DE1258943B - Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen

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DE1258943B
DE1258943B DEW31760A DEW0031760A DE1258943B DE 1258943 B DE1258943 B DE 1258943B DE W31760 A DEW31760 A DE W31760A DE W0031760 A DEW0031760 A DE W0031760A DE 1258943 B DE1258943 B DE 1258943B
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DE
Germany
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film
layer
tantalum
metal
forming metal
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Pending
Application number
DEW31760A
Other languages
English (en)
Inventor
David Alexander Mclean
Doris Sloan Nicodemus
Cedar Knolls
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
Western Electric Co Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Western Electric Co Inc filed Critical Western Electric Co Inc
Publication of DE1258943B publication Critical patent/DE1258943B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C14/042Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Circuit Boards (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen, bei dem ein filmbildendes Metall, wie Zirkon, Aluminium, Tantal, Titan oder Niob, auf eine isolierende Unterlage aufgebracht wird und die für die Leitungswege nicht benötigten Teile mit Hilfe des Photo-Ätzverfahrens selektiv entfernt werden.
  • Für zahlreiche Zwecke ist es erforderlich, daß metallische Muster in genau bestimmter Form auf verschiedenen, als Träger dienenden Unterlagen erzeugt werden. Hierzu wird im einfachsten Fall das Metall inm Vakuum durch eine entsprechend durchbrochene Maske hindurch aufgedampft oder aufgestäubt (vgl. »Vacuum Deposition of Thin Films«, L. Holland, J. Wiley & Sons, 1956). Masken sind aber dann nachteilig oder überhaupt nicht zu gebrauchen, wenn die zu erzeugenden metallischen Muster extrem klein und/oder sehr kompliziert sind, wie dies bei gedruckten Schaltungen häufig der Fall ist. Die Masken sind dann sehr zerbrechlich und außerordentlich schwierig zu handhaben. Für die Herstellung komplizierter oder bis in sehr feine Einzelheiten ausgeführter metallischer Muster werden deshalb allgemein Photo-Ätzverfahren bevorzugt.
  • Nach dem üblichen Photo-Ätzverfahren wird das zu gravierende oder ätzende Metall zunächst mit einer lichtempfindlichen, ätzbeständigen Schutzschicht überzogen, die dann entsprechend dem gewünschten Muster belichtet wird. Durch Entwickeln werden die belichteten Schutzschichtteile stabilisiert, während die unbelichteten Schutzschichtteile aufgelöst werden. Sodann wird mit einem Ätzmittel das freigelegte Metall geätzt und anschließend die Schutzschicht entfernt. Das Ergebnis ist ein Muster in der Metalloberfläche, das dem zur Belichtung der Schutzschicht benutztem entspricht. Hierfür geeignete lichtempfindliche Schutzschichten sind z. B. in den USA.-Patentschriften 2 670 285, 2 670 286, 2 670 287 beschrieben.
  • Die Verwendung von Photo-Ätzverfahren zur Erzeugung sehr genauer Muster aus bestimmten, gegen die meisten Ätzmittel beständigen, filmbildenden Metalle, wie Tantal und Niob, ist auf einige Schwierigkeiten gestoßen. Die Schwierigkeiten liegen im Ätzmittel selbst. Letztere sind in verschiedenster Weise zusammengesetzt, enthalten aber zur Ätzung solcher Metalle regelmäßig Flußsäure oder Fluoride als aktive Ätzbestandteile. Diese Ätzmittel führen zu einer unerwünschten Unterschneidung des filmbildenden Metalls, da Flußsäure und Fluoride nach dem Durchätzen des Metalls auch die Unterlage angreift. So wird die normalerweise verwendete Glas- oder Keramikunterlage stärker angeätzt als die Metallschicht, so daß die Bildung tiefer Rinnen zwischen den stehenbleibenden Metallschichtteilen begünstigt wird. Da überdies das Metall nicht einheitlich aufgelöst wird, entstehen am Umriß der stehenbleibenden Metallteile Rinnen und zahlreiche Vertiefungen, die zu einer Auszackung .des Umrisses führen. Eine solche Begrenzung begünstigt die Bildung elektrisch schwacher Stellen sowohl in den stehenbleibenden Metallschichtteilen wie auch in den, gegebenenfalls nachfolgend noch aufgedampften weiteren Filmen.
