DE102017212272A1

DE102017212272A1 - Verfahren zur Erzeugung einer Haft- und Barriereschicht auf einem Substrat und zugehöriges Substrat

Info

Publication number: DE102017212272A1
Application number: DE102017212272.2A
Authority: DE
Inventors: Rainer Friedlein; Anne Eibisch; Hans-Peter Sperlich; Matthias Uhlig; Sebastian Gatz
Original assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Current assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2019-01-24
Also published as: WO2019016266A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer durchschlagfesten Haft- und Barriereschicht (5) auf einem Substrat (1), dessen Oberfläche elektrisch isolierende Bereiche (4, 11) und elektrisch leitfähige Bereiche (2, 3) aufweist. Die dichte, elektrisch isolierende, gut haftende Haft- und Barriereschicht (5) umfasst zumindest eine mittels eines PECVD-Prozesses bei angelegter Substratvorspannung abgeschiedene Einzelschicht aus SiN_xH_y. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Substrat (1'), wobei zumindest auf den elektrisch leitfähigen Bereichen (2, 3) dessen Oberfläche ein Schichtsystem angeordnet ist, umfassend eine Haft- und Barriereschicht (5) und eine Diffusionsbarriereschicht (7, 7') und/oder eine hydrophobe Deckschicht (8, 8').
Das Verfahren eignet sich insbesondere dazu, Träger von elektronischen Bauteilen, insbesondere Leiterplatten, vor schädlichen Umwelteinflüssen, z. B. durch Einwirkung wässriger Flüssigkeiten, zu schützen. Es ist zur Anwendung auf großflächigen Substraten mit ausgeprägter Topologie geeignet. Das erfindungsgemäße Substrat weist eine hohe elektrische Durchschlagfestigkeit auch unter Einwirkung wässriger Flüssigkeiten auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Haft- und Barriereschicht auf einem Substrat bei Temperaturen T ≤ 150°C, wobei die Oberfläche des Substrats elektrisch isolierende und elektrisch leitfähige Bereiche aufweist, sowie ein Substrat, dessen Oberfläche elektrisch isolierende und elektrisch leitfähige Bereiche aufweist.
Um Träger von elektronischen Bauteilen, insbesondere Leiterplatten, vor schädlichen Umwelteinflüssen durch variierende Luftfeuchtigkeit, Wasser oder wässrigen Flüssigkeiten mit verschiedenen darin gelösten Stoffen, wie Meerwasser oder Schweiß, zu schützen, können diese mit einem Schutzlack, z. B. auf Acryl- oder Epoxidbasis, versehen werden. Defizite flüssiger Schutzlacke sind z. B. die mangelnde Abdeckung von Kanten und Oberflächen mit ausgeprägter Topologie, auf denen der aufgebrachte Schutzlack mit einer wesentlich dünneren Schichtdicke als vorgesehen vorhanden sein oder sogar vollkommen fehlen kann, sowie die Durchlässigkeit von Schutzlacken bei langanhaltendem Kontakt zu Wasser, insbesondere, wenn dieses leitfähige Partikel enthält.
Eine andere Möglichkeit zum Schutz von derartigen Substraten bietet die Passivierung der letzten Verdrahtungsebene mit einer Schutzschicht, insbesondere der Leiterbahnen. Neben dem Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit, den die Passivierung bieten soll, muss die Schutzschicht auch eine gute Haftfähigkeit auf der Oberfläche besitzen. Gute Ergebnisse werden z. B. mit einer Doppelschicht aus Siliziumnitrid (SiN_x) und Siliziumoxid (SiO_x) erzielt, die mit Polyimiden abgedeckt wird (Kücher, P.: Beschichten mit Hartstoffen, Kapitel 3: Hartstoffschichten in der Mikroelektronik. VDI-Buch, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1. Auflage (1992), S. 43).
Aus dem Stand der Technik ist des Weiteren bekannt, PECVD von Siliziumnitrid für eine Antireflex-Beschichtung und Wasserstoffpassivierung von multikristallinen und einkristallinen Solarzellen bei Temperaturen über 400°C durchzuführen.
Die US 6 255 217 B1 offenbart ein plasmaunterstütztes Verfahren zur Haftverbesserung einer anorganischen Barriereschicht, beispielsweise Si₃N₄ oder SiC, auf einer kupferbasierten Verbindungsstruktur, bei dem die Verbindungsstruktur einem nichtoxidierenden H₂- und/oder N₂- und/oder NH₃- und/oder Edelgas-Plasma ausgesetzt wird.
Ein Verfahren zur Beschichtung einer Kupferoberfläche, z. B. von Leiterbahnen, auf einem Halbleiter-Wafer mit einer CuSi_xN_y-Schicht ist in der US 7 718 548 B2 beschrieben. Aufgabe dieses Verfahrens ist es, die Diffusion von Kupfer in den umgebenden Halbleiter zu verhindern. Das Verfahren beinhaltet eine Vorbehandlung des Wafers mit einem He-Plasma, um kohlenstoffdotierte dielektrische Bereiche der Oberfläche von der Beschichtung abzuschirmen. Es folgt ein weiterer Vorbehandlungsschritt mit einem verdünnten NH₃-Plasma, um CuO von der Kupferoberfläche zu entfernen. Anschließend wird der Wafer Silan (SiH₄) ausgesetzt, um auf der Kupferoberfläche eine CuSi_x-Schicht zu bilden. Es folgt ein weiterer Behandlungsschritt mit einem NH₃-/N₂-Plasma zur Bildung der CuSi_xN_y-Schicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, mittels dessen zuverlässig auf einem Substrat, das nicht auf Temperaturen über 150°C erwärmt werden darf, eine Haft- und Barriereschicht erzeugt wird, die eine elektrische Durchschlagfestigkeit von mindestens 10 V/µm auch unter mehrstündiger Einwirkung von Luftfeuchtigkeit, Wasser oder wässrigen Flüssigkeiten, insbesondere Salzwasser oder speziellen wasserbasierten Flüssigkeiten mit einem pH-Wert zwischen 4 und 9, die gelöste Stoffe, wie Salze und/oder Proteine enthalten, aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Substrat mit den Merkmalen des Anspruchs 25. Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Erzeugung einer Haft- und Barriereschicht auf einem Substrat bei Temperaturen T ≤ 150°C, das heißt, das Substrat erfährt im Verfahren keine Erwärmung auf Temperaturen über 150°C. Die Oberfläche des Substrats, die für die Erzeugung der Haft- und Barriereschicht vorgesehen ist, weist sowohl elektrisch isolierende als auch elektrisch leitfähige Bereiche auf. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Haft- und Barriereschicht zumindest bereichsweise, und zwar zumindest auf den elektrisch leitfähigen Bereichen der Oberfläche des Substrats, als eine dichte und zumindest bereichsweise geschlossene, elektrisch isolierende und gut haftende Haft- und Barriereschicht mittels eines PECVD-Prozesses (PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) bei angelegter Substratvorspannung abgeschieden, wobei die Haft- und Barriereschicht zumindest eine Einzelschicht aus wasserstoffarmem Siliziumnitrid SiN_xH_y umfasst. Die Haft- und Barriereschicht ist so beschaffen, dass zumindest die elektrisch leitfähigen Bereiche der Oberfläche des Substrats von der Haft- und Barriereschicht abgedeckt sind.
