DE1515905B2

DE1515905B2 - Verfahren zur Herstellung von Cermet Dunnschichtwiderstanden

Info

Publication number: DE1515905B2
Application number: DE19651515905
Authority: DE
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1964-11-27
Filing date: 1965-11-25
Publication date: 1971-08-05
Also published as: US3398032A; NL6515020A; JPS5127877B1; DE1515905A1; GB1094865A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Cermet-Dünnschichtwiderständen durch Niederschlag eines Cermets auf ein Substrat und anschließendem Aufbringen von Anschlußleitungen.

Zur Herstellung von mikrominiaturisierten Schaltungen werden in steigendem Maße aufgedampfte Dünnschichten verwendet. Dies gilt in besonderem Maße für die Herstellung von Widerständen. Aufgedampfte Nickel-Chrom-Schichten und Tantalschichten haben sich als brauchbare Widerstandselemente erwiesen. In jüngster Zeit hat es sich gezeigt, daß Chromsiliziummonoxyd-Schichtwiderstände eine höhere Stabilität bei hohen Temperaturen besitzen, so daß Widerstandsänderungen bei Überlastung unbeachtlich sind.

Während Nickelchrom- und Tantalschichten einer erforderlichen Formgebung mittels Ätzens unterworfen werden, geschieht dies in der Regel bei Chromsiliziummonoxyd-Schichten, die als Cermet-Schichten bekanntgeworden sind, durch Maskenverfahren während des Vakuum-Aufdampfverfahrens. Ein solches Aufdampfverfahren mit Hilfe von Masken birgt aber mannigfaltige Nachteile. Insbesondere dann, wenn die zu erstellenden Widerstände außergewöhnlich klein und von gewundener Form sein sollen. Eine gewundene Form ist deshai-b erforderlich, um höhere Widerstandswerte bei geringstem Platzbedarf erzielen zu können. Solche Maskenverfahren sind nicht nur deshalb nachteilig, weil ihr Erstellungsaufwand relativ groß ist, sondern auch weil ihrem Auflösungsvermögen eine bestimmte Grenze gesetzt ist, die ohne weiteres nicht unterschritten werden kann, ganz abgesehen davon, daß eine bestimmte mechanische Festigkeit und Steifheit gewahrt bleiben muß. In gewisser Weise läßt sich dadurch Abhilfe schaffen, daß verschiedene Masken in aufeinanderfolgenden Abdampfungsvorgängen verwendet werden. Dies hat aber wieder andere Nachteile zur Folge, nämlich die, daß dieKonturen in aufeinanderfolgenden Gängen übereinstimmen müssen, so daß jeweils ihre Lage justiert werden muß und/oder daß ein Verwerfen, Ausdehnen und Zusammenziehen der Masken berücksichtigt werden muß.

Eine hervorragende Eigenschaft der Cermets-Materialien ist die, daß sie eine große chemische Stabilität besitzen. Diese Eigenschaft aber ist es gerade, die eine Anwendung von Ätzvorgängen zur Formgebung der Widerstandsschichtverläufe äußerst erschwert. So besitzt z. B. eins der am meisten verwendeten Cermet-Materialien, nämlich Chrom-Siliziummonoxyd, in dem beide Anteile je zu 50 °/₀ enthalten sind, einen solch hohen Siliziummonoxyd-Gehalt, daß ein gut brauchbares Ätzmittel zur Auflösung des Cermets, ζ. B. Flußsäure, außerdem die Trägerunterlage, wie z. B. Siliziummonoxyd oder Glas angreift.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Cermet-Dünnschichtwiderständen derart zu gestalten, daß das Anätzen des Substrates vermieden und die Haftfestigkeit der für die Anschlußleitungen notwendigen Metallschicht auf dem Cermet verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die Cermetschicht zur Bildung einer elektrisch leitenden Schicht eine Metallschicht (16) derart aufgebracht wird, daß zu Beginn der Metallschichtauftragung ein geringer Anteil der im Cermet enthaltenen Metallsubstanz zugesetzt wird, daß dann die leitende Schicht entsprechend dem Anschlußleitungsmuster mit einer ersten Chloridlösung abgetragen wird, die die Cermetschicht nicht angreift, und daß mittels einer Maske die Cermetschicht entsprechend dem gewünschten Widerstandsmuster mit einer zweiten Chloridlösung unter nicht Angreifen des Substrats (10) abgetragen wird.

