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窄脉宽激光诱导背向选择性去除金属薄膜制备微电路(特邀)

2023-08-21崔佳琪谢小柱黄亚军李兆艳罗宇航龙江游

光子学报 2023年7期

崔佳琪,谢小柱,黄亚军,李兆艳,罗宇航,龙江游

(1 广东工业大学 物理与光电工程学院,广州 510006)

(2 广东工业大学 机电工程学院,激光微纳加工研究中心,广州 510006)

(3 广东工业大学 实验教学部,广州 510006)

0 引言

近年来,激光加工技术在集成电路、光电子器件、半导体器件以及医疗航天等领域扮演着越来越重要的角色[1-4]。利用激光选择性诱导金属薄膜制备微结构在工业、国防、通信、医疗等领域应用广泛,如电路板和光电设备的制造、微电子系统和太阳能电池的制备[5-7]。如何获得更高的加工质量和加工效率,并满足各种材料或结构的加工需求成为该领域的研究热点。目前,在透明基板上制备微电路的方法主要包括:激光诱导选择性去除金属薄膜、激光刻蚀工艺、紫外光刻、电子束光刻、激光诱导还原烧结以及直接墨水书写等方法。然而刻蚀工艺、光刻技术以及墨水直写等方法存在工艺复杂、缺乏工艺灵活性、制备的微电路电阻率高、粘附性较差、会造成环境污染等问题[8-12]。近年来制备微电路的主流方法是激光正向选择性烧蚀金属薄膜,例如:PAENG D 等[13,14]通过纳秒激光正向选择性去除铜薄膜制备出柔性透明导电电极;LEMKE A 等[15]使用皮秒激光正向选择性去除铜铟镓硒(CIGS)薄膜制备太阳能电池功能层;ULMEANU M 等[16]利用飞秒激光对钴(Co,20 nm)/铜(Cu,6 nm)/钴(Co,3 nm)三层复合薄膜结构进行了选择性去除和图案化。然而一些研究学者发现在激光正向诱导金属薄膜的过程中不可避免会产生热影响区、死区或者是纳米波纹,并且形成的重熔物常隆起在凹槽的边缘处,这种情况会严重降低凹槽的质量并且影响到光电特性[7,14,17-22]。……

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