DD235370A1

DD235370A1 - Verfahren zur herstellung einer mehrlagigen schichtschaltung

Info

Publication number: DD235370A1
Application number: DD27389685A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Albrecht; Karl-Heinz Lentzy; Andreas Schuetze; Lutz Eger
Original assignee: Hermsdorf Keramik Veb
Priority date: 1985-03-07
Filing date: 1985-03-07
Publication date: 1986-04-30

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Mikroelektronik. Ziel ist eine hohe Dichte von Durchkontaktierungen zu erreichen. Deshalb sollen Fenster in der Isolationsschicht mit einer Groesse von 150 mm150 mm hergestellt werden. Aufgabe soll es sein, ein Verlaufen des Isolationsmaterials in die Fenster der Isolationsschicht zu verhindern. Zunaechst werden erfindungsgemaess auf eine auf das Substrat aufgedruckte erste Dickschichtschaltung Lackpunkte mit der Flaechengroesse von Fenstern der Isolationsschicht aufgedruckt. Diese Lackpunkte werden an die Stellen gedruckt, die in den folgenden Schritten zu Durchkontaktierungen ausgebildet werden. Danach wird auf die gesamte verbliebene Flaeche der ersten Schichtschaltung eine Isolationsschicht gedruckt, die anschliessend auf definierte Weise gesintert wird, wobei die Sintertemperatur und -zeit so eingestellt wird, dass die Lackpunkte rueckstandsfrei ausgebrannt werden. Zum Abschluss wird eine zweite Leitbahnebene aufgebracht und damit auch die Durchkontaktierungen realisiert. Angewendet wird die Erfindung bei hochintegrierten Hybridschaltkreisen mit kleinen Strukturabmessungen. Fig. 4

Description

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Das Sinterregime fur die Isolationsschicht lauft in Ausgestaltung der Erfindung folgendermaßen ab Zunächst wird eine Temperatur von 450⁰C eingestellt und 10 min gehalten Dann erfolgt die Aufheizung auf eine Temperatur von 850⁰C Auch diese Temperatur wird 10 min gehalten Danach erfolgt die normale Abkühlung Der gesamte Sinterprozeß erstreckt sich über eine Zeit von etwa 50 min Mit dem bei diesem Sintern erreichten Ausbrennen der Lackpunkte werden Fenster mit einer Große im nahen Bereich von 150 pm x 150 μηπ hergestellt Zweckmaßigerweise wird als Isolationsmatenal AI₂O₃ mit einer Kornigkeit von < 5 дт verwendet Die Isolationsschicht hat dabei eine gesinterte Dicke im Bereich von 10 bis 15 цт

Wesentliche Erkenntnis aus der Anwendung des erfindungsgemaßen Verfahrens ist die Tatsache, daß es trotz Anwendung des Siebdruckverfahrens gelingt die beschriebenen kleinen Fensterabmessungen in der Isolationsschicht überhaupt und auch mit der erforderlichen Qualität herzustellen

Dabei werden keine Isolationsmatenalien mit Fine line Eigenschaften angewendet

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel naher erläutert werden Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig 1 Substrat mit erster Dickschichtschaitung