Dank der Erfindung ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, daß sowohl die Substratsubstanzen beim Ätzen der Widerstandsschichten als auch die Cermetschicht beim Ätzen des Leitungsmusters nicht angegriffen werden. Außerdem hat sich gezeigt, daß als weiterer Vorteil eine sehr gute, allen Ansprüchen gerecht werdende Haftung zwischen der Cermet- und der Metallschicht zu erzielen ist.

Wenn ein Chrom-Siliziummonoxyd-Cermet verwendet wird, genügt es vollständig, wenn der Metallanteil mindestens bei 70 Atomprozent liegt. In diesem Fall kann ein Ätzverfahren Verwendung finden, das zum Ätzen von reinem Chrom geeignet ist. Die Oberflächenschicht wird vor dem Ätzvorgang durch Bestreuen mit Zinkteilchen oder Zinkpulver entsprechend vorbereitet, so daß eine anschließende Behandlung mit einer Aluminiumchlorid-Lösung als Ätzmittel angewendet werden kann.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn auf das Substrat, das aus Glas mit Siliziummonoxyd-Überzug besteht, eine Cermet-Schicht durch Ent-

, -spannungsverdampfen niedergeschlagen wird, die aus 90-Atomprozenten Chrom und aus einem entsprechenden Rest von Siliziummonoxyd besteht, wobei die Trägerunterlage auf 200⁰C aufgeheizt wird. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Flußsäure Anwendung findet, die, wie oben beschrieben, Siliziummonoxyd und Siliziumdioxyd angreifen kann, erfolgt auch keine Beschädigung oder Verletzung des

Substrates während des Ätzvorgangs.

In vielen Anwendungsfällen jedoch ergeben sich weitere Probleme, insbesondere dann, wenn wie gemäß der Erfindung auf die Cermet-Schicht eine elektrisch leitende Schicht aufgedampft worden ist. Diese elek-

trisch leitende Schicht wird deshalb einem Ätzverfahren unterworfen, um entsprechende Anschlußstücke für die Widerstandsschicht bereitzustellen, wobei dann die Formgebung des Widerstandsschichtverlaufs in den Flächenbereichen erfolgt, bei denen das Kupfer entfernt worden ist. Zum Aufbringen der Kupferschicht wird im allgemeinen zunächst eine Metallschicht aufgetragen, die dem Metall des Cermets entspricht. Zum Wegätzen der leitenden Schicht " muß dann nach Entfernen der Kupferlage die Chromlage mit Hilfe eines Chromätzmittels entfernt werden. Dies hat dann aber zur Folge, daß auch das darunterliegende Cermet-Material durch diesen Ätzvorgang angegriffen wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein relativ hoher Chromanteil im Cermet-Material enthalten ist. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist dieses Problem dann dadurch gelöst worden, daß als unterste Lage der leitenden Schicht auf die Cermet-Schicht eine Chrom-Kupfer-Legierung niedergeschlagen wird und anschließend eine reine Kupferlage aufgebracht wird. Auf diese Weise wird eine noch ausreichende Adhäsion zwischen der Cermet-Schicht und der elektrisch leitenden Schicht gewährleistet. Außerdem ist dann ein Ätzmittel für den Metallanteil der elektrisch leitenden Schicht anwendbar, der nicht dem Metallanteil der Cermet-Schicht entspricht. Damit ist also ein Wegätzen der elektrisch leitenden Schicht ohne Zerstörung der Cermet-Schicht möglich.