  • Die gegenwärtigen Herstellungsverfahren für gedruckte Widerstände haben den grundsätzlichen Nachteil einer mangelnden Reproduzierbarkeit der Widerstandswerte. Dies ist dem Umstand zuzuschreiben, daß die filmbildenden Metalle auf der ganzen Unterlage nicht gleichmäßig geätzt werden, so daß eine bestimmte Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt, in dem die Unterlageoberfläche zunächst an einer oder mehreren Stellen erscheint, und dem Zeitpunkt, in dem das ganze wegzuätzende, filmbildende Metall entfernt ist, verstreicht. In dieser Zeitspanne kann das Fluorid .die unter der Schaltungsführung liegenden Teile der Unterlage angreifen und so auch die geschützte Metallschicht von der Unterseite her wegätzen (Hinterschneidungen), wodurch die gewollten Widerstandswerte unkontrollierbar beeinflußt werden. Die Erfindung ist deshalb auf ein Verfahren zur Herstellung insbesondere komplizierter Elemente und Muster aus filmbildenden Metallen gerichtet, die von den bei üblichen Photo-Ätzverfahren verwendeten Ätzflüssigkeiten nicht genügend angegriffen werden, mit Vorteil aber mit Fluorid-Ätzlösungen geätzt werden können, so daß ein Schaltungselement und/ oder eine Schaltung in gedruckter Technik mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit hergestellt werden kann, und nicht unter dem bisherigen Nachteil der Unterschneidung leidet.
  • Erfindungsgemäß ist dies für das einleitend beschriebene Verfahren dadurch erreicht, daß, bevor das filmbildende Metall aufgebracht wird, auf der Unterlage eine aus einem filmbildenden Metall, wie Zirkon, Aluminium, Tantal, Titan oder Niob, hergestellte Oxydschicht als ätzbeständige Schutzabdekkung für die Unterlage aufgebracht wird.
  • Das vorherige Aufbringen des Oxydfilms ergibt die notwendige Widerstandsfähigkeit gegen den Angriff der Fluorid-Atzlösungen, schützt also .die bloßgelegte Unterlage und verhindert deshalb Unterschneidungen.
  • Es ist ein Kondensatorherstellungsverfahren bekannt, bei dem Titan, ein filmbildendes Metall, auf einen metallischen Träger, insbesondere eine Aluminiumfolie, aufgedampft und anschließend zur Bildung des Kondensator-Dielektrikums in Oxyd übergeführt wird. Zweckmäßig wird dann noch eine Behandlung in der Richtung vorgenommen, daß an Fehlerstellen der Titan-Diöxydschicht ein dielektrisch hochwertiges Umsetzungsprodukt der metallischen Unterlage, beispielsweise Aluminiumoxyd, entsteht, wonach nach Aufbringen der Gegenelektrode das Ganze in bekannter Weise zu Wickel- oder Stapelkondensatoren verarbeitet wird. Dieses Verfahren unterscheidet sich daher vom vorliegenden Verfahren hinsichtlich Aufgabe und Lösung vollständig.
  • Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; es zeigen F i g. 1 bis 4 den Ablauf der Herstellung einer gedruckten Schaltung auf einem Keramikblock in verschiedenen Verfahrensstufen, teils in Schrägansicht und teils in Schnittansicht, F i g. 5 A bis 5 D Oberlächenrauhtiefe-Meßdiagramme für eine Tantalschicht auf Glasunterlage, einmal ohne (F i g. 5 A, 5 B) und einmal mit (F i g. 5 C, 5D) einer Tantaloxyd-Schutzabdeckung auf der Glasunterlage nach verschieden langen Ätzbehandlungen; F i g. 1 zeigt einen Keramikblock 11, auf dem ein metallisches Muster erzeugt werden soll.
  • Als erstes wird zu Reinigungszwecken der Block 11 mit Trichloräthylen nach üblichen Dampf-Entfettungsmethoden behandelt. Danach wird er unter Verwendung von Ultraschall in mit Netzmittel versetztem Wasser gereinigt. Hieran schließt sich ein mehrminutiges Kochen in 3prozentiger wäßriger H,02-Lösung an, gefolgt von dreimaligem Kochen in destilliertem oder deionisiertem Wasser, wonach der Block 11 im warmen Stickstoffstrom getrocknet wird.