Eine dichte Schicht ist im Sinne der Erfindung eine weitgehend porenfreie Schicht Unter einer Pore ist dabei eine zeitlich und örtlich unveränderliche Diskontinuität in der Schicht zu verstehen.
Die mittels des Niedertemperatur-PECVD-Prozesses mit Substratvorspannung abgeschiedenen Siliziumnitrid-Filme können eine stöchiometrische (x = 4/3) oder eine nichtstöchiometrische Zusammensetzung (üblicherweise x = 0,8 ... 1,3) aufweisen. Die genaue Zusammensetzung ist von den Prozessbedingungen, z. B. der Zusammensetzung der Präkursoren, dem Druck in der Prozesskammer, der Substrattemperatur etc. abhängig.
Vorteilhaft bietet das erfindungsgemäße Verfahren eine Möglichkeit zur Erzeugung einer auch unter Einwirkung von Luftfeuchtigkeit, Wasser und wässrigen Flüssigkeiten mit einem pH-Wert zwischen 4 und 9, die gelöste Stoffe, wie Salze und/oder Proteine enthalten, elektrisch durchschlagfesten (> 10 V/µm) und gut haftenden Haft- und Barriereschicht auch auf Substraten, deren Oberfläche ausgeprägte Höhenunterschiede von bis zu 5000 µm aufweisen.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Haft- und Barriereschicht als eine geschlossene Schicht auf den elektrisch isolierenden und den elektrisch leitfähigen Bereichen der Oberfläche des Substrats erzeugt.
Die Oberfläche des Substrats, die für die Erzeugung der Haft- und Barriereschicht vorgesehen ist, umfasst vorzugsweise auch zumindest bereichsweise die Seitenflächen Es kann auch vorteilhaft sein, die Haft- und Barriereschicht ebenso auf der Rückseite des Substrats zu erzeugen, auch wenn die Rückseite keine elektrisch leitfähigen Bereiche aufweisen sollte.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt das Substrat eine mit elektronischen und/oder mikromechanischen Bauteilen bestückte, einlagige oder mehrlagige Leiterplatte dar, wobei die elektrisch leitfähigen Bereiche der Oberfläche des Substrats Kontakte, Lötstellen oder Leiterbahnen darstellen, die vorzugsweise metallisch oder metallisiert sind. Vorzugsweise ist die Leiterplatte mit SMD-Bauteilen bestückt.
Das Substrat kann beispielsweise eine Leiterplatte sein, bei der die Leiterbahnen Lötstellen aus einem Weichlot, üblicherweise einem Zinnlot, das neben Sn beispielsweise auch In, Sb, Ag, Bi, Cu, Pb etc. enthalten kann, aufweisen, und bei der die Leiterbahnen zwischen den Lötstellen mit Abdecklack (z. B. einem Epoxidharz) abgedeckt sein können. Zwischen den Lötstellen können auch elektronische und/oder mikromechanische Bauteile, z. B. SMD-Bauteile, angeordnet sein. Die Haft- und Barriereschicht kann in diesem Fall auf den mit Abdecklack abgedeckten, elektrisch isolierenden Bereichen der Oberfläche und auf den Lötstellen, also den elektrisch leitfähigen Bereichen der Oberfläche, gleichermaßen erzeugt werden. Vorzugsweise kann die Haft- und Barriereschicht ebenso zumindest bereichsweise auf den Seitenflächen und/oder der Rückseite der Leiterplatte erzeugt werden, die zumindest bereichsweise z. B. aus Glasfasergewebe bestehen können. Des Weiteren kann sich die Haft- und Barriereschicht auch über die optional vorhandenen elektronischen und/oder mikromechanischen Bauteile, z. B. SMD-Bauteile, und deren Kontakte erstrecken. Von der Abscheidung der Haft- und Barriereschicht ausgenommen, sind Bereiche der Leiterplatte, die zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte nach der Bestückung dienen, beispielsweise Steckverbinder.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet, eine Haft- und Barriereschicht auf einem Substrat zu erzeugen, dessen Oberfläche eine ausgeprägte Topologie mit einer maximalen Höhe h, die als Höhendifferenz zwischen den tiefstliegenden und den höchstliegenden Punkten der Oberfläche des Substrats zu verstehen ist, im Bereich von 0 bis 5000 µm aufweist, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 1000 µm. Ist das Substrat beispielsweise eine Leiterplatte, können die Lötstellen zwischen 200 bis 300 µm und SMD-Bauteile bis zu 1000 µm über die Leiterbahnen oder über die mit Abdecklack beschichteten Bereiche der Leiterbahnen hinausragen.
Vorteilhaft erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine gleichmäßige, dichte und geschlossene Beschichtung auch solcher Oberflächen mit ausgeprägten Topologien mit einer auch in feuchter Umgebung langzeitstabilen und elektrisch durchschlagfesten Haft- und Barriereschicht.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist mindestens eine Plasmaquelle für den PECVD-Prozess eine Radiofrequenz-Plasmaquelle oder eine ICP-Plasmaquelle oder eine Mikrowellen-Plasmaquelle, bevorzugt eine lineare Mikrowellen-Plasmaquelle.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Erzeugung der Haft- und Barriereschicht auf dem Substrat mehrere, z. B. 6 Plasmaquellen, vorzugsweise mehrere lineare Mikrowellen-Plasmaquellen, eingesetzt. Vorteilhaft kann dadurch eine großflächige Beschichtung, z. B. einer Fläche von etwa 200 mm mal 40 mm, erreicht werden.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann z.B. eine Schichtwachstumsrate von über 40 nm/min erzielt werden.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei der an das Substrat angelegten Vorspannung (Substratbias) um eine gepulste Gleichspannung oder eine Wechselspannung.
