專利名稱：基于絲網(wǎng)印刷方法直接沉積金屬線路圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于現(xiàn)代微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于絲網(wǎng)印刷方法直接沉積金屬 線路圖案的方法。
背景技術(shù)：
在絕緣基材上制備金屬線路圖案是電子、光學(xué)、機械器件如顯示器、生物傳感器等 的非常重要的一個生產(chǎn)步驟。現(xiàn)在成熟的制備圖案化金屬線路的方法，通常是通過光刻、電 子束曝光、聚焦離子束曝光等技術(shù)在真空蒸發(fā)、濺射、電鍍或無電鍍沉積披覆而成的金屬膜 上獲得相應(yīng)的圖案，然后再蝕刻而成。但是隨著微電子及半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，微電子器件特別是未來一代的大規(guī)模的集 成電子器件進一步往小型化的方向發(fā)展，這就要求其內(nèi)部元件的金屬連接線路不但要越來 越小，而且要求通過金屬線路傳遞電信號時的傳播延遲盡量的減少。因此，通常用來作為絕 緣層的SiO2日益為有機材料特別是擁有極佳絕緣性能的聚合物所取代。其中，聚酰亞胺由于其極佳的熱、化學(xué)穩(wěn)定性，易于光刻制版等特性，作為先進的 芯片內(nèi)互連的低介電常數(shù)絕緣材料而備受矚目。在聚酰亞胺膜上鍍覆金屬線路也因此成為 一個備受關(guān)注的課題。為了在絕緣的聚酰亞胺膜上引入金屬配線層，研究人員進行了各種各樣的嘗試。 例如，在聚酰亞胺基材上用物理或化學(xué)的方法選擇性地沉積金屬膜(加成法)或蝕刻掉預(yù) 制成的金屬膜(減成法)；或者用激光誘導(dǎo)結(jié)合無電鍍沉積的方法來獲得金屬膜。然而，這 些方法仍然存在各種各樣的缺陷，激光的照射會導(dǎo)致聚酰亞胺基材的分解；而現(xiàn)在常用的 制備程序則受制于較高的生產(chǎn)成本如涂覆抗蝕涂層再進行蝕刻的過程一方面要經(jīng)歷多次 繁瑣的光刻印刷步驟，另一方面也要消耗大量的能量。因此，一種能直接在聚酰亞胺膜上形 成所需要的金屬線路的方法亟待開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種簡便的、易于大規(guī)模生產(chǎn)的、能直接在 聚酰亞胺膜上形成所需要的金屬線路的方法即基于絲網(wǎng)印刷方法直接沉積金屬線路圖案 的方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是基于絲網(wǎng)印刷方法直接沉積金屬線路圖案的方法，是通過絲網(wǎng)印刷惰性油墨圖案 的方式，定點選擇性地在聚酰亞胺薄膜基材上進行表面分子改性的處理后進行離子注入； 引入作為還原前驅(qū)體的金屬離子；再通過金屬還原、沉積得到所需要的金屬圖形。具體步驟如下1.在聚酰亞胺薄膜表面用耐堿油墨絲網(wǎng)印刷上所需金屬線路的負相圖形，烘干；2.對印刷好的聚酰亞胺薄膜表面進行改性把強堿試劑水溶液滴涂于薄膜表面， 靜置，用去離子水沖洗干凈，所用強堿試劑是氫氧化鈉或氫氧化鉀，強堿試劑水溶液的重量百分濃度為為1 lOmol/L ；3.對已改性的薄膜表面進行離子交換把上述薄膜置于50°C、濃度0.5 l.Omol/L的金屬鹽水溶液中浸泡20分鐘，進行離子交換，所述金屬鹽為金、銀、銅、鎳或鈀 的鹽；4.金屬還原還原方式包括使用還原劑還原和光照還原兩種，使用還原劑還原是 將上述薄膜浸入還原劑水溶液，取出后即可得到金屬線路圖案，所述還原劑是采用二甲胺 基甲硼烷、硼酸、硼氫化鈉、甲醛或水合胼；還原劑水溶液的濃度為0. lmol/L lOmol/L，還 原溫度為20 80°C，還原時間為5min 池；所述光照還原是采用紫外光光照還原，紫外光 波長為300nm 400nm，光照強度為200mW cnT2 400mW cnT2，還原時間為IOmin 2h ；5.把金屬線路加厚處理把上述制得的金屬線路常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫 酸銅、8%酒石酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的混合溶液，得到經(jīng)過 加厚的金屬銅線路；6.手工除去油墨。本發(fā)明方法的有益效果為1.本發(fā)明方法是一種新型的能直接在聚酰亞胺膜上形成所需要的金屬線路的方 法，該法簡便，固定投入少，生產(chǎn)周期短，易于大規(guī)模生產(chǎn)。2.本發(fā)明方法所利用的印刷工藝在我國是非常成熟的生產(chǎn)工藝，現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備 可直接應(yīng)用該法用于生產(chǎn)金屬線路，無需另外購置設(shè)備，易于推廣和使用。3.