  • Sodann wird eine Schicht 12 eines filmbildenden Metalls auf dem Block 11 durch kathodisches Aufstäuben oder durch Vakuum-Aufdampfen nach üblichen Methoden niedergeschlagen (F i g. 1). Tantal, Titan, Zirkon, Aluminium und Niob sind beispielsweise für diese Zwecke .geeignet. Die Dicke der Schicht 12 ist nicht kritisch, sie liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 500 A, kann aber auch kleiner sein, solange die Herstellung einer zusammenhängenden Oxydschicht von wenigstens 100 A nach Umsetzung des Schichtmetalls in das Oxyd sichergestellt ist. Dieser Wert ist für die vorliegenden Zwecke annehmbar. Eine obere Grenze für die anfängliche Schichtdicke besteht grundsätzlich nicht. Jedoch haben dickere Schichten keine Vorteile. Aber überlegungen hinsichtlich unterschiedlicher Temperaturkoeffizienten der Unterlage und Schicht legen ein Maximum von etwa 2000 A fest. Als nächstes wird die Schicht 12 zur Erzeugung des entsprechenden Oxydfilms 13 oxydiert (F i g. 2). Dies läßt sich durch thermische Oxydierung der Schicht 12 erreichen, also durch eine Warmbehandlung in einem Ofen für 1 bis 5 Stunden. Die hierfür notwendige Temperatur hängt vom filmbildenden Metall ab, sie ist beispielsweise 500° C für Tantal und liegt für andere filmbildende Metalle im Bereich von 500 bis 700° C. Die Erhitzung wird abgebrochen, wenn die Schicht 12 wenigstens teilweise oxydiert ist. Das ist daran zu erkennen, daß der Film 12 transparent wird. Andere Verfahren zur Herstellung der Oxydschicht 13 sind reaktives Aufstäuben und elektrochemische Anodisierung. Nach Bildung des Oxydfilms 13 wird der Block 11 wiederum mit einer kochenden 3prozentigen wäßrigen H20 Lösung gereinigt, dreimal in destilliertem oder deionisiertem Wasser gewaschen und zum Schluß im warmen Stickstoffstrom getrocknet.
  • Es kann nun die zweite Schicht 14 auf die Oxyd-. Schicht 13 aufgebracht werden (F i g. 3), was wiederum nach üblichen Methoden geschieht. Die Dicke dieser Schicht hängt von der gewünschten, speziellen Schaltung ab. Tantal, Titan, Aluminium, Zirkon und Niob sind beispielsweise für diese Zwecke geeignet.
  • Der nächste Schritt besteht in .der Photogravierung der Schicht 14, um bestimmte Teile aus derselben entsprechend dem jeweils gewünschten Muster zu entfernen. Hierzu kann nach jedem bekannten Verfahren gearbeitet werden, selbstverständlich unter Auswahl einer für das Metall geeigneten Ätzlösung. Für die genannten Metalle enthält die Ätzlösung allgemein Flußsäure oder andere Fluoride (vgl. »The Ferric Cloride Etching of Copper Photoengraving«, Schaffert, Winkler, Vaaler und Deubn er, 1949, veröffentlicht von Photo-engravers Research, Ine., Columbus, Ohio, und »Photoengraving«, Groesbuck, Doubleday, Page und Company, 1924).
  • In F i g. 4 ist der Block 11 mit dem gewünschten in der Schicht 14 erzeugten Muster dargestellt. Die Bezugsziffer 15 bezeichnet den Bereich, in dem beispielsweise Tantal durch das Photogravierverfahren entfernt worden ist. Die erzeugten Einzelteile der Schicht 14 sind für Widerstände und Verbindungsleitungen geeignet. Wenn gewünscht, können sich dann noch weitere Verfahrensschritte anschließen, um andere Bauteile, beispielsweise Kondensatoren, zu erzeugen.
  • Die F i g. 5 A bis 5 D sind Oberflächenrauhtiefe-Meßdiagramme zur Demonstration des vorteilhaften Einflusses der Oxydschutzschicht 13. Die Meßergebnisse wurden auf folgende Weise erhalten.