Insbesondere ist die Substratvorspannung eine gepulste Gleichspannung oder eine hochfrequente Wechselspannung, welche am Substratort eine elektrische Feldstärke im Bereich von 8,5 V/cm bis 45 V/cm, bevorzugt zwischen 15 und 20 V/cm, z. B. 17 V/cm, erzeugt.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Präkursoren für den PECVD-Prozess zumindest SiH₄-Gas sowie NH₃-Gas und/oder N₂-Gas verwendet. Zur Verdünnung der Präkursoren kann auch Argon zugegeben werden. Auch eine Zugabe von H₂-Gas im Verhältnis NH₃:H₂ = 3:1 bis 1:1 kann für die Reduktion von Pinholes vorteilhaft sein. Vorzugsweise werden zumindest SiH₄-Gas und NH₃-Gas verwendet, wobei das Flußratenverhältnis von NH₃-Gas zu SiH₄-Gas z.B. zwischen 1,1 und 1,4 liegt, bevorzugt zwischen 1,2 und 1,3, besonders bevorzugt bei 1,25.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das erfindungsgemäße Verfahren solange angewandt wird, bis die Haft- und Barriereschicht eine Schichtdicke zwischen 150 nm und 1000 nm aufweist, und/oder dadurch, dass das Substrat während des PECVD-Prozesses auf eine maximale Temperatur von 150°C aufgeheizt wird.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Oberfläche des Substrats vor der Erzeugung der Haft- und Barriereschicht einem wasserstoffhaltigen, bevorzugt einem wasserstoffhaltigen und zusätzlich stickstoffhaltigen, Plasma bei angelegter Substratvorspannung ausgesetzt. Diese Vorbehandlung dient der Erhöhung der Haftfestigkeit der Haft- und Barriereschicht auf der Substratoberfläche.
Insbesondere wird die Vorbehandlung so durchgeführt, dass das wasserstoffhaltige Plasma ein NH₃- oder NH₃/H₂-Plasma ist, und/oder so, dass die angelegte Substratvorspannung eine gepulste Gleichspannung oder hochfrequente Wechselspannung ist, welche eine elektrische Feldstärke im Bereich zwischen 8,5 V/cm bis 45 V/cm, bevorzugt zwischen 15 und 20 V/cm, erzeugt, und/oder so, dass das Substrat maximal auf eine Temperatur von 150°C geheizt wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend erweitert, dass auf der Oberfläche des Substrats ein Schichtsystem aufgebracht wird. Dieses Schichtsystem umfasst zumindest die Haft- und Barriereschicht sowie mindestens eine dichte Diffusionsbarriereschicht und/oder mindestens eine dichte, hydrophobe Deckschicht. Dabei kann jede der funktionellen Schichten des Schichtsystems jeweils eine Einzelschicht oder eine Abfolge von Einzelschichten enthalten. Das Schichtsystem kann alle funktionellen Schichten enthalten oder nur die Haft- und Barriereschicht und die Diffusionsbarriereschicht oder nur die Haft- und Barriereschicht und die Deckschicht. Vorteilhaft weist das Schichtsystem eine hohe Langzeitstabilität gegenüber der Einwirkung von Wasser und wässrigen Flüssigkeiten mit einem pH-Wert zwischen 4 und 9, die gelöste Stoffe, wie Salze und/oder Proteine enthalten, auf, so dass eine elektrische Durchschlagfestigkeit über 10 V/µm über viele Stunden der Einwirkung zumindest oben genannter Flüssigkeiten gewährleistet ist
Die Oberfläche des Substrats, auf der die Erzeugung des Schichtsystems vorgesehen ist, umfasst vorzugsweise auch zumindest bereichsweise die Seitenflächen. Das Schichtsystem kann zusätzlich auch auf der Rückseite des Substrats erzeugt werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Diffusionsbarriereschicht mindestens eine Einzelschicht aus SiN_xH_y oder aus SiO_xH_y oder aus SiN_xO_yH_z oder aus Al_xO_y, oder eine Abfolge von Einzelschichten aus den vorgenannten Materialien, und die mindestens eine Einzelschicht oder die Abfolge von Einzelschichten wird mittels eines PECVD-Prozesses erzeugt. Die genaue Zusammensetzung der Materialien (stöchiometrisch / nicht-stöchiometrisch) ist von den PECVD-Prozessbedingungen abhängig.
Die Diffusionsbarriereschicht kann in dieser Ausführungsform eine Einzelschicht aus einem der vorgenannten Materialien umfassen oder eine Abfolge von Einzelschichten aus einem der vorgenannten Materialien oder eine Abfolge von Einzelschichten aus verschiedenen Materialien aus der Gruppe der vorgenannten Materialien in beliebiger Kombination, beispielsweise also SiN_xH_y - SiO_xH_y - SiN_xH_y ... oder SiO_xH_y - SiO_xH_y - SiN_xH_y... etc. Bevorzugt umfasst die Diffusionsbarriereschicht eine Abfolge von zwei bis zehn Einzelschichten, besonders bevorzugt von sechs Einzelschichten.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist mindestens eine Plasmaquelle, die für den PECVD-Prozess zur Erzeugung der Diffusionsbarriereschicht verwendet wird, eine Radiofrequenz-Plasmaquelle oder eine ICP-Plasmaquelle oder eine Mikrowellen-Plasmaquelle, vorzugsweise eine lineare Mikrowellen-Plasmaquelle. Für den PECVD-Prozess zur Erzeugung der Diffusionsbarriereschicht werden bevorzugt mehrere Plasmaquellen eingesetzt. Die mehreren Plasmaquellen können so angeordnet sein, dass eine Einzelschicht der Diffusionsbarriereschicht mittels mehrerer Plasmaquellen erzeugt wird, und/oder die mehreren Plasmaquellen können so angeordnet sein, dass verschiedene Einzelschichten der Diffusionsbarriereschicht mittels mehrerer Plasmaquellen erzeugt werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Präkursoren für den PECVD-Prozess zur Abscheidung einer Einzelschicht aus SiO_xH_y zumindest SiH₄-Gas sowie N₂O-Gas oder O₂-Gas verwendet. Vorzugsweise werden zumindest SiH₄-Gas und N₂O-Gas verwendet. Eine Verdünnung des Prozessgases mit N₂-Gas und/oder Ar-Gas ist möglich. Des Weiteren kann optional H₂-Gas zugegeben werden. Enthält die Diffusionsbarriereschicht eine Einzelschicht aus SiN_xH_y, können, wie oben beschrieben, SiH₄-Gas sowie NH₃-Gas als Präkursoren verwendet werden. Eine Verdünnung des Prozessgases mit N₂-Gas und/oder Ar-Gas ist möglich. Des Weiteren kann optional H₂-Gas zugegeben werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die hydrophobe Deckschicht zumindest eine Einzelschicht aus einem kohlenstoffhaltigen Material. Mögliche Materialien sind organische Materialien, z. B. Fluorpolymere, wie PTFE, oder anorganische Materialien, z. B. kohlenstoffdotiertes Siliziumnitrid SiN:C (carbon doped silicon nitride). Aufgrund ihrer Hydrophobie trägt die Deckschicht vorteilhaft zu einer erhöhten Langzeitstabilität bezüglich der elektrischen Durchschlagfestigkeit des Schichtsystems unter Einwirkung von Wasser und wässrigen Flüssigkeiten bei.