Fig 2 Fig 1 plus aufgedruckte Lackpunkte

Fig 3 Fig 2 plus aufgedruckte Isolationsschicht

Fig 4 Fig 3 mit herausgebrannten Lackpunkten

Fig 5 Fig 4 plus Dunnschichtleiterbahnebene

Auf ein AI₂O₃ Keramiksubstrat 1 wird zunächst eine erste Dickschichtschaitung mit einer ersten Leiterbahnebene 2 mittels Siebdruck aufgebracht (Fig 1) Auf diese erste Leiterbahnebene 2 werden an die Stellen, die in den folgenden Schritten zu Durchkontaktierungen 7 ausgebildet werden sollen Lackpunkte 3 ebenfalls aufgedruckt (Fig 2) Da die Fenster 5 fur die Durchkontaktierungen 7 zur Erhöhung des Integrationsgrades nur eine Flache von 150 дт χ 150 цт aufweisen sollen, dürfen auch die Lackpunkte 3 nur eine so große Oberflache haben Unter Aussparung der gedruckten Lackpunkte 3 wird anschließend eine AI₂O₃ Isolationsschicht 4 mit einer Kornigkeit von 4 цт ganzflachig aufgedruckt Die Dicke dieser Schicht betragt ζ В 15цт Im Anschluß daran muß die Isolationsschicht 4 gemäß Sinterregime nach Punkt 2 des Erfindungsanspruches gesintert werden Das organische Material der aufgedruckten Lackpunkte 3 muß dabei so beschaffen sein, daß es bei der Sinterung ruckstandsfrei ausgebrannt wird (Fig 4)

Die verbleibenden Fenster 5 weisen dann exakt die geforderte Geometrie und die notwendigen Abmessungen auf Zum Abschluß des erfindungsgemaßen Verfahrens wird auf die Isolationsschicht 4 und in die Fenster 5 mit einem Sputterverfahren eine zweite Leiterbahnebene deponiert, so daß die Durchkontaktierung 7 zur ersten Leitbahnebene 2 realisiert wird (Fig 5) Der allgemeine Erfindungsgedanke ist, wie es dem Fachmann auf diesem Gebiet leicht verstandlich ist, auch auf eine Dickschichtebene als zweite Leitbahnebene erstreckt Außerdem ist es auch ersichtlich, daß von der Erfindung ebenfalls das Herstellen von mehr als zwei Leitbahnebenen betroffen wird

Claims

1 Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Schichtschaltung, bei dem auf ein Substrat zunächst eine erste Dickschichtschaltung aufgedruckt wird, gekennzeichnet dadurch, daß auf die Leitbahnebene (2) dieser ersten Schichtschaltung Lackpunkte (3) mit der Flachengroße von Fenstern (5), die in den folgenden Schritten zur Durchkontaktierungen (7) ausgebildet werden, gedruckt werden, daß danach auf die gesamte verbliebene Flache der ersten Schichtschaltung eine Isolationsschicht (4) gedruckt wird, daß anschließend die Isolationsschicht (4) definiert gesintert wird, daß die Sintertemperatur und zeit so eingestellt wird, daß dabei die Lackpunkte (3) ruckstandsfrei ausgebrannt werden, daß zum Abschluß mit einem Verfahren der Dünnschichttechnik eine zweite Leitbahnebene (6) auf die Isolationsschicht (4) und deren Fenster (5) deponiert und entsprechend strukturiert wird

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Erfindungsanspruch:

2 Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß beim annähernd 50 min dauernden Sinterprozeß der Isolationsschicht (4) zunächst eine Temperatur von 450⁰C eingestellt und fur 10 min gehalten wird, daß dann die Aufheizung auf 850⁰C erfolgt, wobei diese Temperatur auch 10 min gehalten wird und daß abschließend die normale Abkühlung vollzogen wird

3 Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß mit dem Ausbrennen des Lackes (3) Fenster (5) mit einer Große im nahen Bereich von 150 μηι χ 150 μηη hergestellt werden

4 Verfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß AI₂O₃ Isolationsmatenal mit einer Kornigkeit von < 5 pm verwendet wird

5 Verfahren nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß eine Isolationsschicht (4) mit einer gesinterten Dicke im Bereich von 10 bis 15 μηη angewendet wird

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Mikroelektronik Sie bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Schichtschaltung, die minimale Fenstergroßen zur Durchkontaktierung elektrisch leitender Verbindungen in siebgedruckten Isolationsschichten aufweisen soll Die mehrlagige Schichtschaltung soll zu hochintegrierten Hybndschaltkreisen mit kleinen Strukturabmessungen komplettiert werden