3 4

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des im Ätzvorgang aufgelöst wird, ohne daß die Widerstands-Anspruch 1 beschriebenen Verfahrens wird zunächst schicht angegriffen wird.

auf die elektrisch leitende Schicht eine erste Photo- Es hat sich herausgestellt, daß sich die bei der Verwiderstandsschicht aufgetragen, die entsprechend dem dampfung durch Entspannen hergestellten Widerersten Muster belichtet und darauf entwickelt 5 Standsschichten, bestehend aus einem Pulver mit wird, worauf dann die freigegebenen Flächenteile 90 Atomprozent Chrom und 10 Molekülprozent der leitenden Schicht im darauffolgenden ersten Siliziummonoxyd, gut in einem Lösungsmittel, be-Ätzverfahren einer Eisenchloridlösung ausgesetzt stehend aus 453,59 g AlCl₃ · 6 H₂O, 30 ml Phosphorwerden, säure (H₃PO₄) und 400 ml Wasser ätzen lassen. Wie

Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken wird io beim Ätzen von reinen Chromschichten wird die

das sich so ergebende Werkstück mit einer zweiten Oberfläche der Widerstandsschicht zunächst durch

Photowiderstandsschicht überzogen, die dann ent- Behandlung mit Zink-Kontaktkörpern oder -Pulver

sprechend dem zweiten Muster belichtet und darauf für das Ätzmittel angreifbar gemacht. Wird das gleiche

entwickelt wird. Die hierbei freigelegten Oberflächen- Lösungsmittel aber auf Schichten angewendet, die

teile der Cermet-Schicht werden einer Aluminium- 15 aus 70 Atomprozent Chrom- und 30 Molekülprozent

chlorid-Lösung während des zweiten Ätzverfahrens Siliziummonoxyd-Pulver bestehen, dann geht der

ausgesetzt. Lösungsvorgang äußerst langsam vor sich, mit dem

Vorteilhafterweise werden nach jedem Ätzvorgang Ergebnis einer Inselbildung von Schichtresten auf

Waschvorgänge eingeschoben, wobei mit Hilfe von dem Schichtträger. Dementsprechend scheint die untere

Wasser und Methanol unter Anwendung von Ultra- 20 Grenze der Chromkonzentration in der Cermetschicht

schall die beim Ätzvorgang übriggebliebenen Teilchen bei ungefähr 70 Atomprozent zu liegen,

weggespült werden. Die Adhäsion einer reinen Kupferschicht auf die

Um stabile Widerstandswerte mit möglichst gerin- frisch präparierte Widerstandsschicht ist aber völlig gen Toleranzen zu erhalten, werden die fertigen Werk- - unzureichend. Wird aber der Chromanteil beim Aufstücke unter Überwachung des Widerstandswertes 25 dampfen herabgesetzt, um die Adhäsion zu verbessern, in einer Argonwasserstoff-Atmosphäre gemäß einem , dann tritt die Schwierigkeit auf, daß das benutzte weiteren Erfindungsgedanken auf 400 bis 45O⁰C Lösungsmittel zum Entfernen des Chroms in gleicher mindestens 1 Stunde aufgeheizt. Die Dauer der Auf- Weise die Widerstandsschicht angreift. Ein anderes heizzeit ergibt sich dann aus dem Verlauf des ge- Verfahren zum Erhöhen der Adhäsion von Kupfermessenen Widerstandswertes. Gemäß der Erfindung 30 schichten auf verschiedenen Oberflächen besteht darin, können also äußerst kleine und feingewundene gleichzeitig Chrom und Kupfer aufzudampfen. Chrom-Widerstände mittels des photographischen Masken- reiche Kupferlegierungen sind jedoch nicht in Eisenverfahrens und des anschließenden Ätzvorgangs auf chloridLLösungen löslich, dem üblichen Agens, um einem einzigen Substrat hergestellt werden, ohne daß örtlich auftretende Bereiche eines Kupferüberschusses die Nachteile bekannter Verfahren auftreten. 35 zu beseitigen. Es hat sich herausgestellt, daß durch

