用于在电绝缘衬底表面上按结构制造导线的被覆层制造技术

用来以一定结构形式在电绝缘衬底表面上制造导线，特别是用来制造传感器元件和印刷电路板的被覆层，被覆层由成分为Ｓｎ↓［１－（ｙ＋ｚ）］Ａ↓［ｙ］Ｂ↓［ｚ］Ｏ↓［２］的掺杂氧化锡层构成，其中Ａ＝Ｓｂ或Ｆ，Ｂ＝Ｉｎ或Ａｌ，其特征在于被覆层的掺杂物质锑或氟加铟或铝的含量由０．０２≤ｙ＋ｚ＜０．１１限定，而且掺杂物质之比满足条件１．４＜ｙ／ｚ＜２．２，这样就能用１５７ｎｍ至１０６４ｎｍ的波长范围内的电磁激光辐射进行刻蚀来使被覆层形成结构。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在电绝缘衬表面上用来以一定结构制造导线的，特别是用来制造传感器元件和印刷电路板的被覆层，该被覆层由掺杂的氧化锡层构成，其成分为Sn1-(y+z)AyBzO2，其中A＝Sb或F，B＝In或Al，并涉及被覆层的一种被覆方法。在微型传感器、混合集成电路、显示器件等的芯片和晶片领域，以一定结构制造导线起着主导作用。在这些领域中，一般采用所谓原模(掩模)来形成结构。原模通常由玻璃料作衬底材料而构成。衬底材料上蒸发一层均匀或不均匀的薄层，通常是蒸镀铬，然后必须以适当要求的形式形成结构。在电子学的许多其他领域，考虑到用作导线网或布线网，使尤其在玻璃衬底上的薄层或复合薄层形成结构很受关注的。这里业已熟知的是，为所要形成结构的厚约0.1μm至0.2μm的金属薄层被覆一层漆，然后用电子束或激光束，或者还经由光学系统，使漆层曝光和显影。然后完成一化学腐蚀工序，除去暴露的金属面。在印刷电路板制造方面，业已由DE4010244A1得知，在印刷电路板上被覆一层导电漆，然后用激光器将导电漆层加工成走线图。接着对所形成的走线图进行金属化。也已由DE3922478得知，被覆塑料的敷铜基板材料用准分子激光器来形成结构，即在接着由金属电淀积法被覆的导线的区域内除去塑料被覆层。此外，对这种不完全附加法还可在淀积金属后不用化学腐蚀而用准分子激光器除去导线间的残留铜层。但是，为此所需的能量密度有时高得不切实际。单单由于这一原因，该法已不适用于经济地形成精细结构。EP0280362B1还公布了全表面的氧化锡被覆层在薄膜加热元件上的应用。其中也叙述了氧化锡用锑和铟的双掺杂，从而使这种膜层能在薄膜加热元件上用于较高的温度。大家知道，特别在较高温度下，氧化锡层与大气(O2，H2O)发生相互作用，这会引起电导率的显著变化。为能使这种氧化锡层在高温下也能用作电性能稳定的透明薄膜加热元件，以等克分子数，即等量地掺入锑和铟。这里特别指出，其量相互不得相差10％以上。而且，膜层具有的锑含量和铟含量各自为4.5mol％。在这种情况下由锑来提高导电率，由铟来稳定晶体缺陷。本专利技术的任务在于制成可被覆在玻璃和陶瓷衬底上的薄导电被覆层，被覆层中可以高分辨率直接构成绝缘沟道而无残留物。本专利技术通过权利要求1或6的特征完成这一任务。本专利技术的进一步扩展见从属权利要求。通过被覆层中掺杂物质锑或氟加铟或铝的含量由极限值0.02＜y+z＜0.11给定，且并通过掺杂物质的比例满足条件1.4＜y/z＜2.2，令人意外地实现的是这种膜层经用157nm至308nm波长范围内的激光辐射刻蚀，可没有残留物而以高分辨率构成具有绝缘沟道的结构。还已证明，在1064nm以下的红外波长范围内的激光辐射也可以用来使本专利技术的被覆层构成高分辨率结构。这种辐射例如可用二极管泵浦固体激光器产生。用一体化的二倍频、三倍频或四倍频也能产生短波激光辐射，这种辐射同样适用于使所述被覆层构成结构。此外，该任务由一方法来完成，其特征是被覆层用气溶胶喷涂法(Aerosol-Spruehpyrolyse-Verfahren)在400℃至600℃的某一温度下淀积于表面温度400℃至600℃的玻璃、陶瓷或半导体硅电绝缘衬底上，厚度在50nm和500nm之间。用所述波长范围内的电磁激光辐射刻蚀而成的精细导电结构，其特征在于绝缘沟道的垂直和锐边的壁，而且膜层对化学剂以及机械和热负荷有异常良好的稳定性。