Insbesondere kann eine Einzelschicht aus einem organischen Material der Deckschicht mittels eines Plasmapolymerisations-Prozesses und/oder Druckverfahrens, z. B. Siebdruck, und/oder Tauchverfahrens und/oder Gießverfahrens, z. B. Vorhanggießen, und/oder Spritzverfahrens, z. B. Sprühen, aufgebracht werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Deckschicht zumindest eine Einzelschicht aus SiN_xC_yH_z, wobei die SiN_xC_yH_z-Schicht mittels eines PECVD-Prozesses bei Temperaturen von höchstens 150°C abgeschieden wird.
Vorzugsweise werden in dieser Ausführungsform für den PECVD-Prozess zur Erzeugung der Deckschicht mehrere Plasmaquellen eingesetzt. Die mehreren Plasmaquellen können so angeordnet sein, dass eine Einzelschicht als Deckschicht mittels einer Anordnung von Plasmaquellen erzeugt wird, und/oder die mehreren Plasmaquellen können so angeordnet sein, dass eine Abfolge von Einzelschichten der Deckschicht mittels voneinander verschiedener Anordnungen von Plasmaquellen erzeugt wird.
Insbesondere ist mindestens eine Plasmaquelle für den PECVD-Prozess zur Erzeugung einer SiN_xC_yH_z-Schicht eine Radiofrequenz-Plasmaquelle oder eine ICP-Plasmaquelle oder eine Mikrowellen-Plasmaquelle, vorzugsweise eine lineare Mikrowellen-Plasmaquelle.
Als Präkursoren für den PECVD-Prozess zur Erzeugung einer SiN_xC_yH_z-Schicht werden in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest SiH₄-Gas und NH₃-Gas sowie Si(CH₃)_4- und/oder SiH(CH₃)₃-Gas verwendet.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die funktionellen Schichten des Schichtsystems in der Abfolge a. Haft- und Barriereschicht - b. Diffusionsbarriereschicht- c. Deckschicht oder a. Haft- und Barriereschicht- c. Deckschicht- b. Diffusionsbarriereschicht oder a. Haft- und Barriereschicht - b. Diffusionsbarriereschicht oder a. Haft- und Barriereschicht - c. Deckschicht, beginnend mit der Haft- und Barriereschicht a., auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Erzeugung des Schichtsystems eine beliebige Abfolge von funktionellen Schichten a., b., c. auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden. Das Schichtsystem kann gestapelte Multilagen von funktionellen Schichten in beliebiger Reihenfolge enthalten, z. B. a. - b. - c. - a - b. - c. - b. - c. etc., wobei die Schichtfolge stets mit a. als erster Schicht auf der Oberfläche des Substrats beginnt.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Haft- und Barriereschicht oder auf das Schichtsystem aus mindestens einer Haft- und Barriereschicht und mindestens einer Diffusionsbarriereschicht und/oder mindestens einer Deckschicht mindestens eine Lackschicht aufgebracht. Der Begriff „Lackschicht“ umfasst im Sinne der Erfindung auch eine Einzelschicht oder eine Abfolge mehrerer Schichten von mittels eines PECVD-Prozesses abgeschiedenen Polymeren. Die Lackschicht bildet den Abschluss der auf der Oberfläche des Substrats erzeugten Schicht oder Schichten. Die Lackschicht kann beispielsweise Polyimide enthalten. Zum Aufbringen der Lackschicht können Druck- und/oder Tauch- und/oder Gieß- und/oder Spritzverfahren und/oder ein PECVD-Prozess verwendet werden. Mittels der Lackschicht kann auch eine Kapselung des gesamten Substrats durchgeführt werden. Vorteilhaft trägt die Lackschicht zu einer erhöhten Langzeitstabilität bezüglich der elektrischen Durchschlagfestigkeit der Haft- und Barriereschicht oder des Schichtsystems unter Einwirkung von Wasser und wässrigen Flüssigkeiten bei.
Die Aufgabe der Erfindung wird des Weiteren gelöst durch ein Substrat mit einer Oberfläche, die elektrisch isolierende und elektrisch leitfähige Bereiche aufweist, wobei zumindest auf den elektrisch leitfähigen Bereichen der Oberfläche des Substrats ein Schichtsystem angeordnet ist, welches

- mindestens eine dichte, gut haftende, elektrisch isolierende Haft- und Barriereschicht, die zumindest eine Einzelschicht aus SiN_xH_y enthält, und
- mindestens eine dichte Diffusionsbarriereschicht aus mindestens einer Einzelschicht oder einer Abfolge von Einzelschichten und/oder
- mindestens eine dichte hydrophobe Deckschicht aus mindestens einer Einzelschicht oder einer Abfolge von Einzelschichten

Vorteilhaft weist das Schichtsystem eines erfindungsgemäß ausgebildeten Substrats eine elektrische Durchschlagfestigkeit von über 10 V/µm auf, auch wenn das Substrat über mindestens 48 h einem Bad in Wasser oder einer wässrigen Flüssigkeit ausgesetzt ist.