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschrei- Aufdampfen von Chrom mit einer Geschwindigkeit

bung an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von etwa 3 Ä/sec gleichzeitig mit Kupfer bei einer

nachstehend aufgeführter Zeichnungen näher erläutert. Geschwindigkeit von etwa 25 Ä/sec eine Legierungs-

Es zeigt jeweils ausschnittsweise im Querschnitt schicht gebildet wird, die sowohl in einer Eisenchlorid-

F i g. 1 die einzelnen Schichten des Werkstücks 40 Lösung noch löslich ist als auch fest an der darunter-

vor der Bearbeitung, liegenden Widerstandsschicht haftenbleibt. Das gleiche

F i g. 2 das gleiche Werkstück nach Belichtung und Ergebnis wird herbeigeführt, wenn die Legierung

Entwicklung der oberen Photowiderstandsschicht, statt Chrom Aluminium enthält.

F i g. 3 das gleiche Werkstück nach Ätzung der Zum Aufdampfen wird das oben beschriebene

darunterliegenden metallischen Schicht, 45 Gemisch von 90 % Chrom und 10 % Siliziummonoxyd

Fig. 4 das gleiche Werkstück nach Auf bringen einer verwendet, um Widerstandswerte von 40 bis 50 Ω neuen noch unbelichteten und unentwickelten Photo- pro Fläche zu erhalten. Durch Variation der Schichtwiderstandsschicht, dicke läßt sich noch ein größerer Bereich erzielen.

F i g. 5 das gleiche Werkstück, nachdem diese Im Gegensatz zu Widerstandsschichten, die aus 50 %

neue Photowiderstandsschicht belichtet und entwickelt 5° Chrom und 50 °/₀ Siliziummonoxyd bestehen, ändert

worden ist, sich der spezifische Widerstand für die obengenannten

F i g. 6 das gleiche Werkstück nach Ätzung der Widerstandsschichten bei der nachfolgenden Aufunmittelbar nächstfolgenden Schicht, heizung nicht wesentlich. Durch Aufheizen in einer

Fig. 7 das Endprodukt nach Aufbringen einer Argon-Wasserstoffatmosphäre auf 450⁰C während

Schutzschicht. 55 einer Zeitspanne von einigen Stunden sinkt der Wider-

Um ein geeignetes Verfahren zur Ätzung von standswert auf nicht mehr als 20 % des ursprünglichen

metall-dielektrischen Cermet-Widerständen, speziell Wertes ab. Nach dieser Behandlung bleibt der Wider-

von Chrom-Siliziummonoxyd-Cermet-Widerständen, standswert dann sehr stabil.

bereitzustellen, hat das Problem darin bestanden, Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des

eine solche Zusammensetzung zu finden, die es ge- 60 Verfahrens gemäß der Erfindung sind die nachstehend

stattet, Widerstandsschichten mit Hilfe von anderen aufgeführten Verfahrensschritte vorgesehen, wobei

Lösungsmitteln als Fluorwasserstoff od. dgl. zu ätzen, sich die ersten fünf auf F i g. 1 beziehen, während

die nämlich ebenfalls benachbarte Schichten angreifen. die folgenden sich jeweils auf eine der weiteren

Als zweite Notwendigkeit hat sich ergeben, leitendes Abbildungen beziehen:

Schichtmaterial zu finden, das sowohl während aller 65

Phasen des Ätzvorganges als auch der darauffolgenden 1. Eine hitzebeständige Glasunterlage 10 mit den Ab-

Reinigungs-Arbeitsgänge fest auf der Widerstands- messungen 62,5 · 87,9 · 1,0 mm und bei der eine

schicht haftenbleibt, aber außerdem in einem weiteren Seitenfläche poliert ist, wird in Wasser und Me-

thanolbädern unter Zuhilfenahme von Ultraschall gereinigt.

