использовано для создания элементов и устройств микроэлектроники. Очищенную диэлектрическую подложку помещают на титановую пластину и посредством лазерно-индуцированной микроплазмы проводят структурирование ее поверхности с образованием шероховатости. Наносят на подложку раствор, содержащий холина хлорид, винную кислоту и ацетат меди. Полученный слой накрывают вспомогательным стеклом. Осуществляют фокусирование лазерного излучения на границу подложка-раствор и его воздействие излучением ближней части ИК диапазона при заданной плотности мощности и линейной скорости лазерного излучения с перемещением по выбранной траектории. Способ характеризуется эффективной скоростью нанесения токопроводящих медных структур, их высоким качеством. 3 ил.
Inventor: Екатерина Александровна АвиловаДмитрий Андреевич СиневЕлизавета Алексеевна ЕлтышеваМаргарита Антоновна ЗаикинаИлья Игоревич ТумкинАлександра Сергеевна ЛевшаковаЕвгения Мусаевна Хайруллина
В основе формирования токопроводящих медных структур лежит механизм осаждения частиц меди, появившихся в результате восстановительной химической реакции, инициированной лазерным излучение в локальном объеме раствора DES. При облучении границы раздела сред диэлектрическая подложка — раствор DES, раствор DES в зоне воздействия локально нагревается, инициируется термически зависимая реакция восстановления меди, после чего частицы меди осаждаются на структурированную поверхность диэлектрической подложки. Созданная методом лазерно-индуцированной микроплазмы шероховатость структурированной поверхности приводит к появлению дополнительного количества центров кристаллизации в виде микрочастиц из продуктов плавления титана и его оксидов, что способствует получению равномерных токопроводящих медных структур без разрывов и с высокой адгезией к диэлектрической подложке. При этом ширина единичного токопроводящего медного элемента составляет 300 — 1000 мкм, а его высота составляет 4 мкм и может быть увеличена. Образовавшиеся на поверхности диэлектрика токопроводящие медные структуры состоят из металлической меди не менее чем на 80%.
В качестве примера осуществления способа лазерного создания токопроводящих медных структур на поверхности диэлектрика был проведен эксперимент, показывающий возможность достижения технического результата. Использовалась лазерная установка «Мини Маркер 2» (ООО «Лазерный центр», Санкт-Петербург) на основе импульсного волоконного иттербиевого Yb-лазера, рабочая длина волны которого составляет 1064 нм, длительность импульса не более 200 нс, частота не менее 1 кГц, способного генерировать излучение с мощностью не менее 5 МВт/см2.
Токопроводящая медная структура формировалась на поверхности боросиликатного оптического стекла «Микромед» (ООО «Приборы наблюдения», Санкт-Петербург) толщиной 1,0 мм.
Подложка из стекла «Микромед» была предварительно очищена изобутанолом и водой, высушена, после чего расположена поверхностью, на которой планировалось формирование токопроводящей медной структуры, на титановую пластину из ВТ1-0 толщиной 1 мм (при меньших толщинах возможны термические деформации пластины, что может привести к неоднородности структурирования стеклянной диэлектрической подложки). Структурирование осуществлялось лазерным излучением с параметрами: длительность импульса 200 нс, частота следования импульсов 99 кГц, мощностью 11,4 Вт и линейной скоростью перемещения 700 мм/с.
На образовавшуюся структурированную поверхность стеклянной подложки был нанесен раствор DES толщиной 0,5 мм. Этот раствор для лазерно-индуцированного осаждения меди состоял из 0.007 М C5H14ClNO (холина хлорид), 0.007 М C4H6O6 (винная кислота) и 0.011 М Cu(CH3COO)2 (ацетат меди). Предварительно раствор помещали в стеклянную пробирку и нагревали в сушильном шкафу при 120°С в течение 10–15 мин. Как только раствор начинал разжижаться, его помещали в нагревательную магнитную мешалку и при 130°С перемешивали 40 мин до достижения полной гомогенности, получая требуемый для эксперимента раствор DES.
На раствор DES сверху помещалось вспомогательное стекло «Микромед» таким образом, чтобы на границе раздела сред раствор DES — вспомогательное стекло не было пузырьков, негативно влияющих на итоговый результат осаждения меди. Полученный «сэндвич» вспомогательное стекло — раствор DES — стеклянная подложка располагался на координатном столе лазерной установки.
Под воздействием лазерного излучения с параметрами: длительность импульса 200 нс, частота следования импульсов 20 кГц, мощностью 5.52 Вт и линейной скоростью перемещения 2,5 мм/с была сформирована токопроводящая медная линия длиной 5 мм (фиг. 2). Ширина линии составила 441 мкм, не имела разрывов, сопротивлением 8 Ом, обладала высокой адгезией и состояла из металлической меди на 80 %, что подтверждает данными рентгеноструктурного анализа (фиг. 3).
Предложенный способ позволяет создавать токопроводящие медные структуры на поверхности диэлектрика при помощи лазерного излучения, отличается эффективной скоростью нанесения структур, их высоким качеством и обладает повышенной производительностью.
Полное содержание документа на https://patentimages.storage.googleapis.com/f8/c5/28/eb9017cf3a42dd/RU2807689C1.pdf
