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摘要
我们据报道，金属薄膜可以通过脉冲掺钕钇铝石榴石激光束照射薄膜表面直接光刻。该过程利用激光诱导的热弹性力，起到将薄膜与底层分离的作用。使用空间调制激光束制造了微米级的高保真图案。具有光刻铝源极和漏极电极的锌-锡-氧化物薄膜晶体管表现出高于 105 的开/关比和非常低的关断电流水平。这表明金属层通过该过程被完全蚀刻掉，不需要额外的清洁或蚀刻步骤。
介绍
金属薄膜图案化是现代电子设备制造中的关键工艺，因为它们通常需要电极、金属化或互连线。这些图案通常是通过光刻技术制造的。虽然传统的光刻可以提供高分辨率的图案，但它也需要昂贵的设备和许多工艺步骤。对简单、低成本制造的日益增长的需求导致了对替代品的狂热寻找。已经研究了许多不同的方法，包括喷墨打印、 纳米转移印刷，和激光诱导的正向转移。这些替代方案中的大多数都具有加成工艺的优势，但在分辨率、处理速度或可靠性方面仍然存在限制。
光刻
该领域以前的工作主要致力于潜在光刻胶材料的光刻蚀以及纳米颗粒的尺寸选择性蚀刻。在最近的一份报告中，我们已经证明，蒸发在玻璃基板上的金属薄膜（Au、Ag 和 Al）可以通过从基板背面入射的空间调制脉冲掺钕钇铝石榴石 (Nd:YAG) 激光束直接图案化。该方法利用施加在薄膜上的脉冲激光诱导热弹性力，其作用是将其从基材上分离。沉积的薄膜是多晶的，具有纳米尺寸的晶粒，因此材料的局部蚀刻可能会沿着弱结合的晶界区域进行剪切。所提出的技术提供了一种简单的无光刻胶路线，可以在透明基板上制造金属薄膜图案。但从适用性来看，正面照明方案更有利，因为基板和任何底层并不总是透明的。我们在这里证明了直接入射到薄膜表面的空间调制脉冲激光束也可以产生高保真图案。讨论了这种光刻方案作为金属化工艺的可行性，以及氧化锌锡 (ZTO) 薄膜的表征。 使用光刻铝电极在硅衬底上制造的电阻。
图案化的光学轮廓仪图像
制造的图案与转移的掩模图案具有良好的保真度，并且可以蚀刻出具有清晰边缘的薄膜。获得了 25 µm 的最小特征尺寸。实际上，这是所用掩模的最小图案尺寸。由于分离的薄膜应通过荫罩中的开口去除，因此图 1 所示的接触模式配置。分辨率有限。为了估计使用这种光刻工艺可以制造多小的特征，通过两束干涉对沉积在玻璃基板上的 Ag 膜进行图案化。干涉图是使用石英制成的折射棱镜产生的。图案化薄膜的扫描电子显微图像如图 1 所示。以及设置示意图。尽管薄膜受到正弦强度（即脉冲能量密度）分布的影响，但还是产生了阶梯状条纹图案。这意味着仅当脉冲能量密度超过阈值时才会发生蚀刻。线宽可以通过调整脉冲能量来控制，并且可以降低到~4 µm，保持相当好的均匀性。
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