2. Auf die Gesamtfläche dieser Unterlage wird unter Vakuum bei etwa 35O°C eine 5000 bis 15 000 Ä dicke Siliziummonoxyd-Schicht 12 aufgedampft.

3. Durch Entspannungs-Verdampfen unter Vakuum von einem 90 Atomprozent Chrom- und 10 Molekülprozent Siliziummonoxyd-Pulvergemisch wird eine Widerstandsschicht 14 gebildet. Die Schicht schlägt sich auf die Gesamtoberfläche des Substrats nieder, das auf eine Temperatur von etwa 200⁰C gebracht und gehalten wird. Der Schichtwiderstand der wachsenden Schicht wird mit Hilfe einer besonderen Unterlage mit daran angebrachten Metallkontakten überwacht, so daß das Aufdampfverfahren abgebrochen wird, wenn ein Widerstandswert von etwa 45 Ω pro Fläche erreicht ist. Die Dicke dieser Cermet-Widerstandsschicht hat z. B. einen Wert von etwa 1200 Ä.

4. Das Substrat wird anschließend in ein anderes Vakuumgefäß eingebracht, in dem über die gesamte Oberfläche eine Metallschicht aufgetragen wird. Für diesen Verfahrensschritt ist eine Chrom- und Kupfer-Verdampfungsquelle so eingerichtet,

"" daß Auf dampf ungsraten von 3 Ä/sec bzw. 25 Ä/sec eingehalten werden. Nach etwa 30 Sekunden wird, die Verdampfung von Chrom abgebrochen, wohingegen die Verdampfung von Kupfer so lange fortgesetzt wird, bis eine Gesamtschichtdicke von etwa 10 000 Ä erreicht ist. In dieser Weise besteht die Schicht 16 in Wirklichkeit aus zwei Lagen, nämlich einer Legierungslage 16 a und einer Kupferlage 16 b.

5. Die so geschichtete Platte erhält eine Photowiderstandsschicht 18 und wird bei 100⁰C gehärtet. Das sich ergebende Werkstück ist in F i g. 1 dargestellt.

6. Eine photographische Platte mit der Abbildung der gewünschten Widerstandsstege und der elektrischen Verbindungen wird auf das Werkstück (F i g. 1) gelegt und wird mit Hilfe einer Bogenlampe belichtet. Nach Entwicklung der so gewonnenen Abbildung werden die freigelegten Oberflächenbereiche der Schicht 16 (F i g. 2) einer Eisen-Chlorid-Lösung ausgesetzt, so daß die darunterliegenden Schichtteile aufgelöst werden, wie es als Ergebnis in F i g. 3 dargestellt ist. Wie dieser Darstellung zu entnehmen ist, werden in diesem Verfahrensschritt nicht nur die entsprechenden Teile der Kupferlage 16b, sondern auch die der Legierungslage 16a abgetragen.

7. Die im vorhergehenden Verfahrensschritt verbliebenen Reste der Photowiderstandsschicht werden abgetragen, die sich ergebende Oberfläche wird sorgfältig gereinigt, darauf mit einer neuen Photowiderstandsschicht 22 (F i g. 4) überzogen und ebenso behandelt, wie die zuerst aufgetragene.

8. Eine photo graphische Platte mit den gewünschten Widerstandsstegen wird dann auf das Werkstück abgebildet und belichtet. Nach dem Entwickeln werden die so freigelegten Oberflächenbereiche 24 (Fig. 5) der Chrom-Siliziummonoxyd-Schicht 14 einer AlCl₃-Lösung ausgesetzt und die darunterliegenden Schichtteile weggeätzt. Während die Photowiderstandsschicht-Abbildung nach F i g. 2 in der Hauptsache dazu diente, die Schicht 16 so

ίο aufzuteilen, damit in diesem Ausführungsbeispiel zwei Anschlußstücke 26, 28 (F i g. 2) entstanden, dient die Photowiderstandsschicht-Abbildung 30 bei der Anordnung nach F i g. 5 dazu, Ausschnitte in der Widerstandsschicht 14 zu markieren, was in diesem Falle dazu führt, daß ein gekrümmter, aber kontinuierlicher Widerstandsweg 32 (F i g. 6) zwischen den Anschlußstücken 26, 28 entsteht.

