DE10044540C1 - Verfahren zum Herstellen von elektrisch leitenden Schichten auf der Wandung von Durchgangslöchern in einem Substrat - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von elektrisch leitenden Schichten auf der Wandung von Durchgangslöchern in einem Substrat

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von elektrisch leitenden Schichten auf der Wandung von Durchgangslöchern in einem an seinen Oberflächen elektrisch nichtleitenden Substrat unter Sicherstellen einer elektrischen Isolation zwischen den Seiten des Substrates. DOLLAR A Um ein solches Verfahren kostengünstig durchführen zu können, wird das Substrat (1) auf seiner einen Seite (5) mit einer Abdeckschicht (6) derart überzogen, dass die Wandung (9) der Durchgangslöcher (2, 3, 4) an ihrer, dieser einen Seite (5) des Substrates (1) zugewandten Endbereich (8) umlaufend mit abgedeckt ist. Das Substrat (1) wird anschließend mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet und danach die Abdeckschicht (6) entfernt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von elektrisch leitenden Schichten auf der Wandung von Durch­ gangslöchern in einem an seinen Oberflächen elektrisch nicht­ leitenden Substrat unter Sicherstellen einer elektrischen I­ solation zwischen den Seiten des Substrats.
Zur Durchführung eines solchen Verfahrens bietet es sich an, zunächst das Substrat nach dem Einbringen der Durchgangs­ löcher vollständig zu metallisieren, also es auch im Bereich der Durchgangslöcher mit einer Metallschicht zu versehen, und danach durch lokales Entfernen der Metallbeschichtung beispielsweise an einem Endbereich der Wandungen der Durch­ gangslöcher eine Isolation zwischen den beiden Seiten des Substrates sicherzustellen. Ferner bietet es sich an, in die Durchgangslöcher Stifte teilweise einzuführen und diese als Schattenmasken bei der Metallisierung der Durchgangslöcher des Substrates zu benutzen. Dort, wo die Stifte an der Wan­ dung der Durchgangslöcher anliegen, erfolgt dann kein Auftrag von Metall, so dass eine Isolation zwischen den beiden Seiten des Substrates erreicht ist. Auch mit auf die Durchgangslö­ cher aufgelegten Kugeln lassen sich Schattenmasken für die Metallisierung gewinnen.
Gemäß JP 07154072 A ist ein Verfahren offenbart, bei dem ein mit Durchgangslöchern versehenes Substrat auf seiner einen Seite mit einer Abdeckschicht überzogen wird. Das Substrat wird anschließend mit einem elektrisch leitenden Material be­ schichtet und zwar von der der Abdeckschicht abgewandten Seite, so dass sich auf dem die Durchgangslöcher überspannen­ den Teil der Abdeckschicht auch eine Schicht des elektrisch leitenden Materials bildet. Anschließend wird die Abdeck­ schicht entfernt, wobei der die Durchgangslöcher überspannen­ de Film des elektrisch leitenden Materials nicht beschädigt wird. Dadurch werden die Durchgangslöcher auf der einen Seite des Substrates durch das elektrisch leitende Material ver­ schlossen.
Weiterhin ist gemäß JP 07212014 A ein Verfahren offenbart, bei dem ein mit Durchgangslöchern versehenes Substrat auf seiner einen Seite mit einer Abdeckschicht überzogen wird. Anschlie­ ßend wird der Teil der Abdeckschicht, welcher die Durchgangs­ löcher überdeckt, z. B. durch pneumatische Druckeinwirkung entfernt. Dieses Verfahren eignet sich zur Abdeckung einer der Seiten des mit Durchgangslöchern versehenen Substrates.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von elektrisch leitenden Schichten auf der Wandung von Durchgangslöchern in einem an seinen Oberflächen elekt­ risch nicht leitenden Substrat vorzuschlagen, mit dem sich auf vergleichsweise einfacher Weise eine elektrische Isola­ tion zwischen den beiden Seiten des Substrates sicherstellen lässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein­ gangs angegebenen Art das Substrat auf seiner einen Seite mit einer Abdeckschicht derart überzogen, dass die Wandung der Durchgangslöcher an ihrem dieser einen Seite des Substrates zugewandten Endbereich umlaufend mitabgedeckt ist; anschließend wird das Substrat mit einem elektrisch lei­ tenden Material beschichtet und danach die Abdeckschicht entfernt.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be­ steht darin, dass sich alle Durchgangslöcher eines Substra­ tes, z. B. eines Kunststoff-Substrates oder eines Halbleiter- Substrates mit elektrisch nichtleitenden Oberflächen, in ei­ nem Arbeitsgang durch das Aufbringen einer Abdeckschicht, anschließendes Metallisieren und Entfernen der Abdeckschicht hinsichtlich der Metallisierung an ihren Wandungen in einem Arbeitsprozess einfach derart herstellen lassen, dass eine elektrische Isolation zwischen den beiden Seiten des Substra­ tes gegeben ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Abdeckschicht unter Verwendung unterschiedlicher Materialien und auf unter­ schiedliche Weise auf das Substrat aufgebracht werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens wird die Abdeckschicht als eine Folie auf das Sub­ strat aufgebracht, indem die Folie über das Substrat auf des­ sen einer Seite gespannt und durch pneumatische Druckeinwir­ kung in den Endbereich der Wandungen gezogen wird. Die Druck­ einwirkung kann dabei sowohl durch Überdruck von der Folien­ seite des Substrates her als auch durch Erzeugung eines Unterdrucks auf der von der Folie abgewandten Seite des Sub­ strates erzielt werden. Ein besonderer Vorteil dieser Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass sich die Abdeckschicht in einfacher Weise entfernen lässt, weil dazu lediglich die Folie von dem Substrat abge­ zogen werden muss.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens wird die Abdeckschicht als eine wei­ che Masse auf das Substrat aufgebracht, indem die weiche Masse über die eine Seite des Substrats unter Eindrücken in den der einen Seite zugewandten Endbereich der Wandungen auf­ getragen wird.
