Способ металлизации полимерной пленки

 

Использование: область микроэлектроники, нанесение металлического покрытия на полимерную пленку, в частности для производства интегральных схем. Сущность изобретения: способ металлизации полимерной пленки включает химическое травление пленки в подогретой хромовой смеси на основе серной кислоты, нанесение металла вакуумным напылением на поверхность с последующим воздействием ультрафиолетовым излучением плотностью мощности 1,51 ≅ J < 6,04 Вт/см² что повышает прочность покрытия за счет улучшения адгезии металлас полимерной пленкой.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для нанесения металлического покрытия на полимерную основу, в частности для производства интегральных схем.

Известен способ металлизации полимерной пленки (патент США N 4152192, кл. В 05 D 3/02), включающий нанесение полиамидного лака с последующей сушкой при температуре 120^оС в течение 30 мин и частичную имидизацию при температуре 200-275^оС (время имидизации 20-30 мин), нанесение металла на поверхность, окончательную имидизацию при температуре 350^оС в течение 20 мин.

Данный способ прост и эффективен, однако неприемлем при работе с готовыми сформированными полиимидными пленками, так как в описанном способе металлизация включена в процесс формирования пленки.

Известен способ нанесения металлических покрытий (Мельникова Н.Б. Талалуев В.Н. Карташов В.Р. Исследование состояния поверхности полиимидных пленок в процессе ее активации сильными основаниями. Поверхность. Физика, химия, механика, 1985, N 11, с. 109-114), включающий травление образцов в хромовокислотной смеси, промывание в растворе моющего средства, затем в воде, этиловом спирте, высушивание, травление в концентрированной гидроокиси натрия в растворе 8,1 моль/л с последующим электрохимическим осаждением меди.

Данная химическая обработка образцов перед электрохимическим осаждением хорошо подобрана для меди, однако для трудноадгезионных металлов, например золота, она не дает необходимого сцепления.

Наиболее близким к заявляемому является способ металлизации полимерной пленки (Микроэлектронная аппаратура на бескорпусных интегральных микросхемах. Под ред. И.Н.Воженина, М. Радио и связь, 1985, с. 264), заключающийся в обезжиривании полиимидной пленки в четыреххлористом углероде, травлении в подогретой хромовой смеси на основе серной кислоты, нанесении металлического покрытия, термической сушке.

Для таких металлов, как медь, хром, никель, данной обработки достаточно для получения удовлетворительного сцепления. Однако нанесение золота, серебра не позволяет получать крепких сцеплений между подложкой и металлом.

Целью изобретения является повышение прочности покрытий за счет улучшения адгезии металла с полимером.

Цель достигается тем, что в способе металлизации полимерной пленки, включающем химическое травление пленки в подогретой хромовой смеси на основе серной кислоты, нанесение металла на поверхность с последующим отжигом, отжиг осуществляют воздействием ультрафиолетового излучения с плотностью мощности 1,51 ≅ I < 6,04 Вт/см².

В научно-технической и патентной литературе решений с указанной совокупностью признаков не обнаружено. Не известно использования ультрафиолетового излучения для повышения адгезии металлической пленки на полиимиде. Для активации поверхности полимера перед нанесением металлического покрытия известно применение химической обработки. Дальнейшая термическая сушка направлена на обезвоживание гигроскопичного полимера, разбухшего в процессе химического травления и промывки в воде. В предлагаемом способе последующий отжиг играет не пассивную, а активную роль в процессе адгезии.

Способ осуществляют следующим образом.

Обезжиренную полимерную пленку протравливают в подогретой хромовой смеси на основе серной кислоты в течение 1 мин, промывают в проточной дистиллированной воде и просушивают в потоке подогретого воздуха. Затем производят напыление металлического покрытия и отжиг ультрафиолетовым излучением, который несет два вида воздействия на подложку: световое с длиной волны 365 нм и термическое. Хорошую адгезию металлических покрытий достигают в сочетании вышеуказанной химической обработки с последующим ультрафиолетовым отжигом.

П р и м е р. Обезжиренную полиимидную пленку протравливали в подогретой до 170^оС хромовой смеси на основе серной кислоты в течение 1 мин. Напыление производили резистивным испарением в вакууме порядка 1-2˙ 10^-5 мм рт.ст. на подогретую до 270^оС подложку. Напыляли золото, хром, никель, серебро. В вакууме подложка остывала до комнатной температуры и далее на воздухе проводился отжиг ультрафиолетовым излучением от ртутно-кварцевой лампы типа ПРК-4. Плотность мощности излучения I 3,5 Вт/см², время облучения 10 мин. Во время отжига подложка находилась при температуре 230^оС. Исследовались и другие способы химической обработки: травление в 2-мольном растворе NaOH в течение 6 мин при температуре 50^оС, травление в NaSiO₃, в подогретом 2-мольном растворе КОН, в этиловом спирте. Данные способы в той или иной степени улучшали адгезию, но не давали требуемого результата, т.е. на поверхности полиимидной пленки не оставался при механическом снятии металлического покрытия полупрозрачный слой.

При травлении в подогретой хромовой смеси с последующим термическим отжигом не удавалось получать результата, как в предлагаемом способе. Стоит отметить результат, полученный при напылении золота. Так как золото имеет неудовлетворительное сцепление с другими веществами (например, полупроводниками Ga, As, Si, Ge; диэлектриками ситалл, поликор), то для улучшения адгезии золота к этим веществам обычно перед его напылением предварительно наносят буферный слой (Cr). В заявляемом способе достигается крепкое сцепление напыляемого металла золота с полимерным образцом.

При отжиге пленки ультрафиолетовым излучением с плотностью мощности, выходящей за указанные пределы, наблюдалась неудовлетворительная адгезия металла к пленке. При I > 6,04 Вт/см² в центре пленки появлялись признаки ее подгорания и жесткая деформация. При I < 1,51 в центральном участке пленки также наблюдалась неудовлетворительная адгезия. Время отжига ультрафиолетовым излучением выбиралось экспериментально. Наилучший результат получился при отжиге в течение 10 мин. Верхняя граница временного режима определяется в пределах разумного.

Предлагаемый способ металлизации полимерной пленки позволяет получать любые металлические пленки с высокой адгезией к полимеру и может быть применен в микроэлектронике.

Формула изобретения

СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЕНКИ, включающий химическое травление пленки в подогретой хромовой смеси на основе серной кислоты и нанесение металла на поверхность пленки напылением в вакууме с последующим отжигом, отличающийся тем, что отжиг осуществляют воздействием УФ-излучения, плотность J мощность которого выбирают из выражения 1,51 ≅ J < 6,04, Вт/см².