9. Die Überreste der Photowiderstandsschicht 22 werden abgezogen, und die verbleibende Oberfläche wird sorgfältig in Wasser und Methanol

unter Anwendung von Ultraschall gereinigt.
10. Eine Siliziummonoxydschicht 34 (F i g. 7) wird in einer Dicke von 10 000 bis 15 000 Ä unter Vakuum bei einer Substrattemperatur von etwa 350° C niedergeschlagen, so daß eine Schutzschicht ».. . entsteht.

1-1. Die Widerstandswerte werden gemessen.
12. Unter Überwachung eines der Widerstände eines Substrates wird das Substrat in einer Argon-Wasserstoff-Atmosphäre zwischen 1 bis 6 Stunden auf eine Temperatur von 400 bis 450° C aufgeheizt. Genaue Aufheizungszeiten und -temperaturen ergeben sich je nach dem Meßwertverlauf des überwachten Widerstandes.

13. Alle Widerstandswerte eines Substrates werden nochmals gemessen. Werden engere Widerstandswert-Toleranzen gefordert, dann wird durch örtliche Aufheizung der jeweiligen Widerstände nachgeholfen. Beispiele für Widerstände eines nach obigem Verfahren hergestellten Substrates

40

ergeben:

Tabelle I

Nominalwert	Anzahl	Widerstands	in mm	vernaitnis Länge
der	der	abmessungen	Länge	ZU XJi clic
Widerstände	Wider	jeweils	0,254	0,50
in Ω	stände	Breite	0,254	0,83
20	10	0,508	0,508	1,67
33	80	0,306	0,762	2,50
66	12	0,306	21,6	170
100	48	0,306
6800	10	0,127

In Tabelle II wird jeweils der Mittelwert, höchster und niedrigster Widerstandswert jeder Kategorie von Widerständen eines einzigen Substrats vor und nach dem Aufheizen angegeben.

Tabelle II

Nominalwert	Werte vor Aufheizung	hoch	in Ω	niedrig	Werte nach Aufheizung in Ω	hoch	niedrig
der Widerstände in Ω	Mittelwert	25,5	21,3	Mittelwert	21,8	18,0
20	22,9	42,3	34,8	19,4	36,0	29.5
33	38,0	87,0	72,0	32,3	68,3	60,1
66	77,1	123,5	111,6	65,0	103,9	94,4
100	117,6	8,192	7,435	99,3	6,955	6,324
6800	7,824	6,643

Aus der Tabelle II ergibt sich, daß sich die Mittelwerte der Widerstände nach dem Aufheizen in allen Kategorien um etwa 15% gesenkt haben. Korrektur durch örtliches Aufheizen, wie oben beschrieben, ist nur bei einem Widerstand durchgeführt worden. Hierbei hat sich ergeben, daß nach Ofen-Aufheizung erfolgter örtlicher Aufheizung der Widerstandswert von 73,7 auf 68,3 Ω hingetrimmt werden konnte. Die sich ergebenden Endwerte schwanken alle jeweils zwischen ±10% um die Nominalwerte. Fernerhin zeigt sich, daß die Endmittelwerte jeweils enger an die Nominalwerte angeschlossen sind als die Mittelwerte vor der Nachbehandlung. Außerdem ist die Streuung um so kleiner, je höher die geforderten Widerstandswerte sind. Das bedeutet aber, daß die Genauigkeit vorgeschriebener Werte um so besser erreicht wird, je größer das Verhältnis von Länge zu Breite ist. Daraus ergibt sich dann die Genauigkeit, die durch die Festlegung von Widerstandsstegen mit Hilfe photographischer Maskenverfahren und nachfolgender Ätzung erreicht werden kann.