本發(fā)明方法工藝簡單，無有毒有害氣體的產(chǎn)生，綠色環(huán)保，消耗能量低，符合低 碳生產(chǎn)的要求。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。但需要說明的是下述實施例為本發(fā) 明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本 發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都 包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。實施例11.在聚酰亞胺薄膜表面用耐堿油墨絲網(wǎng)印刷上所需金屬線路的負相圖形，60°C， 30分鐘烘干。2.對印刷好的聚酰亞胺薄膜表面進行改性把5mol/L的KOH溶液滴涂于薄膜表 面，靜置10分鐘，用去離子水沖洗干凈。3.對已改性的薄膜表面進行離子交換把上述薄膜置于50°C、0. 5mol/L的CuSO4 溶液中浸泡20分鐘。4.金屬還原將上述薄膜浸入50°C、0. lmol/L的二甲胺基甲硼烷溶液，10分鐘后 取出，即可得到金屬銅線路圖案。5.把金屬線路加厚處理把上述制得的金屬線路常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫 酸銅、8%酒石酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的混合溶液，得到經(jīng)過 加厚的金屬銅線路；6.手工除去油墨。
實施例21.同實施例1的步驟1。2.對印刷好的聚酰亞胺薄膜表面進行改性把lmol/L的NaOH溶液滴涂于薄膜表 面，靜置10分鐘，用去離子水沖洗干凈。3.對已改性的薄膜表面進行離子交換把上述薄膜置于50°C、0. 8mol/L的Ag2SO4 溶液中浸泡20分鐘。4.金屬還原將上述薄膜浸入20°C、0. lmol/L的硼酸溶液，10分鐘后取出，即可得 到金屬銀線路圖案。5.把金屬線路加厚處理把上述制得的金屬線路常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫 酸銅、8%酒石酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的混合溶液，得到經(jīng)過 加厚的金屬銅線路；6.手工除去油墨。實施例31.同實施例1的步驟1。2.對印刷好的聚酰亞胺薄膜表面進行改性把8mol/L的NaOH溶液滴涂于薄膜表 面，靜置10分鐘，用去離子水沖洗干凈。3.對已改性的薄膜表面進行離子交換把上述薄膜置于50°C、0. 5mol/L的NiSO4 溶液中浸泡20分鐘。4.金屬還原將上述薄膜浸入80°C、0. 5mol/L的硼氫化鈉溶液，5分鐘后取出，即 可得到金屬鎳線路圖案。5.把金屬線路加厚處理把上述制得的金屬線路常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫 酸銅、8%酒石酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的混合溶液，得到經(jīng)過 加厚的金屬銅線路；6.手工除去油墨。實施例41.同實施例1的步驟1。2.對印刷好的聚酰亞胺薄膜表面進行改性把5mol/L的NaOH溶液滴涂于薄膜表 面，靜置10分鐘，用去離子水沖洗干凈。3.對已改性的薄膜表面進行離子交換把上述薄膜置于50°C、0. 5mol/L的AuCl3 溶液中浸泡20分鐘。4.金屬還原將上述薄膜浸入60°C、5mol/L的水合胼溶液，Ih后取出，即可得到金 屬金線路圖案。5.把金屬線路加厚處理把上述制得的金屬線路常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫 酸銅、8%酒石酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的混合溶液，得到經(jīng)過 加厚的金屬銅線路；6.手工除去油墨。實施例51.同實施例1的步驟1。2.對印刷好的聚酰亞胺薄膜表面進行改性把8mol/L的KOH溶液滴涂于薄膜表面，靜置10分鐘，用去離子水沖洗干凈。3.對已改性的薄膜表面進行離子交換把上述薄膜置于50°C、0. 5mol/L的PdCl2 溶液中浸泡20分鐘。4.金屬還原將上述薄膜下浸入30°C、lmol/L的甲醛溶液，2h后取出，即可得到金 屬鈀線路圖案。5.把金屬線路加厚處理把上述制得的金屬線路常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫 酸銅、8%酒石酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的混合溶液，得到經(jīng)過 加厚的金屬銅線路；6.手工除去油墨。實施例61.同實施例1的步驟1。2.對印刷好的聚酰亞胺薄膜表面進行改性把lOmol/L的NaOH溶液滴涂于薄膜 表面，靜置10分鐘，用去離子水沖洗干凈。3.