Die Schichten des Schichtsystems sind zumindest bereichsweise, d. h. zumindest auf den elektrisch leitfähigen Bereichen der Oberfläche des Substrats, als geschlossene Schichten ausgeführt.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Substrats ist das Schichtsystem sowohl auf elektrisch leitfähigen als auch elektrisch isolierenden Bereichen der Oberfläche als System aus geschlossenen Schichten angeordnet. Das Schichtsystem umfasst in diesem Fall

- mindestens eine dichte und geschlossene, gut haftende, elektrisch isolierende Haft- und Barriereschicht, die zumindest eine Einzelschicht aus SiN_xH_y enthält, und
- mindestens eine dichte und geschlossene Diffusionsbarriereschicht aus mindestens einer Einzelschicht oder einer Abfolge von Einzelschichten und/oder
- mindestens eine dichte und geschlossene hydrophobe Deckschicht aus mindestens einer Einzelschicht oder einer Abfolge von Einzelschichten.

Die Oberfläche des Substrats, die zur Anordnung des Schichtsystems vorgesehen ist, umfasst vorzugsweise auch zumindest bereichsweise die Seitenflächen.
Zusätzlich kann auch die Rückseite des Substrats mit einem Schichtsystem belegt sein.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Substrats weist dessen Oberfläche, auf der das Schichtsystem angeordnet ist, eine Topologie, die als Höhendifferenz zwischen den tiefstliegenden und den höchstliegenden Punkten der Oberfläche des Substrats zu verstehen ist, mit einer maximalen Höhe h im Bereich von 0 bis 5000 µm auf, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 1000 µm.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Substrats umfasst die Diffusionsbarriereschicht mindestens eine Einzelschicht aus SiN_xH_y oder aus SiO_xH_y oder aus SiN_xO_yH_z oder aus Al_xO_y, oder eine Abfolge von Einzelschichten aus den vorgenannten Materialien in beliebiger Kombination, wobei die Abfolge auch mehrere aufeinander folgende Einzelschichten des gleichen Materials umfassen kann.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Substrats umfasst die Deckschicht zumindest eine Einzelschicht aus einem kohlenstoffhaltigen Material. Vorzugsweise enthält die Deckschicht zumindest eine Einzelschicht aus einem organischen Material und/oderzumindest eine Einzelschicht aus SiN_xC_yH_z.
In einer weiteren Ausführungsform ist auf dem Schichtsystem des erfindungsgemäßen Substrats eine Lackschicht angeordnet. Die Lackschicht bildet den Abschluss des Schichtsystems gegenüber der Umgebung und erhöht vorteilhaft die Langzeitstabilität des Schichtsystems.
In einer weiteren Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Substrat eine mit elektronischen Bauteilen bestückte, einlagige oder mehrlagige Leiterplatte, wobei die elektrisch leitfähigen Bereiche der Oberfläche des Substrats Kontakte, Lötstellen oder Leiterbahnen darstellen, die vorzugsweise metallisch oder metallisiert sind. Die elektrisch isolierenden Bereiche der Oberfläche des Substrats können beispielsweise die Bereiche zwischen den Lötstellen der Leiterplatte sein, die mit einem Abdecklack überzogen sein können.
Vorzugsweise ist die Leiterplatte mit elektronischen und/oder mikromechanischen Bauteilen, besonders bevorzugt mit SMD-Bauteilen, bestückt.
Insbesondere ist das Schichtsystem zumindest auf der Lötseite der Leiterplatte angeordnet. Unter der Lötseite der Leiterplatte ist dabei die Oberfläche bzw. sind alle Oberflächen der Leiterplatte zu verstehen, auf der die Lötstellen, z. B. aus einem Weichlot, üblicherweise einem Zinnlot, das neben Sn beispielsweise auch In, Sb, Ag, Bi, Cu, Pb etc. enthalten kann, angeordnet sind. Die Lötseite kann mit SMD-Bauteilen bestückt sein.
Des Weiteren insbesondere ist das Schichtsystem auch auf der Bestückungsseite und/oder den Seitenflächen, und/oder einer nicht bestückten Rückseite sowie Kanten der Leiterplatte angeordnet. Die Kanten und Seitenflächen der Leiterplatte können zumindest bereichsweise z. B. aus Glasfasergewebe bestehen. Unter der Bestückungsseite ist insbesondere die Oberfläche der Leiterplatte zu verstehen, auf der bedrahtete elektronische und/oder mikromechanische Bauteile, optional auch SMD-Bauteile, angeordnet sind.
Erfindungsgemäß beschriebene Merkmale und Details des Substrats gelten selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und umgekehrt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleich wirkenden Ausführungsformen. Ferner ist die Erfindung auch nicht auf die speziell beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein, sofern sich die Einzelmerkmale nicht gegenseitig ausschließen, oder eine spezifische Kombination von Einzelmerkmalen nicht explizit ausgeschlossen ist.
Die Erfindung wird im Folgenden durch Ausführungsbeispiele erläutert, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Ein erstes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet die Erzeugung einer Haft- und Barriereschicht aus SiN_xH_y auf der Oberfläche einer Leiterplatte, wobei die Oberfläche der Leiterplatte Lötstellen enthält und zwischen den Lötstellen mit Abdecklack (Lötstopplack) beschichtet ist. Zur Erhöhung der Haftfestigkeit der Haft- und Barriereschicht wird die Oberfläche der Leiterplatte zur Vorbehandlung einem NH₃-Plasma ausgesetzt, wobei an die Leiterplatte eine Vorspannung in Form einer gepulsten Gleichspannung (Umkehrpulsdauer 1 µs, Frequenz 350 kHz) mit einer elektrischen Feldstärke von 17 V/cm angelegt wird. Die Leiterplatte wird während der Vorbehandlung auf eine Temperatur von etwa 100°C, aber nicht größer als 150°C, geheizt. Für die Haftfestigkeit der Haft- und Barriereschicht auf dem Substrat werden Werte größer als 1 MPa erreicht.
Für den PECVD-Prozess werden sechs lineare Mikrowellen-Plasmaquellen verwendet. Die mit der Haft- und Barriereschicht zu belegende Oberfläche weist Abmessungen von etwa 200 mm Länge und etwa 40 mm Breite auf. Als gasförmige Präkursoren für den PECVD-Prozess werden NH₃ und SH₄ in einem Mischungsverhältnis NH₃ zu SH₄ von 1,25 verwendet. Die Leiterplatte wird während des PECVD-Prozesses auf eine Temperatur von etwa 100°C, aber nicht größer als 150°C, geheizt. An die Leiterplatte wird eine Substratvorspannung in Form einer gepulsten Gleichspannung (Umkehrpulsdauer 1 µs, Frequenz 350kHz), welche eine elektrische Feldstärke von 17 V/cm erzeugt, angelegt.