Als weiche Masse können bei dieser Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens vorteilhafter Weise Wachs oder ein Fotolack verwendet werden, die in der Regel ohne weiteres zur Verfügung gestellt werden können und preiswerte Materialien darstellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich ferner in der Weise vorteilhaft durchführen, dass als Abdeckschicht eine Sili­ zium-Epitaxie-Schicht oder eine Schicht aus BESOI(Back Etch Silicon on Insulator)-Material auf die eine Seite des Sub­ strats unter Abdeckung der Durchgangslöcher aufgebracht wird und die Abdeckschicht nach der Beschichtung des Substrats mit der leitenden Schicht im der einen Seite zugewandten Endbe­ reich der Wandungen der Durchgangslöcher weggeätzt und die dabei an den Durchgangslöchern entstehenden Metallfolienteile durch pneumatische Druckeinwirkung herausgelöst werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in
Fig. 1 ein mit einer Folie als Abdeckschicht hergestelltes Substrat mit elektrisch leitend beschichteten Durchgangslö­ chern gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens, in
Fig. 2 ein fertiges Substrat gemäß dem Verfahren nach Fig. 1, in
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Substrates mit elektrisch leitend beschichteten Durchgangslöchern unter Verwendung einer weichen Masse, in
Fig. 4 ein zusätzliches Ausführungsbeispiel eines Substrates mit unter Verwendung einer Silizium-Epitaxie-Schicht herge­ stellten elektrisch leitenden Beschichtungen in seinen Durch­ gangslöchern und in
Fig. 5 ein nach dem Verfahren gemäß Fig. 4 hergestelltes Substrat dargestellt.
Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Kunststoff- oder Halbleiter-Substrat mit elektrisch nichtleitenden Oberflä­ chen, das mit Durchgangslöchern 2, 3, und 4 versehen ist. Auf das Halbleiter-Substrat 1 ist auf seiner einen in der Fig. 1 oberen Seite 5 in einem weiteren Verfahrensschritt eine Folie 6 in Form einer Kunststoff-Folie aufgebracht, indem - was in der Fig. 1 nicht zu erkennen ist - die Folie 6 zunächst glatt über die Seite 5 des Halbleiter-Substrates 1 gespannt worden ist und danach unter Ausübung eines Druckes P in. Rich­ tung des Pfeiles 7 soweit in die Durchgangslöcher 2 bis 4 eingedrückt ist, dass jeweils ein Endbereich 8 der Wandungen 9 der Durchgangslöcher 2 bis 4 von der Folie 6 bedeckt ist.
Anschließend wird eine Beschichtung mit einem elektrisch lei­ tenden Material, vorzugsweise eine Metallisierung, des soweit vorbereiteten Halbleiter-Substrates 1 vorgenommen, wobei sich nicht nur auf der von der Abdeckfolie 6 abgewandten, in der Figur unteren Seite 10 des Halbleiter-Substrates 1 eine Me­ tallschicht bildet, sondern auch im Innern der Durchgangslö­ cher 2 bis 4 an deren Wandungen 9 elektrisch leitende Schich­ ten 11 entstehen.
Über diese Schichten 11 soll keine elektrische Verbindung zwischen der Seite 5 und der Seite 10 des Halbleiter-Substra­ tes 1 bestehen, weshalb die Folie 6 vorgesehen ist, die dafür sorgt, dass die Schichten 11 nicht bis zur oberen Seite 5 reichen, sondern vorher aufhören.