對已改性的薄膜表面進行離子交換把上述薄膜置于50°C、0. 5mol/L的Ag2SO4 溶液中浸泡20分鐘。4.金屬還原將上述薄膜采用紫外光光照還原，紫外光波長為300nm，光照強度為 200mff cm_2，還原時間為2h，即可得到金屬銀線路圖案。5.把金屬線路加厚處理把上述制得的金屬線路常溫下浸入由質(zhì)量濃度1. 5%硫 酸銅、8%酒石酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的混合溶液，得到經(jīng)過 加厚的金屬銅線路；6.手工除去油墨。實施例71.同實施例1的步驟1。2.對印刷好的聚酰亞胺薄膜表面進行改性把5mol/L的NaOH溶液滴涂于薄膜表 面，靜置10分鐘，用去離子水沖洗干凈。3.對已改性的薄膜表面進行離子交換把上述薄膜置于50°C、0. 6mol/L的PdCl2 溶液中浸泡20分鐘。4.金屬還原將上述薄膜采用紫外光光照還原，紫外光波長為350nm，光照強度為 300mff cnT2，還原時間為50min，即可得到金屬鈀線路圖案。5.把金屬線路加厚處理把上述制得的金屬線路常溫下浸入由1. 5wt%硫酸銅、 8wt%酒石酸鈉鉀、1. 5wt%氫氧化鈉、52wt%甲醛和37wt%蒸餾水組成的混合溶液，得到經(jīng) 過加厚的金屬銅線路；6.手工除去油墨。實施例81.同實施例1的步驟1。2.對印刷好的聚酰亞胺薄膜表面進行改性把3mol/L的KOH溶液滴涂于薄膜表 面，靜置10分鐘，用去離子水沖洗干凈。3.對已改性的薄膜表面進行離子交換把上述薄膜置于50°C、1. Omol/L的CuSO4 溶液中浸泡20分鐘。
4.金屬還原將上述薄膜采用紫外光光照還原，紫外光波長為400nm，光照強度為 400mff cnT2，還原時間為lOmin，即可得到金屬銅線路圖案。5.把金屬線路加厚處理把上述制得的金屬線路常溫下浸入由1. 5wt%硫酸銅、 8wt%酒石酸鈉鉀、1. 5wt%氫氧化鈉、52wt%甲醛和37wt%蒸餾水組成的混合溶液，得到經(jīng) 過加厚的金屬銅線路；6.手工除去油墨。
權(quán)利要求
1.基于絲網(wǎng)印刷方法直接沉積金屬線路圖案的方法，其特征在于，通過絲網(wǎng)印刷惰性 油墨圖案的方式，定點選擇性地在聚酰亞胺薄膜基材上進行表面分子改性的處理后進行離 子注入；引入作為還原前驅(qū)體的金屬離子；再通過金屬還原、沉積得到所需要的金屬圖形；具體步驟如下1)在聚酰亞胺薄膜表面用耐堿油墨絲網(wǎng)印刷上所需金屬線路的負相圖形，烘干；2)對印刷好的聚酰亞胺薄膜表面進行改性把強堿試劑水溶液滴涂于薄膜表面，靜 置，用去離子水沖洗干凈，所用強堿試劑是氫氧化鈉或氫氧化鉀，強堿試劑水溶液的重量百 分濃度為為1 lOmol/L ；3)對已改性的薄膜表面進行離子交換把上述薄膜置于50°C、濃度0.5 1. Omol/L的 金屬鹽水溶液中浸泡20分鐘，進行離子交換，所述金屬鹽為金、銀、銅、鎳或鈀的鹽；4)金屬還原還原方式包括使用還原劑還原和光照還原兩種，使用還原劑還原是將上 述薄膜浸入還原劑水溶液，取出后即可得到金屬線路圖案，所述還原劑是采用二甲胺基甲 硼烷、硼酸、硼氫化鈉、甲醛或水合胼；還原劑水溶液的濃度為0. lmol/L lOmol/L，還原溫 度為20 80°C，還原時間為5min 池；所述光照還原是采用紫外光光照還原，紫外光波長 為300nm 400nm，光照強度為200mW cnT2 400mW cnT2，還原時間為IOmin 2h ；5)把金屬線路加厚處理把上述制得的金屬線路常溫下浸入由質(zhì)量濃度1.5%硫酸 銅、8%酒石酸鈉鉀、1. 5%氫氧化鈉、52%甲醛和37%蒸餾水組成的混合溶液，得到經(jīng)過加 厚的金屬銅線路；6)手工除去油墨。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于絲網(wǎng)印刷方法直接沉積金屬線路圖案的方法。是通過絲網(wǎng)印刷惰性油墨圖案的方式，定點選擇性地在聚酰亞胺薄膜基材上進行表面分子改性的處理后進行離子注入；引入作為還原前驅(qū)體的金屬離子；再通過金屬還原、沉積得到所需要的金屬圖形。本發(fā)明方法的有益效果為1.本發(fā)明方法是一種新型的能直接在聚酰亞胺膜上形成所需要的金屬線路的方法，該法簡便，現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備可直接應(yīng)用該法用于生產(chǎn)金屬線路，無需另外購置設(shè)備，易于推廣和使用。2.固定投入少，生產(chǎn)周期短，易于大規(guī)模生產(chǎn)。3.本發(fā)明方法無有毒有害氣體的產(chǎn)生，綠色環(huán)保，消耗能量低，符合低碳生產(chǎn)的要求。
文檔編號C23C18/31GK102108505SQ201010526710
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者姚麗貝, 李培源, 蘇煒 申請人:廣西師范學(xué)院