Herstellung gemusterter Metalloberflächen mit Metallabhebetechniken

Gemusterte dünne Schichten haben einen enormen Einfluss auf die moderne Technologie, und obwohl Halbleiterelemente typischerweise im Rampenlicht stehen, haben Metalloberflächen eine entscheidende Rolle in verschiedenen fortschrittlichen Anwendungen wie Materialcharakterisierung, Biosensoren, chemische Sensoren und mikroelektromechanische Systeme (MEMS) gespielt.

Wie bei der Siliziumverarbeitung gibt es auch bei der Metallbeschichtung verschiedene Verfahren. Um eine hohe Wiedergabetreue zu erreichen, werden Metallbeschichtungen in der Regel unter Vakuumbedingungen durchgeführt, um das Vorhandensein von Verunreinigungen zu vermeiden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Metallschichten seitlich zusammenhängend sind und nur minimale Defekte aufweisen. Bei der Herstellung von strukturierten Metalloberflächen besteht das Ziel jedoch darin, ein Substrat selektiv - und nicht gleichmäßig - zu beschichten.

Auch hier gibt es verschiedene Wege zur strukturierten Beschichtung von Metalloberflächen, von der Softlithografie bis zum Nanoimprinting. In diesem Blog werden wir die Grundlagen der Übertragung von Metallmustern durch die Metall-Lift-off-Technik untersuchen.

Was ist Metal-Lift Off?

Metall-Lift-off ist eine Methode zur Erzeugung von Mikrostrukturen auf einer Oberfläche unter Verwendung eines Opfermaterials. Lichtempfindliche Polymere (so genannte Fotolacke) werden üblicherweise bei der konventionellen Musterübertragung verwendet, bei der mit Hilfe eines Elektronenstrahls (E-Beam) oder einer UV-Lichtquelle ein Negativ des zu ätzenden Musters auf der Oberfläche erzeugt wird. Ein ähnliches Verfahren wird beim Metall-Lift-off verwendet, nur dass der Prozess additiv und nicht subtraktiv ist.

Das Grundprinzip der Herstellung strukturierter Metalloberflächen mittels Lift-off-Techniken besteht darin, dass ein Fotolack selektiv auf ein Substrat aufgebracht wird. Die Metallisierung erfolgt dann mit einer Technik wie der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), die das Substrat und den Fotolack bedeckt. Organische Lösungsmittel werden dann als Lift-off-Medium verwendet, um den Fotolack zusammen mit etwaigen Metallpartikeln, die seine Oberfläche beschichtet haben, zu entfernen, wobei ein Abdruck der Lackmaske auf der neu beschichteten Oberfläche zurückbleibt.

Vorteile der Metal-Lift-Off-Techniken

Lift-off-Methoden sind ideal für die Herstellung strukturierter Metalloberflächen in kürzerer Zeit und zu geringeren Kosten als bei Trockenätzverfahren. Darüber hinaus können sich Trockenätzverfahren auf die strukturellen Eigenschaften von Substratschichten auswirken, was bei Lift-off-Metallverfahren nicht der Fall ist. Sie sind auch eine wertvolle Alternative zum nasschemischen Ätzen, wenn strukturierte Metalloberflächen mit Materialien wie Gold hergestellt werden, die unter nassen Bedingungen oft eine schlechte Haftung auf Resistmaterialien aufweisen.

Nachteile der Metallabhebetechniken

Der größte Nachteil des Metall-Lift-Offs ist die komplizierte Herstellung von Schablonen für einen erfolgreichen Lift-Off. Je nach Beschichtungsverfahren kann die Beschichtung der Lackseitenwände auch zur Bildung von zaunartigen Strukturen führen, nachdem der Lack entfernt wurde. Dies ist ein häufiger Nebeneffekt bei der Sputterbeschichtung.

Herstellung gemusterter Metalloberflächen mit Platypus Technologies

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