Wird anschließend die Folie 6 von dem Halbleiter-Substrat 1 abgezogen, dann ergibt sich ein Halbleiter-Substrat, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, in der mit der Fig. 1 über­ einstimmende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Auch in der Fig. 3 sind Teile, die denen nach Fig. 1 ent­ sprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen. Es ist zu er­ kennen, dass wiederum ein Halbleiter-Substrat 1 mit Durch­ gangslöchern 2, 3 und 4 versehen ist. Auf die in der Figur obere Seite 5 des Halbleiter-Substrates 1 ist hier eine Schicht 15 aus einer weichen Masse z. B. Wachs oder Fotolack, aufgebracht, wobei bei der Aufbringung darauf geachtet ist, dass sich die Masse dieser Schicht 15 etwas in die Durchgangslöchern 2 bis 4 unter Bildung von Auswölbungen 16 einstülpt. Durch die Auswölbungen 16 ist sichergestellt, dass die Wandungen 9 der Durchgangslöchern 2 bis 4 jeweils an ih­ rem in der Fig. 3 oberen Endbereich 8 von der Masse der Ab­ deckschicht 15 bedeckt sind. Anschließend ist das Halbleiter- Substrat 1 in nicht dargestellter Weise metallisiert, wodurch sich nicht nur auf der unteren Seite 10, sondern auch an den Wandungen der Durchgangslöchern 2 bis 4 elektrisch leitende Schichten 11 ergeben.
Anschießend wird beispielsweise auf chemischen Wege die Ab­ deckschicht 15 aus der weichen Masse entfernt, und es ent­ steht ein Halbleiter-Substrat 1, wie es in der Fig. 2 ge­ zeigt ist, mit den elektrisch leitenden Schichten 11 in den Durchgangslöchern 2 bis 4 die nicht bis zur oberen Seite 5 des Halbleiter-Substrates 1 reichen und somit eine Isolation zwischen den beiden Seiten 5 und 10 des Halbleiter-Substrates 1 sicherstellen.
Die Fig. 4 zeigt ein Halbleiter-Substrat 20, das auf seiner einen in der Figur oberen Seite 21 mit einer Silizium- Epitaxie-Abdeckschicht 22 oder mit einer Abdeckschicht aus einem BESOI-Material versehen ist. Diese Schicht 22 bedeckt zunächst die gesamte Seite 21 des Halbleiter-Substrates 20.
Nach diesem vorbereitenden Verfahrensschritt erfolgt die Me­ tallisierung des Halbleiter-Substrates 20, wodurch auf der in der Fig. 4 unteren, von der Abdeckschicht 22 abgewandten Seite 23 des Halbleiter-Substrates 20 eine metallische Be­ schichtung 24 und auch an den Wandungen 25 der Durchgangslö­ cher 26, 27 und 28 des Halbleiter-Substrates 20 elektrisch leitende Schichten 29 entstehen.
Nachdem das Halbleiter-Substrat 20 soweit hergestellt ist, werden die in der Flucht der Durchgangslöcher 26 bis 28 lie­ genden Bereiche 30, 31 und 32 der Abdeckschicht 22 weggeätzt. Es verbleibt dort dann jeweils nur noch der Teil 33 bis 35 der elektrisch leitenden Schicht 29 stehen, der sich in der Fig. 4 unterhalb dieser Bereiche 30 bis 32 befunden hat. Durch pneumatische Druckeinwirkung, beispielsweise durch Überdruck oder Unterdruck, werden diese Teile 33, 34 und 35 der elektrisch leitenden Schichten 29 herausgesprengt. Es entsteht dann als Endprodukt ein Halbleiter-Substrat 20, wie es in der Fig. 5 gezeigt ist.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen von elektrisch leitenden Schich­ ten auf der Wandung von Durchgangslöchern in einem an seinen Oberflächen elektrisch nichtleitenden Substrat unter Sicher­ stellen einer elektrischen Isolation zwischen den Seiten des Substrats,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Substrat (1) auf seiner einen Seite (5) mit einer Ab­ deckschicht (6) derart überzogen wird, dass die Wandung (9) der Durchgangslöcher (2, 3, 4) an ihrem dieser einen Seite (5) des Substrats (1) zugewandten Endbereich (8) umlaufend mitabgedeckt ist,
das Substrat (1) mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet wird und
die Abdeckschicht (6) entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht als eine Folie (6) auf das Substrat (1) aufgebracht wird, indem die Folie (6) über das Substrat (1) auf dessen einer Seite (5) gespannt und durch pneuma­ tische Druckeinwirkung in den dieser einen Seite (5) zu­ gewandten Endbereich (8) der Wandungen (2, 3, 4) gezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht (15) als eine weiche Masse auf das Sub­ strat (1) aufgebracht wird, indem die weiche Masse über die eine Seite (5) des Substrats (1) unter Eindrücken in den der einen Seite (5) zugewandten Endbereich (8) der Wandungen (2, 3, 4) aufgetragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als weiche Masse Wachs oder ein Fotolack verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
als Abdeckschicht eine Silizium-Epitaxie-Schicht (22) oder eine Schicht aus BESOI-Material auf die eine Seite (5) des Substrats unter Abdeckung der Durchgangslöcher (25, 26, 27) aufgebracht wird
und die Abdeckschicht (22) nach der Beschichtung des Sub­ strats mit der leitenden Schicht im der einen Seite (5) zugewandten Endbereich der Wandungen (24) der Durch­ gangslöcher (25, 26, 27) weggeätzt und die dabei an den Durchgangslöchern (25, 26, 27) entstehenden Metallfolien­ teile (32, 33, 34) durch pneumatische Druckeinwirkung her­ ausgelöst werden.
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