本专利技术的被覆层可用于传感器，例如小汽车前窗玻璃的湿度传感器，以及用于微电子电路的导线，这里特别适用于石英玻璃衬底上的高频元件，并且例如与液晶显示层组合用作显示器件。通过特殊的被覆与结构形成工艺，尤其是通过加给氧化锡规定浓度的锑(Sb)和铟(In)，可同时取得高电导率和高抗腐蚀性。在保持规定浓度的情况下，也可用氟代替锑，用铝代替铟。业已证实，膜层具有Sn0.919Sb0.052In0.029O2的成分特别适宜。诚如所证实，这样一种被覆层特别是具有最佳电导率，此外可用准分子激光器作高分辨率、无残留物和边角锐的刻蚀。这种膜层淀积在玻璃衬底表面，导电性能与金属相近，而且透明，它还具有异常高的抗腐蚀性和机械强度。被覆层宜在400℃至600℃的温度下用气溶胶喷涂法被覆。被覆层厚度在50nm和500nm之间。膜层随后根据本专利技术的一优选实施形式用波长为248nm的氟化氪准分子激光器进行刻蚀而形成结构。本专利技术的进一步扩充是规定衬底由石英玻璃、玻璃陶瓷、硬玻璃(特别是硼硅硬玻璃)、适当软玻璃、陶瓷(特别是氧化铝陶瓷)或半导体硅构成。本专利技术能使氧化锡这种能带隙为3.6eV因而能透可见光的半导体作为能形成精细结构的膜层而例如用于传感器。这里使用了已知的效应，即在氧化锡中掺入适当掺杂物质而能产生对于半导体来说异常高的可自由流动电子密度(将近1021/cm3)。若将这种掺杂氧化锡以薄层形式淀积在玻璃衬底上，这些电绝缘玻璃便取得几乎像金属那样导电的、同时又是透明的敷层。本专利技术发现，最好含有5.2mol％锑和2.9mol％铟的氧化锡层能毫无问题地、精确地用准分子激光器形成结构，而且以后电化学和机械性能稳定。业已证明，例如掺等克分子量锑和铟的膜层则不会在用准分子激光器形成结构上有困难。另外，与符合当前技术水平的膜层相比较，现在本专利技术推出的膜层的电导率和机械粘附性有利地提高了。全然意想不到的是，本专利技术采用的被覆层可用准分子激光器作精细结构刻蚀。特别是金属，由于结合能高等等原因，至今不能经济地采用准分子激光器进行无残留物刻蚀。如果考虑激光束与物质的相互作用机理，则激光波长首先在物质内部激发振荡模，从而例如把金属加热到液态或气态聚合状态。最后进行热刻除。这种方法对于形成高分辨率的结构，特别是还由于不可避免地有金属淀积而不能适用。因此，经济地使用准分子激光器的范围至今始终停留在剥蚀聚合物的范围内。与激光辐射产生热效应的情况不同，对于聚合物是抵消分子的结合能而使粒子和分子冷裂解。这涉及的是非热型刻蚀过程。由于所述原因，以往在掺杂金属氧化物领域完全不能期望得到采用准分子激光器的优点，尤其也不能指望卓有成效地采用准分子激光器来刻蚀本专利技术采用的氧化锡层。为制造湿度传感器，专利申请人试验可用性能类似的膜层如氮化铬层直接形成结构而终究未获成功。这更加表明，这里采用准分子激光器时由于材料的蒸发，在被刻蚀区内发生沉积。因此，至今未能利用激光支持的材料刻蚀制成能工作的传感器。然而，诚如意外地表明的那样，一脉冲准分子激光器很适用于经济地直接刻蚀现在研制成的被覆在玻璃或陶瓷衬底上并具本专利技术所述成份的特殊被覆层。这能在玻璃片或陶瓷片上被覆的薄氧化锡层的微米级区域内形成分辨率特别高的无残留物结构。这种被覆层采用准分子激光器直接形成结构或者是在应用设置在光路中的掩模的情况下来完成，掩模的透激光辐射的区域形状和结构与应刻蚀的膜层区域对应；或者用一聚焦的激光束来完成。下面根据一示例详述本专利技术。本专利技术采用的被覆层按照气溶胶喷涂法被覆在衬底上。这时利用市售喷雾装置使喷射液气动雾化成气溶胶。工作气体采用干燥氮气。气溶胶粒滴的平均直径在数微米范围内。用XY传动装置使喷嘴在10cm至15cm的距离上垂直于水平放置在扁平炉上的玻璃衬底移动。玻片在用一种已知的玻璃清洁剂预先清洁后进行被覆。该衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·基克尔海恩，布鲁诺·维特，
申请(专利权)人：LPKFCADCAM系统股份公司，
类型：发明
国别省市：