In Tabelle III schließlich ist jeweils sowohl die Abweichung der Mittelwerte von den Nominalwerten nach der Aufheizung als auch die Gesamtstreuung angegeben. '"

Tabelle III

Nominalwert	Werte nach	Aufheizung	Gesamtstreuung
der Widerstände	Abweichung vom	I	19,6%
in	Mittelwert		20,1%
20	-3,0%		12,4%
33	-2,0%		9,6%
66	-1,5%		9,5%
100	-0,7%
6800	-2,4%

Die relativ große Abweichung des Mittelwertes im Betrag von —2,4% vom vorbestimmten Widerstandswert von 6800 Ω ergibt sich aus der besonderen Form dieser Widerstände. Diese Widerstandsstege sind hierbei nämlich mäanderförmig gewunden, so daß es infolge der Krümmungen und Ecken schwierig ist, deren Längen-zu-Breitenverhältnis exakt zu bestimmen.

Auf jeden Fall ergibt sich aus den in den Tabellen angegebenen Daten, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine große Anzahl von Präzisionswiderständen mit geringeren Toleranzen als ±5% hergestellt werden kann, wenn bei den photographischen Verfahren einige Sorgfalt angewendet wird und die Widerstandsabmessungen in geeigneter Weise gewählt werden. Das Verhältnis von Maximalwert zu Minimalwert beträgt bei den den Tabellen zugrunde liegenden Werten 340:1, was aber keine obere Grenze dieses Verhältnisses bedeuten soll, die mit dem erfindungsggemäßen Verfahren zu erreichen ist.

Wie bereits erwähnt, hat sich herausgestellt, daß an Stelle von Chrom ohne weiteres auch Aluminium in der Legierungslage 16 a verwendet werden kann. Die Eisenchlorid-Lösung, die die Kupferlage 16b angreift, vermag aber ebensogut die kupferreiche Kupfer-Aluminium-Legierung anzugreifen, so daß sich das gleiche Ergebnis erzielen läßt, wie mit der Kupfer-Chrom-Legierung. Außerdem kann reines Aluminium für die Bildung der Lage 16a Verwendung finden, die dann durch Ätznatron, ohne das darunterliegende Chrom-Siliziummonoxyd-Cermet zu beschädigen, weggeätzt werden kann. In vielen Anwendungsfällen jedoch wird es vorzuziehen sein, eine Kupferlage 16 a zu verwenden, insbesondere dann, wenn Lötanschlüsse angebracht werden sollen. Zur Vereinfachung des Ätzvorgangs dürfte eine Aluminium-Kupfer-Legierung den Vorzug vor einer nichtlegierten Aluminiumlage haben. Jedenfalls ist dargelegt worden, daß erfindungsgemäß Verfahren bereitgestellt werden, die es gestatten, die Cermet-Schicht 14 und die leitende

ίο Schicht 16 je besonders zu ätzen.

Zusammenfassend ergibt sich also, daß gemäß der Erfindung Mischungssysteme in ein oder mehreren Schichten eines geschichteten Dünnfilms verwendet werden, worin eine bestimmte Schicht durch ein Lösungsmittel für einen Anteil des betreffenden Mischungssystems geätzt werden kann, während ein oder mehrere andere Anteile dieses Systems ohne Beschädigung angrenzender Teile nicht direkt angegriffen werden können. Während im vorliegenden

Fall nur ein spezielles Ätzverfahren unter Anwendung einer Aluminium-Chlpridlösung bei einem chromreichen Cermet eingehend beschrieben worden ist, bedarf es keiner Frage, daß die grundsätzliche Lehre der Erfindung, nämlich Cermets-Materialien zu ätzen, in vielfacher Weise abgewandelt werden kann. Hierbei