Eine mit dem im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren behandelte Leiterplatte wurde bei Raumtemperatur in ein Bad aus einer als „artificial perspiration“ bezeichneten Testflüssigkeit, die neben Wasser auch verschiedene Mineralien, Proteine und andere Zusatzstoffe enthalten kann, gelegt und mittels in der Testflüssigkeit angeordneten Elektroden die elektrische Durchschlagfestigkeit bestimmt. Es wurde eine Gleichspannung von 5 bis zu 20 V angelegt. Experimentell konnte für die Haft- und Barriereschicht auf der Leiterplatte auch nach 7 h in der Testflüssigkeit eine elektrische Durchschlagsfestigkeit von 50 V/µm gemessen werden.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird auf der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugten Haft- und Barriereschicht zusätzlich eine mehrere (insgesamt vier) Einzelschichten SiN_xH_y und SiO_xH_y umfassende Diffusionsbarriereschicht mit einer Schichtdicke von 1170 nm und eine hydrophobe Deckschicht aus SiN_xC_yH_z mit einer Schichtdicke von ca. 400 nm, jedoch nicht größer als 500nm, durch PECVD abgeschieden. Experimentell konnte für eine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel behandelte Leiterplatte gezeigt werden, dass die geforderte elektrische Durchschlagsfestigkeit von mindestens 10V/µm auch bei einer Messung in dem mit „artificial perspiration“ gefüllten Testbad nach 120 h Liegezeit gegeben war.
Die 1 bis 5 zeigen in schematischer, nicht maßstabsgerechter Weise Ausführungsbeispiele zum erfindungsgemäßen Verfahren und/oder zum erfindungsgemäßen Substrat.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel zur Erzeugung einer Haft- und Barriereschicht auf einem Substrat dargestellt Das Substrat ist eine Leiterplatte 1, deren Lötseiten-Oberfläche Leiterbahnen 2 aufweist, die mit Lötstellen 3 aus einem Weichlot versehen sind. Zwischen den Lötstellen 3 sind die Leiterbahnen 2 mit einem Abdecklack 4, häufig einem Epoxidharz, versiegelt. Zwischen dem höchsten Punkt der Oberfläche der Lötstellen 3 und dem höchsten Punkt der Oberfläche des Abdecklacks 4 besteht eine Höhendifferenz, die bis zu 5000 µm betragen kann. Trotz der ausgeprägten Topologie der Lötseiten-Oberfläche der Leiterplatte 1 kann auf dieser sowie auf den Seitenflächen 11, bei beidseitiger Beschichtung auch auf der Rückseite der Leiterplatte 1, eine geschlossene Haft- und Barriereschicht 5 mit im Wesentlichen konstanter Schichtdicke abgeschieden werden, durch die sowohl die Lötstellen 3 und die mit Abdecklack 4 versiegelten Bereiche als auch die Seitenflächen 11, bei beidseitiger Beschichtung auch die Rückseite, abgedeckt und vor der Einwirkung von Wasser und wässrigen Flüssigkeiten geschützt werden. Die Haft- und Barriereschicht 5 umfasst eine Einzelschicht aus SiN_xH_y.
Ähnlich wie in 1 zeigt 2 eine Leiterplatte 1, auf deren Lötseiten-Oberfläche Leiterbahnen 2 angeordnet sind, die mit Lötstellen 3 aus einem Weichlot versehen sind. Zwischen den Lötstellen 3 sind die Leiterbahnen 2 mit einem Abdecklack 4 versiegelt. Auf der Lötseite der Leiterplatte 1 ist ein SMD-Bauteil 6 angeordnet. Auf der Lötseiten-Oberfläche und den Seitenflächen 11 der Leiterplatte 1 ist eine geschlossene Haft- und Barriereschicht 5 mit im Wesentlichen konstanter Schichtdicke abgeschieden, die eine Einzelschicht aus SiN_xH_y umfasst.
3 zeigt einen Ausschnitt einer Leiterplatte 1' mit einem mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugten Schichtsystem aus einer Haft- und Barriereschicht 5, einer Diffusionsbarriereschicht 7 und einer Deckschicht 8. Die Lötseiten-Oberfläche der Leiterplatte 1' weist Leiterbahnen 2 und Lötstellen 3 auf, wobei der Bereich zwischen den Lötstellen 3 mit Abdecklack 4 versiegelt ist. Um die Darstellung übersichtlicher zu halten, weist die Lötseiten-Oberfläche in diesem Ausführungsbeispiel keine Höhenunterschiede auf; Oberflächen mit Topologien von bis zu 5000 µm sind dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch ebenso zugänglich.
Auf der Lötseiten-Oberfläche der Leiterplatte 1' ist eine Haft- und Barriereschicht 5 angeordnet, umfassend eine Einzelschicht aus SiN_xH_y; gefolgt von einer Diffusionsbarriereschicht 7, umfassend 4 Einzelschichten, nämlich eine SiO_xH_y-Einzelschicht 71, zwei aufeinander folgende SiN_xH_y-Einzelschichten 72 und eine weitere SiO_xH_y-Einzelschicht 71; sowie einer Deckschicht 8 als Abschluss gegenüber der Umgebung. Die Deckschicht 8 ist hydrophob. Im gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Deckschicht 8 eine Einzelschicht, z. B. aus einem organischen Material oder aus einem anorganischen kohlenstoffhaltigen Material wie SiN_xC_yH_z. Die Deckschicht 8 kann auch unterhalb der Diffusionsbarriereschicht7, d.h. zwischen Haft- und Barriereschicht 5 und Diffusionsbarriereschicht 7, angeordnet sein.
4 zeigt ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie 3, wobei die Diffusionsbarriereschicht 7 in 4 alternierende SiO_xH_y-Einzelschichten 71 und SiN_xH_y-Einzelschichten 72 umfasst. Auf der Deckschicht 8 ist eine Einzelschicht einer Lackschicht 9 aufgebracht, die auch eine Einzelschicht eines mittels PECVD abgeschiedenen Polymers sein kann, die das Schichtsystem gegenüber der Umgebung versiegelt.
5 zeigt einen Ausschnitt einer Leiterplatte 1' mit einem mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugten Schichtsystem 10, das neben der Haft- und Barriereschicht 5 gestapelte Multilagen von Diffusionsbarriereschichten 7, 7' und Deckschichten 8, 8' umfasst. Die Lötseiten-Oberfläche der Leiterplatte 1' weist Leiterbahnen 2 und Lötstellen 3 auf, wobei der Bereich zwischen den Lötstellen 3 mit Abdecklack 4 versiegelt ist. Auf der Lötseiten-Oberfläche der Leiterplatte 1' ist ein Schichtsystem 10 angeordnet, welches die folgenden funktionellen Schichten, erzeugt in der aufgeführten Abfolge, beginnend auf der Lötseiten-Oberfläche, enthält:

- eine Haft- und Barriereschicht 5, umfassend eine Einzelschicht aus SiN_xH_y;
- eine erste Diffusionsbarriereschicht 7, umfassend zwei SiO_xH_y-Einzelschichten 71 und zwei SiN_xH_y-Einzelschichten 72 in alternierender Anordnung;
- eine erste Deckschicht 8, umfassend eine Einzelschicht aus SiN_xC_yH_z;
- eine zweite Diffusionsbarriereschicht 7', umfassend eine SiO_xH_y-Einzelschicht 71', eine SiN_xH_y Einzelschicht 72' und eine weitere SiO_xH_y-Einzelschicht 71';
- eine zweite Deckschicht 8', umfassend eine Einzelschicht aus einem hydrophoben kohlenstoffhaltigen, anorganischen oder organischen Material.

6 zeigt einen Ausschnitt einer Leiterplatte 1' mit einem mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugten Schichtsystem 10 wie in 5, wobei das Schichtsystem 10 nicht nur auf der Lötseite und den Seitenflächen (nicht dargestellt) der Leiterplatte 1', sondern auch auf der Rückseite der Leiterplatte 1' angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zunächst zur Beschichtung der Lötseite der Leiterplatte 1' angewendet werden, wobei auch die Seitenflächen der Leiterplatte 1' mitbeschichtet werden. Anschließend wird die Leiterplatte 1' gedreht, so dass bei einer wiederholten Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Beschichtung der Rückseite erfolgt. Die Schichtsysteme 10 auf der Lötseite und auf der Rückseite der Leiterplatte 1' können jeweils die gleiche Abfolge von funktionellen Schichten und/oder Einzelschichten enthalten, wie in 6 dargestellt. Die Abfolge der funktionellen Schichten und/oder der Einzelschichten in den Schichtsystemen auf der Lötseite und auf der Rückseite der Leiterplatte 1' kann aber auch verschieden sein.
Bezugszeichenliste

1: Leiterplatte
1': Leiterplatte mit Schichtsystem
11: Seitenfläche der Leiterplatte
2: Leiterbahnen
3: Lötstellen
4: Abdecklack
5: Haft- und Barriereschicht
6: SMD-Bauteil
7, 7': Diffusionsbarriereschicht
71, 71': SiO_xH_y-Einzelschicht der Diffusionsbarriereschicht
72, 72': SiN_xH_y- Einzelschicht der Diffusionsbarriereschicht
8, 8': Deckschicht
9: Lackschicht
10: Schichtsystem aus den funktionellen Schichten 5 - 7 - 8 - 7' - 8'

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6255217 B1 [0005]
US 7718548 B2 [0006]

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer Haft- und Barriereschicht (5) auf einem Substrat (1) bei Temperaturen T ≤ 150°C, wobei die für die Erzeugung der Haft- und Barriereschicht (5) vorgesehene Oberfläche des Substrats (1) elektrisch isolierende Bereiche (4, 11) und elektrisch leitfähige Bereiche (2, 3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haft- und Barriereschicht (5) zumindest auf den elektrisch leitfähigen Bereichen (2, 3) der Oberfläche des Substrats (1) als eine dichte, elektrisch isolierende Haft- und Barriereschicht (5) mittels eines PECVD-Prozesses bei angelegter Substratvorspannung abgeschieden wird, wobei die Haft- und Barriereschicht (5) zumindest eine Einzelschicht aus SiN_xH_y umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haft- und Barriereschicht (5) als geschlossene Schicht auf den elektrisch isolierenden Bereichen (4, 11) und den elektrisch leitfähigen Bereichen (2, 3) der Oberfläche des Substrats (1) abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haft- und Barriereschicht (5) auf einem Substrat (1) erzeugt wird, welches eine bestückte, einlagige oder mehrlagige Leiterplatte (1) darstellt, wobei die elektrisch leitfähigen Bereiche der Oberfläche des Substrats (1) Kontakte, Lötstellen (3) oder Leiterbahnen (2) darstellen, die vorzugsweise metallisch oder metallisiert sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haft- und Barriereschicht (5) auf einem Substrat (1) erzeugt wird, dessen für die Erzeugung der Haft- und Barriereschicht (5) vorgesehene Oberfläche eine Topologie mit einer maximalen Höhe h im Bereich von 0 bis 5000 µm aufweist, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 1000 µm.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Plasmaquelle für den PECVD-Prozess eine Radiofrequenz-Plasmaquelle, eine ICP-Plasmaquelle oder eine Mikrowellen-Plasmaquelle, bevorzugt eine lineare Mikrowellen-Plasmaquelle, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratvorspannung eine gepulste Gleichspannung oder eine Wechselspannung ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Substratvorspannung am Substratort eine elektrische Feldstärke im Bereich von 8,5 V/cm bis 45 V/cm, bevorzugt zwischen 15 und 20 V/cm, erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Präkursoren für den PECVD-Prozess zumindest SiH₄-Gas sowie NH₃-Gas verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren angewandt wird, bis die Haft- und Barriereschicht (5) eine Schichtdicke zwischen 150 nm und 1 µm aufweist, und/oder dass das Substrat (1) maximal auf eine Temperatur von 150°C aufgeheizt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Substrats (1) vor der Abscheidung der Haft- und Barriereschicht (5) einem wasserstoffhaltigen Plasma, bevorzugt einem wasserstoffhaltigen und stickstoffhaltigen Plasma, bei angelegter Substratvorspannung ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserstoffhaltige Plasma ein NH₃-Plasma ist und/oder dass die angelegte Substratvorspannung eine gepulste Gleichspannung oder hochfrequente Wechselspannung ist, welche am Substratort eine elektrische Feldstärke im Bereich zwischen 8,5 V/cm bis 45 V/cm erzeugt, bevorzugt zwischen 15 und 20 V/cm.