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Zur Erhöhung der Integrationsdichte von Schaltungsstrukturen bzw zur Erhöhung der Möglichkeiten zur Herstellung von elektrisch leitenden Verbindungen innerhalb eines Schaltkreises, werden bekannterweise die Leitungsstrukturen in mehreren Ebenen angeordnet, die durch Isolationsschichten getrennt sind Andererseits ergibt sich die Notwendigkeit, die Durchkontaktierungen in ihrer Flache möglichst gering herzustellen Es ist auch bekannt, zunächst eine Dickschichtschaltung auf ein Substrat aufzudrucken und darauf eine Isolationsschicht ebenfalls mittels Siebdruck aufzubringen Die nächste Schichtschaltungsebene wird dann auch aufgedruckt bzw wenn es eine Dünnfilmschaltung ist, durch ein entsprechendes Verfahren deponiert Um Durchkontakt'erungen in die siebgedruckte Isolationsschicht einzubringen, müssen ,Fenster" offenbleiben Es ist aber allgemein bekannt (DE 2 548 258), daß mittels Siebdruck hergestellte Offnungen fur Durchkontaktierungen auf eine minimale Große von 250 μηη x 250 μηη eingestellt werden können Wenn es nun die Erhöhung der Integrationsdichte erfordert, daß die Durchkontaktierungsoffnungen (Fenster) eine kleinere Flache (z B 150 μηη χ 150 μιτι) haben müssen, dann können diese Fenster durch Freilassen von entsprechenden Flachen beim Siebdruck nicht mehr hergestellt werden, weil das Benetzungsverhalten zwischen Isolationspaste und Substrat so groß ist, daß die Reproduzierbarkeit der Offnungen nicht mehr gegeben ist Des weiteren sind die Möglichkeiten der Laseranwendung zur Herstellung von Lochern (Durchkontaktierungen) bekannt (DE 2 702 844, DE 2 548 258), die zu den genannten kleinen Abmessungen fuhren Allerdings sind dabei verbleibende Ruckstande in den Lochern nicht mit Sicherheit auszuschließen, so daß hier hohe Ubergangswiderstande auftreten können, die aber gerade vermieden werden sollen, um elektrisch gut leitende Verbindungen zwischen den Ebenen herstellen zu können Außerdem ist die Laseranwendung relativ kostenaufwendig

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Schichtschaltung zu finden, das eine hohe Integrationsdichte der Schaltungsstrukturen und damit der Durchkontaktierungen ermöglicht und dabei die Entstehung eines hohen Übergangswiderstandes in den Durchkontaktierungen ganzlich vermeidet Die Abmessungen der zu Durchkontaktierungen zu vervollständigenden Fenster in der Isolationsschicht zwischen den Schaltungsebenen sollen dabei im nahen Bereich von 150 μΐη x 150 pm liegen

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Schichtschaltung zu schaffen, das bei Anwendung des Siebdruckverfahrens mindestens fur die erste Dickschichtschaltung und fur die Isolationsschicht darauf, ein Verlaufen des Isolationsmaterials in die Fenster der Isolationsschicht verhindert Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß, nachdem auf ein Substrat zunächst eine erste Dickschichtschaltung aufgedruckt wurde, auf die Leiterbahnebene dieser ersten Schichtschaltung Lackpunkte mit der Flachengroße von Fenstern einer Isolationsschicht gedruckt werden

Diese Lackpunkte werden an die Stellen gedruckt, die in den folgenden Schritten zu Durchkontaktierungen ausgebildet werden Danach wird auf die gesamte verbliebene Flache der ersten Schichtschaltung eine Isolationsschicht gedruckt Anschließend wird die Isolationsschicht auf definierte Weise gesintert, wobei die Sintertemperatur und zeit so eingestellt wird, daß die Lackpunkte ruckstandsfrei ausgebrannt werden Zum Abschluß der erfindungsgemaßen Verfahrensweise wird mit einem Verfahren der Dünnschichttechnik eine zweite Leiterbahnebene auf die Isolationsschicht und in deren Fenster deponiert und entsprechend strukturiert