  • Zwei Glasscheiben, eine mit einer Tantalpentoxyd-Schutzschicht 13 und eine ohne, wurden gereinigt und auf die oben beschriebene Weise 3400 A dick mit Tantal bestäubt. Sodann wurde die Tantalschicht 14 mit einem Photoschutzschichtmuster von 0,25 mm breiten Linien mit 0,25 mm breiten Zwischenräumen erzeugt. Dann wurde durch Eintauchen jeder Glasscheibe in die Ätzlösung (Fluorwasserstoffsäure) mit konstanter Ätzgeschwindigkeit ein stufenförmiges Muster während 70 bis 80 Sekunden Ätzdauer in der Tantalschicht erzeugt. Die Photoschutzschicht wurde entfernt, und die verbliebenen Tantalstreifen dienten als Bezugsniveau für die nachfolgende Oberflächenrauhtiefe-Messung. Bei fehlender Oxydschutzschicht 13 ist die Glasunterlage schon nach 23 Sekunden beträchtlich geätzt worden (F i g. 5 A). Nach 34 Sekunden (F i g. 5 B) zeigte die gleiche Glasscheibe eine etwa dreimal größere Ätztiefe. Die Ergebnisse für die Glasunterlage mit aufgebrachter Oxydschutzschicht 13 sind in den F i g. 5 C und 5 D für eine Ätzdauer von 34 bzw. 60 Sekunden dargestellt. Eine merkbare Zunahme der Ätztiefe zwischen den stehengebliebenen Tantalschichtteilen ist nicht zu erkennen.
  • Das Material für die Unterlage wird entsprechend dem beabsichtigten Verwendungszweck des schließlichen Metallmusters ausgewählt. Für die Herstellung gedruckter Schaltungen ist die Unterlage allgemein aus einem elektrisch nicht leitenden Material. Hitzebeständige Materialien, wie Keramik, Glas, werden für den Zweck vorgezogen, insbesondere im Hinblick darauf, daß beim Aufdampfen oder Aufstäuben der Metallschichten vergleichsweise hohe Temperaturen entstehen, die die Unterlage aushalten muß. Zur Vermeidung elektrisch schwacher Stellen in den Metallschichten empfiehlt es sich, oberflächlich glatte Unterlagen zu verwenden, beispielsweise glasierte Keramik und alle Glassorten. Das vorliegende Verfahren eignet sich immer dann, wenn das gewünschte Endergebnis ein Muster aus einem filmbildenden Metall auf einer Unterlage ist und wenn das zu verwendende Ätzmittel Flußsäure oder ein anderes Fluorid enthält.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen, bei dem ein filmbildendes Metall, wie Zirkon, Aluminium, Tantal, Titan oder Niob, auf eine isolierende Unterlage aufgebracht wird und die für die Leitungswege nicht benötigten Teile mit Hilfe des Foto-Ätzverfahrens selektiv entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß, bevor das filmbildende Metall (14) aufgebracht wird, auf der Unterlage (11) eine aus einem filmbildenden Metall (12), wie Zirkon, Aluminium, Tantal, Titan oder Niob, hergestellte Oxydschicht (13) als ätzbeständige Schutzabdekkung für die Unterlage aufgebracht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydschicht (13) durch kathodisches Aufstäuben des filmbildenden Metalls und thermisches Oxydieren desselben hergestellt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydschicht (13) durch reaktives kathodisches Aufstäuben hergestellt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydschicht (13) auf eine Dicke von wenigstens 100A eingestellt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 939 943.
DEW31760A 1961-03-09 1962-02-28 Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen Pending DE1258943B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2849971A1 (de) * 1977-11-18 1979-05-23 Tektronix Inc Hybrid-schaltkreis und verfahren zu seiner herstellung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE939943C (de) * 1943-03-12 1956-03-08 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung elektrischer Kondensatoren

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE939943C (de) * 1943-03-12 1956-03-08 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung elektrischer Kondensatoren

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2849971A1 (de) * 1977-11-18 1979-05-23 Tektronix Inc Hybrid-schaltkreis und verfahren zu seiner herstellung

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E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977