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Substrats (1') ein Schichtsystem aufgebracht wird, welches a. zumindest die Haft- und Barriereschicht (5), und b. mindestens eine dichte Diffusionsbarriereschicht (7, 7') und/oder c. mindestens eine dichte, hydrophobe Deckschicht (8, 8') umfasst, wobei jede der funktionellen Schichten a. bis c. jeweils eine Einzelschicht oder eine Abfolge von Einzelschichten enthält.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsbarriereschicht (7, 7') mindestens eine Einzelschicht aus SiN_xH_y(72, 72') oder aus SiO_xH_y(71, 71') oder aus SiN_xO_y oder aus Al_xO_y, oder eine Abfolge von Einzelschichten (71, 71', 72, 72') aus den vorgenannten Materialien umfasst, und die mindestens eine Einzelschicht (71, 71', 72, 72') oder die Abfolge von Einzelschichten (71, 71', 72, 72') mittels eines PECVD-Prozesses erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Plasmaquelle für den PECVD-Prozess zur Erzeugung der Diffusionsbarriereschicht (7, 7') eine Radiofrequenz-Plasmaquelle, eine ICP-Plasmaquelle oder eine Mikrowellen-Plasmaquelle, bevorzugt eine lineare Mikrowellen-Plasmaquelle, ist.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Präkursoren für den PECVD-Prozess zur Abscheidung einer Einzelschicht aus SiO_xH_y (71, 71') zumindest SiH₄-Gas sowie N₂O-Gas und/oder O₂-Gas und/oder N₂-Gas verwendet werden, vorzugsweise zumindest SiH₄-Gas und N₂O-Gas.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (8, 8') zumindest eine Einzelschicht aus einem kohlenstoffhaltigen Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (8') zumindest eine Einzelschicht aus einem organischen Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (8') mittels eines Plasmapolymerisations-Prozesses und/oder Druck- und/oder Tauch- und/oder Gieß- und/oder Spritzverfahrens aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (8) zumindest eine Einzelschicht aus SiN_xC_yH_z umfasst, wobei die SiN_xC_yH_z-Schicht mittels eines PECVD-Prozesses abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Plasmaquelle für den PECVD-Prozess zur Erzeugung der SiN_xC_yH_z-Schicht (8) eine Radiofrequenz-Plasmaquelle oder eine ICP-Plasmaquelle oder eine Mikrowellen-Plasmaquelle, bevorzugt eine lineare Mikrowellen-Plasmaquelle, ist.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Präkursoren für den PECVD-Prozess zur Erzeugung der SiN_xC_yH_z-Schicht (8) zumindest SiH₄-Gas und NH₃-Gas sowie Si(CH₃)₄- und/oder SiH(CH₃)₃-Gas verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionellen Schichten (5, 7, 7', 8, 8') des Schichtsystems in der Abfolge a. - b. - c. oder a. - c. - b. oder a. - b. oder a. - c., beginnend mit a., auf die Oberfläche des Substrats (1') aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem eine beliebige Abfolge von funktionellen Schichten (5, 7, 7', 8, 8') umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Haft- und Barriereschicht (5) oder auf das Schichtsystem mindestens eine Lackschicht (9) als Abschluss gegenüber der Umgebung aufgebracht wird.
Substrat (1') mit einer Oberfläche, die elektrisch isolierende Bereiche (4) und elektrisch leitfähige Bereiche (2, 3) aufweist, wobei zumindest auf den elektrisch leitfähigen Bereichen (2, 3) der Oberfläche des Substrats (1') ein Schichtsystem angeordnet ist, welches - mindestens eine dichte, elektrisch isolierende Haft- und Barriereschicht (5), die zumindest eine Einzelschicht aus SiN_xH_y enthält, und - mindestens eine dichte Diffusionsbarriereschicht (7, 7') aus mindestens einer Einzelschicht (71, 71', 72, 72') oder einer Abfolge von Einzelschichten (71, 71', 72, 72') und/oder - mindestens eine dichte, hydrophobe Deckschicht (8, 8') aus mindestens einer Einzelschicht oder einer Abfolge von Einzelschichten umfasst.
Substrat (1') nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem auf den elektrisch leitfähigen Bereichen (3) und den elektrisch isolierenden Bereichen (4) der Oberfläche des Substrats (1') angeordnet ist, wobei das Schichtsystem - mindestens eine dichte und geschlossene, elektrisch isolierende Haft- und Barriereschicht (5), die zumindest eine Einzelschicht aus SiN_xH_y enthält, und - mindestens eine dichte und geschlossene Diffusionsbarriereschicht (7, 7') aus mindestens einer Einzelschicht (71, 71', 72, 72') oder einer Abfolge von Einzelschichten (71, 71', 72, 72') und/oder - mindestens eine dichte und geschlossene, hydrophobe Deckschicht (8, 8') aus mindestens einer Einzelschicht oder einer Abfolge von Einzelschichten umfasst.
Substrat (1') nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Substrats (1') eine Topologie mit einer maximalen Höhe h im Bereich von 0 bis 5000 µm aufweist, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 1000 µm.
Substrat (1') nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsbarriereschicht (7, 7') mindestens eine Einzelschicht aus SiN_xH_y (72, 72') oder aus SiO_xH_y (71, 71') oder aus SiN_xO_y oder aus Al_xO_y, oder eine Abfolge von Einzelschichten (71, 71', 72, 72') aus den vorgenannten Materialien umfasst.
Substrat (1') nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (8, 8') zumindest eine Einzelschicht aus einem kohlenstoffhaltigen Material umfasst, vorzugsweise zumindest eine Einzelschicht aus einem organischen Material (8') oder aus SiN_xC_yH_z (8).
Substrat (1') nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schichtsystem eine Lackschicht (9) angeordnet ist, die den Abschluss den Schichtsystems gegenüber der Umgebung bildet.
Substrat (1') nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1') eine bestückte einlagige oder mehrlagige Leiterplatte ist, wobei die elektrisch leitfähigen Bereiche (2, 3) der Oberfläche des Substrats Kontakte, Lötstellen (3) oder Leiterbahnen (2) darstellen, die vorzugsweise metallisch oder metallisiert sind.
Substrat (1') nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem zumindest auf der Lötseite der Leiterplatte angeordnet ist.
Substrat (1') nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem auf der Lötseite sowie den Seitenflächen und/oder der Bestückungsseite und/oder der Rückseite der Leiterplatte angeordnet ist.