*· ist darauf zu achten, daß nur der Metallanteil des Cermets und nicht sein dielektrischer Anteil angegriffen wird, so daß das dielektrische Material keinen Halt mehr besitzt, obgleich es selbst nicht aufgelöst worden ist. Praktisch hängt dabei die untere Grenze des Metallanteils des Cermets von der Wirksamkeit des zu verwendenden Lösungsmittels ab. Auf alle Fälle sollte aber der Metallanteil des Cermets noch groß genug sein, daß er sowohl ohne weiteres durch das Lösungsmittel angreifbar ist, als auch nach seiner Auflösung nichtgebundene Dielektrikumsteilchen zurückläßt, die dann in einem nachfolgenden Waschvorgang beseitigt werden. Dieser Waschvorgang kann zugleich mit dem Ätzvorgang unter der Wirkung

des Ätzbades selbst erfolgen oder durch wirksamere Methoden, wie z. B. Abwischen und/oder Ultraschallanwendung wie beim oben beschriebenen 9. Arbeitsgang.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Cermet-Dünnschichtwiderständen durch Niederschlag eines Cermets auf ein Substrat und anschließendem Aufbringen von Anschlußleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Cermetschicht (14) zur Bildung einer elektrisch leitenden Schicht eine Metallschicht (16) derart aufgebracht wird, daß zu Beginn der Metallschichtauftragung ein geringer Anteil der im Cermet enthaltenden Metallsubstanz zugesetzt wird, daß darauf die leitende Schicht (16) entsprechend dem Anschlußleitungsmuster mit einer ersten Chloridlösung abgetragen wird, die die Cermetschicht (14) nicht angreift, und daß mittels einer Maske die Cermetschicht (14) entsprechend dem gewünschten Widerstandsmuster mit einer zweiten Chloridlösung abgetragen wird, die das Substrat (10) nicht angreift.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Substrat (10), das aus Glas mit Siliziummonoxyd-Überzug besteht, eine Cermetschicht (14) durch Entspannungsverdampfen niedergeschlagen wird, die mindestens aus 70 Atom-

109 532/169

prozent Chrom und aus einem entsprechenden Rest von Siliziummonoxyd besteht, wobei das Substrat (10) auf 200⁰C aufgeheizt wird.

3. Verfahren mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als unterste Lage (16 a) der leitenden Schicht (16) eine Chrom-Kupferoder eine Aluminium-Kupfer-Legierung niedergeschlagen wird und anschließend eine reine Kupferlage (16 b) aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Chrom mit einer Aufdampfungsrate von 3 Ä/sec und Kupfer mit einer Aufdampfungsrate von 25 Ä/sec niedergeschlagen wird und daß die Aufdampfung von Chrom nach 30 Sekunden abgebrochen wird, während die Aufdampfung von Kupfer bis zum Erreichen einer Gesamtschichtdicke von etwa 10 000 Ä fortgesetzt wird.

5. Verfahren mindestens nach Anspruch 1 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die elektrisch leitende Schicht (16) eine erste Photo-Widerstandsschicht (18) aufgetragen wird, die entsprechend dem ersten Muster belichtet und darauf entwickelt wird, und daß die dann freigegebenen Flächenteile der leitenden Schicht (16) im ersten darauffolgenden Ätzverfahren einer Eisenchloridlösung bzw. einer Ätznatronlösung ausgesetzt werden.

6. Verfahren mindestens nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das sich so ergebende Werkstück mit einer zweiten Photowiderstandsschicht (22) überzogen wird, die dann entsprechend dem zweiten Muster belichtet und darauf entwickelt wird, und daß die hierbei freigelegten Oberfiächenteile der Cermetschicht (14) einer Aluminium-Chloridlösung während des zweiten Ätzverfahrens ausgesetzt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Ätzvorgang ein Waschvorgang mit Hilfe von Wasser und Methanol unter Anwendung von Ultraschall durchgeführt wird.

8. Verfahren mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fertige Werkstück unter Überwachung des Widerstandswertes in einer Argon-Wasserstoff-Atmosphäre auf 400 bis 450⁰C für mindestens 1 Stunde aufgeheizt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen