DE1615011B1 - Mit dünnen filmen mehrlagig beschichtete unterlage - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine mit ist — in vielen Fällen kein vernünftiges Ätzmittel dünnen Filmen mehrlagig beschichtete Unterlage zur existiert, das nur die eine Schicht angreift, die andere Herstellung integrierter Dünnfilmschaltungen im Rah- aber unbehelligt läßt und umgekehrt. Es tritt also das men einer selektiven Ätzbehandlung, bei der die Problem auf, was zu tun ist, wenn sowohl die Wider-Widerstandsschicht dem Angriff eines die Konden- 5 stands- als auch die Kondensatorelektrodenschicht satorelektrodenschicht angreifenden Ätzmittels aus- einem Ätzmittelangriff bei der Erzeugung der Kongesetzt ist, mit einer Mehrzahl auf der Unterlage in densatorelektrode unterliegen,
gleicher Ausdehnung niedergeschlagener Schichten Nach der Hauptanmeldung ist dieses Problem daeinschließlich zumindest einer auf der Unterlage durch gelöst, daß eine Ätzschutzschicht zwischen der niedergeschlagenen Widerstandsschicht und einer io Widerstands- und Kondensatorelektrodenschicht geleitenden Kondensatorelektrodenschicht, wobei die legen ist, die
Widerstandsschicht und die Kondensatorelektrodenschicht aus einem filmbildenden, anodisierbaren a) entweder anodisierbar ist oder durch eine Ano-Metall oder aus einer Verbindung eines disierung unbeeinflußt bleibt,
solchen Metalls bestehen, nach Patentanmeldung 15 b) eine leitende Verbindung zwischen der Wider-P 16 15 010.0-34. stands- und der Kondensatorelektrodenschicht

In Dünnfilmschaltungen empfiehlt sich beispiels- bildet und

weise Tantalnitrid für Widerstandsstrecken, insbe- c) durch die die Kondensatorelektrodenschicht ansondere wenn hohe Stabilität gefordert wird. Es ist greifenden Ätzmittel unbeeinflußt bleibt oder aber für Kondensatordielektrika nicht so gut ge- 20 von diesen mit wesentlich geringerer Ätzgeeignet. Andererseits ist Tantal wegen seiner Anodi- schwindigkeit als die Kondensatorelektrodensierbarkeit zur Bildung von Tantaloxid-Kondensator- schicht angegriffen wird.
dielektrika geeigneter, es ist aber weniger geeignet für

Widerstände, wenn hohe Stabilität gefordert wird. Diese Unterlage kann daher beispielsweise in einer Deshalb empfehlen sich sowohl Tantal als auch 25 kontinuierlich arbeitenden Vakuumanlage hergestellt Tantalnitrid für integrierte RC- oder RCL-Oüna- worden sein, in der sie zunächst eine Widerstandsfilmschaltungen, schicht, ζ. B. eine Tantalnitridschicht, aufgestäubt er-

Dünnfilmwiderstands- und Dünnfümkondensator- hält, dann eine Ätzschutzschicht, z.B. eine Tantalbauteile sind allgemein bekannt, und sie sind schon pentoxidschicht, gefolgt von einer Kondensatorelekhäufig in integrierten i?CL-Schaltungen kombiniert 30 trodenschicht, z. B. einer Tantalschicht, wonach sich worden. Die bekannten Herstellungsverfahren erfor- Schichten anschließen, die für die Bildung von Verdern zum einen ein Niederschlagen der Filme in bindungsleitern, Induktivitäten und Anschlüssen sich mehreren Schritten auf der Unterlage, wobei jedem eignen, z. B. Gold-, Kupfer- und Palladiumschichten einzelnen Niederschlagsschritt ein Ätzprozeß folgt, usw.

und/oder erfordern sie zum andern, daß die Filme 35 Die nach der Hauptanmeldung vorzugsweise als

in bestimmter geometrischer Form niedergeschlagen Ätzschutzschicht vorgesehene Tantalpentoxidschicht

werden, d. h., es müssen Masken verwendet werden. bringt wegen ihrer vergleichsweisen geringen Leit-

Beim ersterwähnten Verfahren muß zur Ätzung die fähigkeit gewisse Schwierigkeiten mit sich, da der beschichtete Unterlage jedesmal aus dem Vakuum Stromweg zu jeder darunterliegenden Widerstandsentfernt werden, um dann danach erneut wieder in 40 strecke über diese Tantalpentoxidschicht verläuft,
die Vakuumkammer zum Niederschlagen des nach- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, sten Films eingebracht zu werden. Hierdurch ergeben diese durch eine Oxidschicht als Ätzschutzschicht sich ersichtlich Verunreingungsprobleme, die wegen eingeführten Probleme unter Beibehaltung aller der der regelmäßig sehr strengen Reinheitsanforderungen durch das Hauptpatent erzielbaren Vorteile zu vernur schwierig und umständlich zu lösen sind, und es 45 meiden und insbesondere dafür Sorge zu tragen, daß ergeben sich darüber hinaus auch Haftungsprobleme, die dann aus solchen mehrlagig beschichteten Unterdie häufig nur durch zwischengeschaltete Haftschich- lagen hergestellten Kondensatorbauteile besonders ten bewältigt werden können. niedrigen Verlustfaktor besitzen.

Bei der anderen bekannten Methode ist es vor Gemäß der vorliegenden Erfindung ist diese Aufallem schwierig, die erforderlichen Masken unter 50 gäbe dadurch gelöst, daß die zwischen der WiderVakuum so zu handhaben, daß eine genaue Ausrich- stands- und der Kondensatorelektrodenschicht getung der einzelnen Masken erhalten wird. Des legene Ätzschutzschicht aus hochleitendem, anodisierweiteren neigen diese Masken dazu, einen aufge- barem Material besteht.

stäubten Film zu verunreinigen, sich unter Einwir- Nach der vorliegenden Erfindung wird Tantalkung der beim Aufstäuben frei werdenden Wärme zu 55 pentoxid oder ein sonstiges Metalloxid nicht als Ätzverwerfen und dazu, daß von ihnen von früheren schutzschicht benötigt, vielmehr wird an Stelle dieser Aufstäubevorgängen herrührende Niederschläge ab- eine Schicht aus hochleitendem, anodisierbarem Meblättern. tall, ζ. Β. Aluminium, Niob usw. verwendet. Hieraus

Demgemäß geht die Hauptanmeldung zur B ehe- ergeben sich zahlreiche Vorteile. Zunächst sei darauf bung dieser ganzen Schwierigkeiten von einer Unter- 60 hingewiesen, daß beispielsweise Aluminium etwa die lage der einleitend beschriebenen Art aus, bei der 15fache Leitfähigkeit von Tantal besitzt. Es ist daher also alle Schichten ohne Unterbrechung des Vakuums möglich, die durch die schlechte Leitfähigkeit der nacheinander niedergeschlagen werden und erst da- Tantalpentoxidschicht verursachten Schwierigkeiten nach die selektive Ätzbehandlung ausgeführt wird zu überwinden, da das hochleitende, anodisierbare (vgl. französische Patentschrift 1300 771). Hier er- 65 Metall wie Aluminium als ein Weg niedrigen Widergeben sich aber die Schwierigkeiten, daß — weil man stands unter den Induktivitäts-Anschluß- und Leiteraus den oben erläuterten Gründen nicht vollkommen wegen, ebenso auch unter den Kondensatoren dient, frei in der Materialwahl für die einzelnen Schichten Zwar könnte jedes leitende Metall diesen niedrigen

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Widerstand bereitstellen, soll aber die darüberlie- bis zu einer Dicke von etwa 1500 bis 1800 A niedergende Tantalschicht zur Bildung eines Tantal- geschlagen werden. Auf die Oberseite der Tantalpendoxid-Kondensatordielektrikums anodisiert wer- schicht können nachfolgend Metallschichten, z. B. den, so muß die trennende, hochleitende Metall- Kupferschichten, Goldschichten, Palladiumschichten, schicht anodisierbar sein, weil sie sonst wegen ihrer 5 die sich für die Anschlußgebiete und, falls gewünscht, fortgesetzten Leitfähigkeit jegliche wirksame Anodi- für Leiterwege und Induktivitätsstrecken eignen, sierung des Tantals verhindern würde. niedergeschlagen werden.

Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen Da das Vakuum nicht unterbrochen wird, entfällt

ist ersichtlich, daß die Tantalschicht in erster Linie zu auch das Haftungsproblem. Wurde das Vakuum dem Zweck niedergeschlagen wird, eine Schicht vor- io zwischen den einzelnen Niederschlägen unterbrochen, zusehen, die nachfolgend zur Bildung eines Konden- so war es bisher notwendig, eine zusätzliche Schicht, satordielektrikums mit Hilfe eines Anodisier- z. B. eine Nickel-Chrom-Schic'ht vorzusehen, damit prozesses oxydiert werden kann. Das restliche Tantal der Verband der Schichten verbessert wird. Eine der Tantalschicht, die Aluminium- und die Tantal- solche Nickel-Chrom-Schicht kann jedoch bei der nitridschicht bilden die untere Elektrode eines solchen 15 Erfindung entfallen. Daher kann eine Kupferschicht Kondensators, und die unterste Schicht, die Tantal- direkt auf das Tantal zu dem Zweck niedergeschlanitridschicht, wird zur Bildung von Widerstands- gen werden, hohe Leitfähigkeit zur Verfügung zu strecken benutzt. haben, gefolgt von einer Palladiumschicht zur Ver-

Nach der Hauptanmeldung wurde die Tantal- besserung der Lötbarkeit und als Schutz gegen Oxyschicht etwa 3500 A dick niedergeschlagen. Dies war 20 dation.

notwendig, weil die Tantalschicht nicht nur zur BiI- Es kann daher eine mit dünnen Filmen mehrlagig

dung der unteren Kondensatorelektrode vorgesehen beschichtete Unterlage in einem einzigen Durchgang war, sie mußte darüber hinaus auch ausreichende in einer kontinuierlich arbeitenden Vakuumanlage Dicke besitzen, um eine Oxydierung mit Hilfe eines hergestellt werden, wobei das Vakuum zwischen den Anodisierprozesses zur Bildung eines Kondensator- 25 einzelnen Niederschlagsschritten für die verschiededielektrikums zu ermöglichen. Nach der vorliegenden nen Schichten nicht unterbrochen werden muß und Erfindung jedoch dient die Aluminiumschicht, zu- keine Masken für die mehrlagige Beschichtung ersammen mit der Tantalschieht, als eine Kondensator- forderlich sind. Die neue mehrlagig beschichtete elektrode. Folglich muß die Tantalschicht lediglich Unterlage kann als Halbfertigerzeugnis an einem in einer Dicke niedergeschlagen werden, die es er- 30 ersten Ort in Massenfertigung hergestellt werden und möglicht, zur Bildung eines Kondensatordielektri- anschließend an andere Orte versandt werden, an kums oxydiert werden zu können. Es wurde gefunden, denen die Weiterverarbeitung, also die selektive Ätzdaß zu diesem Zweck die Dicke der Tantalschicht Schrittfolge zur Herstellung der gewünschten intelediglich etwa 1500 bis 1800 A betragen muß. grierten Dünnfilmschaltungen, vorgenommen werden

Da es wünschenswert ist, die mehrlagig beschich- 35 kann. Die mehrlagig beschichtete Unterlage kann also tete Unterlage in einer kontinuierlich arbeitenden leicht in Massenfertigung hergestellt werden und da-Vakuumanlage in einem einzigen Durchgang herzu- nach zur Erzeugung integrierter Dünnfilmschaltungen, stellen, ist es wünschenswert, daß jede Schicht etwa z. B. integrierter ÄC-Dünnfilmschaltungen, einer sedie gleiche Dicke besitzt. Da Aluminium ein ausrei- lektiven Ätzschrittfolge unterworfen werden. Dies chend guter Leiter ist, um in Kombination mit der 40 könnte erreicht werden durch Aufbringen einer ersten Tantalschicht als die untere Elektrode des Konden- ätzbeständigen Abdeckung (resist) auf denjenigen sators dienen zu können, kann die Tantalschicht eine Oberflächenteilen, die die Anschlußgebiete und, falls dünne Schicht sein, deren Dicke etwa gleich der gewünscht, leitende Stromwege repräsentieren. Sollen Dicke der Aluminiumschicht und der Tantalnitrid- in der integrierten Schaltung Induktivitäten vorgesdhicht ist. Dies macht die beschichtete Unterlage für 45 sehen sein, so könnten diese zusammen mit den leieine Massenanfertigung in einer kontinuierlich arbei- tenden Stromwegen gebildet werden. Die Induktivitenden Vakuumanlage geeignet, da alle Unterlagen täten können daher entweder in der hochleitfähigen des »laufenden Bandes« in praktisch gleich langen Anschlußschicht oder in der hochleitfähigen anodi-Kammern gleich lang verbleiben können. sierbaren Schicht erzeugt werden. Anschließend

Die Unterlage unterliegt also einem einzigen Durch- 50 würde die beschichtete Unterlage einem ersten Ätzgang durch eine kontinuierlich arbeitende Vakuum- mittel unterworfen werden, das die frei liegenden anlage, in der eine Mehrzahl Schichten auf die Unter- Teile der Palladium- und Kupferschichten entfernt, lagen niedergeschlagen werden, und zwar je unter glei- Danach wird eine zweite ätzbeständige Abdeckung eher Flächenausdehnung und/oder als Vollflächen- zur Maskierung derjenigen Flächenteile aufgebracht, beschichtung; es entfällt daher die Notwendigkeit 55 die die unteren Kondensatorelektroden darstellen, jeglicher Maskierungen im Vakuum. Falls notwendig, diese zweite ätzbeständige Abdeckung könnte auch kann ein dünner Metalloxidfilm auf der Unterlage gleichfalls die Zwischenverbindungsstrecken maskieniedergeschlagen werden, so daß dieselbe vor einer ren. Die mehrlagig beschichtete Unterlage wird dann Unterschneidung geschützt wird; danach kann eine einem zweiten Ätzmittel unterworfen, das durch die Tantalnitridschicht (Ta₂N oder TaN) im Rahmen 60 Tantalschicht hindurchgeht und das darunterliegende eines kathodischen Zerstäubevorganges bis zu einer Aluminium angreift. Hiernach wird die Tantalschicht Dicke von 1200 A niedergeschlagen werden; danach durch Entfernen des darunterliegenden Materials kann eine Schicht aus hochleitendem, anodisierbarem »weggeschwemmt«. Anschließend wird eine dritte Metall, z. B. Aluminium, durch kathodisches Zer- ätzbeständige Abdeckung auf diejenigen Oberflächenstäuben oder durch Aufdampfen bis zu einer Dicke 65 teile aufgebracht, die die Widerstandsstrecken bilden von etwa 2000 A niedergeschlagen werden. In einer sollen, gefolgt von einem weiteren Ätzschritt mit nachfolgenden Kammer der Anlage kann eine Tan- einem dritten Ätzmittel zur Bildung der Widerstandstalschicht durch einen kathodischen Zerstäubeprozeß strecken.

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Von der der vorstehend beschriebenen selektiven Ätzschrittfolge unterworfenen, mehrlagig beschichteten Unterlage kann dann die ätzbeständige Abdeckung entfernt werden, ebenso kann die Tantalschicht zur Bildung des aus Tantalpentoxid bestehenden Kondensatordielektrikums in bekannter Weise anodisiert werden, während die Tantalnitrid-Widerstandsstrekken im Rahmen einer Trimm-Anodisierung auf den Sollwert in bekannter Weise eingestellt werden können. Alternativ hierzu kann das Kondensatordielektrikum auf dem die untere Kondensatorelektrode darstellenden Tantalgebiet aufgebracht oder niedergeschlagen werden, falls dies an Stelle einer Anodisierungsbehandlung des Tantals gewünscht wird. Gold-Kondensatorgegenelektroden können dann in gleichfalls bekannter Weise aufgebracht werden.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. IA eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen, mit dünnen Filmen mehrlagig beschichteten Unterlage,

Fig. IB eine Schnittansicht der Pfeile 15-15 der Fig. IA,

Fig. 2A eine Draufsicht auf die mehrlagig beschichtete Unterlage zur Darstellung der auf die Anschlußgebiete aufgebrachten ersten ätzbeständigen Abdeckung sowie zur Darstellung der nach der ersten Ätzbehandlung erhaltenen Form der mehrlagig beschichteten Unterlage,

Fig. 2B eine Schnittansicht in Richtung der Pfeile 25-25 der Fig. 2A,

Fig. 3A eine Draufsicht ähnlich der Fig. 2A zur Darstellung der zweiten ätzbeständigen Abdeckung, die auf die Anschlußgebiete, die Zwischenverbindungsstromwege und das zur Bildung eines Teils des Kondensators vorgesehene Gebiet aufgebracht ist, und zur Darstellung der resultierenden Form der mehrlagig beschichteten Unterlage nach Durchführung der zweiten Ätzbehandlung,

Fig. 3B eine Schnittansicht der sich nach der Ätzbehandlung ergebenden Form in Richtung der Pfeife 3 5-3 5 der F i g. 3 A,

Fig. 4A eine Draufsicht auf die beschichtete Unterlage ähnlich der Fig. 3 A zur Darstellung einer dritten ätzbeständigen Abdeckung, die auf die Anschlußgebiete, die Zwisctenverbmdungsstromwege, das Kondensatorgebiet und die Widerstandsstrecken aufgebracht ist, und zur Darstellung der resultierenden Form nach Durchführung des dritten Ätzvorganges,

Fig. 4B eine Schnittansicht der resultierenden Form der mehrlagig beschichteten Unterlage in Richtung der Pfeile 45-45 der Fig. 4A,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Anordnung nach den Fig. 4A und 4B, nachdem die ganze ätzbeständige Abdeckung entfernt worden ist,

Fi g. 6 eine Schnittansicht der Anordnung nach Fig. 5 und außerdem zur Darstellung derjenigen Teile des Kondensatorgebiets und der Widerstandsstrecken, die anodisiert worden sind,

Fig. 7A eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 6, aber nach erfolgter Abscheidung der Kondensatorgegenelektrode, und

Fi g. 7 B eine Schnittansicht in Richtung der Pfeile 75-75 der Fig. 7A.

Die im Zusammenhang mit der Erfindung zu verwendende Unterlage kann eine flache Glasscheibe, Keramikscheibe usw. sein, wie dies allgemein bekannt und nicht Bestandteil der Erfindung ist. Es sei bemerkt, daß die Unterlagen in der richtigen Weise gereinigt werden muß, damit sämtliche organische Verunreinigungen entfernt werden, bevor die Unterlage in eine kontinuierlich arbeitende Vakuumanlage der in »The Western Electric Engineer«aus April 1963, S. 9 bis 17, beschriebenen Art eingesetzt wird. Die verschiedenen Schichten können auf der Unterlage 11 in verschiedenen Kammern niedergeschlagen werden, und zwar mit Hilfe von Methoden, die allgemein bekannt sind, z. B. durch im Rahmen eines kathodischen Zerstäubungsprozesses erfolgendes Aufstäuben, durch Vakuumaufdampfung usw. Es sei bemerkt, daß zu Erläuterungszwecken sämtliche vertikalen Abmessungen der Schichten in den Zeichnungen stark vergrößert dargestellt sind.

I. Niederschlagschrittfolge zur Herstellung

der mit dünnen Filmen mehrlagig

beschichteten Unterlage

Wie nachstehend noch im einzelnen erläutert werden wird, wird die beschichtete Unterlage nach den Fig. IA und IB einer selektiven Ätzschrittfolge unterworfen. Wenn daher die verschiedenen Schichten 12,13,14 und 15 anfänglich auf der Unterlage 11 niedergeschlagen werden, können sie die ganze Oberfläche der Unterlage 11 bedecken und daher im wesentlichen gleiche Ausdehnung besitzen. Diese Vollflächenbeschichtung gestattet eine Massenproduktion der beschichteten Unterlage, da keine Maskierung oder spezielle geometrische Gestalt für die Schichten erforderlich ist, solange sich die Unterlage im Vakuum befindet. Es versteht sich daher, daß bei jedem der nachfolgenden Schritte die einzelnen Schichten auf ein im wesentlichen gleich großes Gebiet ohne Maskierung aufgebracht werden können. Jedoch können diese Schichten, falls dies gewünscht ist, selbstverständlich auch nur auf begrenzten Gebieten niedergeschlagen werden; die Schichten können auch in irgendwelchen anderen Anlagen, z. B. in diskontinuierlich arbeitenden Gefäßglockensystemen u. dgl. niedergeschlagen werden, oder mit Hilfe chemischer Dampfabscheidungseinrichtungen erzeugt werden.

Die wesentlichen Schichten der erfindungsgemäß mit dünnen Firmen mehrlagig beschichteten Unterlage sind in der Reihenfolge von der Unterlage 11 in Fig. IA und IB betrachtet

1. eine Widerstandsschicht 12, die ein Dünnfihnniederschlag aus Tantalnitrid sein kann,

2. eine hochleitende, anodisierbare Schicht 13, die ein Dünnfilmniederschlag aus Aluminium, Niob usw. sein kann, und

3. eine Kondensatordielektrikumschicht 14, die ein Niederschlag aus Tantal sein kann.

Wenn die Widerstandsstrecken einer integrierten Schaltung durch die Anwendung eines dritten Ätzmittels auf die beschichtete Unterlage erzeugt werden sollen, ist es nur notwendig, ein Ätzmittel auszuwählen, das die Widerstandsschicht 12 angreift. Für den Fall, daß das dritte Ätzmittel so ausgewählt werden kann, daß es die Schicht 12 angreift, nicht aber zu Überschneidungen an der Unterlage 11 führt, kann die Notwendigkeit einer Oxidschutzschicht auf der Unterlage 11 entfallen. Ist es jedoch

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oder Kontaktgebiete geeigneten Eigenschaften be- daher, wie in den Fig. 3A und 3B dargestellt ist, sitzen. Es sei bemerkt, daß, da die Aluminiumschicht auf die gleichen Gebiete wieder aufgebracht werden, 13 hochleitend ist, dieselbe gleichfalls für Zwischen- die vorher von der ersten ätzbeständigen Abdeckung verbindungsstromwege, Induktionsstrecken, Kontakt- abgedeckt waren. Diese Gebiete sind mit 22 a und gebiete und Anschlußgebiete verwendet werden kann. 5 226 bezeichnet. Wird die erste ätzbeständige AbWenn daher an der Tantalschicht 14 Zuleitungen be- deckung nicht entfernt, dann könnte die zweite ätzfestigt würden, so ist es möglich, auf die Schicht 15 beständige Abdeckung auch auf die erste ätzbestänzu verzichten. dige Abdeckung aufgetragen werden. Diejenigen Ge-„ _ , „ , , , . , ,. , biete, für die es gewünscht ist, daß die hochleitende II. Behandlung der mehrlagig beschichteten ₁₀ Metallschicht 13 als Zwischenverbindungsstromweg Unterlage im Rahmen einer selektiven Atzschnttfolge _{dieQt) werdefl gleichfalls von der ZW}e_iten ätzbestän-

Öbgleich zahllose Kombinationen aus Wider- digen Abdeckung betätigt. Dieses auf der Tantalständen, Kondensatoren aus der vorliegenden mehr- schicht 14 vorgesehene Gebiet ist in den Fig. 3A lagig beschichteten Unterlage im Rahmen einer selek- und 3 B mit 22 c bezeichnet. Wie ausgeführt, könnten tiven Ätzschrittfolge hergestellt werden können, 15 im Falle einer vorhandenen Schicht 15 die Zwischensollen nachstehend an Hand der Zeichnung diejenigen verbindungsstromwege zusammen mit den AnSchritte beschrieben werden, die zur Herstellung einer Schlüssen 21 a, 21 6 hergestellt werden, während beim Schaltung, bestehend aus einem ÄC-Parallelglied in Fehlen einer solchen Schicht 15 die Anschlüsse Serie mit einem Widerstand, an einem zweiten Ort gleichzeitig mit den Zwischenverbindungsstromwegen unternommen werden müssen. 20 22 c gebildet würden. Ebenso diejenigen Teile der

Auf die mehrlagig beschichtete Unterlage der Tantalschicht 14, die nachfolgend als Kondensator-

» Fig. IA und IB wird anfänglich eine erste ätz- dielektrikum der integrierten ÄC-Dünnfihnschaltung beständige Abdeckung 21a, 216 auf diejenigen Teile dienen sollen, werden von der zweiten ätzbeständigen der Schicht 15 aufgebracht, die für die Anschlüsse Abdeckung abgedeckt. Dieses Gebiet ist in den der beabsichtigten integrierten ÄC-Schaltung vor- as Fig. 3A und 3B mit 22d bezeichnet. Würden gesehen sind. Falls gewünscht, könnte die erste ätz- Induktivitätsstrecken herzustellen sein, so könnten beständige Abdeckung auch auf die Zwischenverbin- sie in der gleichen Weise gebildet sein, wie dies für dungsstromwege — dargestellt beispielsweise durch die Zwischenverbindungsstromwege beschrieben wordie gestrichelte Linie 21c — und/oder auf Induktivi- den ist.

tätsstrecken aufgebracht werden. Zu Erläuterungs- 30 Ein zweites Ätzmittel wird dahingehend ausgezwecken sei jedoch angenommen, daß die erste ätz- wählt, daß es die Tantalschicht 14 nicht direkt anbeständige Abdeckung nicht auf den für denZwischen- greift, sondern dieselbe für einen Angriff der darverbindungsstromweg vorgesehenen Flächenteil auf- unterliegenden Aluminiumschicht 13 passiert, aber gebracht wird und daß die Bildung einer Induktivität die Widerstandsschicht 12 nicht angreift. Dieses nicht beabsichtigt ist. Für den Fall, daß die mehr- 35 Prinzip des »Unterschneidens« mit einem Ätzmittel lagig beschichtete Unterlage der Fig. IA und IB ist in der USA.-Patentschrift 3 205 555 beschrieben, nicht eine Schicht 15 besitzt, dann können die An- Typische Beispiele für das zweite Ätzmittel sind Salzschlußgebiete in der nachstehend für die Zwischen- säure oder zweinormale Natronlauge, angewandt bei verbindungsstromwege beschriebenen Weise erzeugt Raumtemperatur. Nachdem die Aluminiumschicht 13 werden. 40 durch das zweite Ätzmittel abgeätzt worden ist, wird

Die erste ätzbeständige Abdeckung 21a und~2"l6 die Tantalschicht 14 als Folge der Unterschneidung ist eine für Metallätzung geeignete Abdeckung, z. B. weggeschwemmt. Die sich nach diesem Ätzvorgang Wachs oder Vinyl, wie dies bekannt ist. Ein erstes einstellende Form der mehrlagig beschichteten Unter- Ψ Ätzmittel wird dahingehend ausgewählt, daß es die lage ist die in den Fig. 3 A und 3B dargestellte, frei liegenden Teile der Schicht 15 abätzt, aber nicht 45 Durch entsprechende Lösungsmittel kann nun die die Kondensatorelektrodenschicht 14, also die Tantal- zweite ätzbeständige Abdeckung 22 a, 226, 22 c und schicht, angreift. Als typisches Beispiel für das erste 22 d entfernt werden. Sämtliche Gebiete, die vorher Ätzmittel sei Ferrichlorid (Fe₂Cl₃) oder eine Korn- durch die zweite ätzbeständige Abdeckung abgedeckt bination aus Salpetersäure und Salzsäure (Königs- waren, werden nun durch eine dritte ätzbeständige wasser) genannt. Nach Anwendung des ersten Ätz- 50 Abdeckung abgedeckt, wie dies durch die Bezugsmittels ergibt sich die in den Fig. 2A und 2B dar- ziffern23a, 236, 23c und 23a* in den Fig. 4A und gestellte Form der mehrlagig beschichteten Unterlage; 4B dargestellt ist. Zusätzlich hierzu bedeckt die hieraus ist ersichtlich, daß die frei liegenden Teile der dritte ätzbeständige Abdeckung auch diejenigen Teile hochleitenden Schicht 15 entfernt worden sind. der Tantalnitridschicht 12, die für die Widerstands-

Es sei bemerkt, daß es schwierig ist, eine einzige 55 strecken vorgesehen sind. Diese Gebiete sind in den ätzbeständige Abdeckung zu wählen, die mehreren Fig.4Aund4B mit 23eund 23/bezeichnet. Anwendungen verschiedener Ätzmittel widerstehen Ein drittes Ätzmittel wird dahingehend ausgewählt,

kann. Ferner ist es die übliche Praxis, die für das je- daß es die frei liegenden Teile der Tantalnitridschicht weilige zu verwendende Ätzmittel und für die nach- 12 angreift. Typisches Ätzmittel hierfür würde heiße, folgende gewünschte oder erforderliche Wieder- 60 konzentrierte Natronlauge sein. Wie vorstehend erablösung geeignetste ätzbeständige Abdeckung aus- wähnt, könnte ebenfalls auch Fluorwasserstoffsäurezuwählen. Es wird daher in der nachfolgenden Be- Salpetersäure-Wasser-Mischung verwendet werden, Schreibung die erste ätzbeständige Abdeckung 21 für es kann dann aber wünschenswert sein, eine Oxiddas erste Ätzmittel verwendet, und nach dem Ätz- schutzschicht auf der Unterlage 11 unterhalb der schritt, nach dem Entfernen der bloßliegenden Teile 65 Tantalnitridschicht 12 zur Verfügung zu haben, so der Anschlußschicht 15, kann das erste Ätzmittel daß eine Unterschneidung verhindert wird. Das dritte durch geeignete Lösungsmittel entfernt werden. Ätzmittel ätzt die frei liegenden Teile der Tantal-

Eine zweite ätzbeständige Abdeckung 22 muß nitridschicht 12 ab, so daß die Widerstandswege ge-

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erwünscht oder notwendig, eine feinere Definition Nach der Hauptpatentanmeldung hatte die Tantaloder Begrenzung der Widerstandsstrecken zu erhal- schicht etwa 3500A dick zu* sein, da diese Schicht ten, so kann es notwendig sein, als drittes Ätzmittel nachfolgend als eine Kondensatorelektrode dienen beispielsweise eine Mischung aus Fluorwasserstoff- . und darüber hinaus noch ausreichende Dicke für eine säure und Salpetersäure zu verwenden, die die 5 Oxydation zur Verfugung stellen sollte, wobei der anUnterlage 11 unterscheiden kann. Unter diesen Um- oxydierte Teil als Kondensatordielektrikum vorständen kann es notwendig werden, auf der Unter- gesehen war. Im Gegensatz hierzu braucht die Tantallage U eine Oxidschutzschicht aus Tantalpentoxid schicht 14 vorliegend nur so dick zu sein, daß sie die bis zu einer Dicke von etwa 1000 A niederzuschlagen. Funktion als Kondensatordielektrikum übernehmen Wenn daher aus irgendwelchen Gründen es wün- io kann (wenn ein solches im Einzelfall gewünscht sein sehenswert sein sollte, eine Oxidschutzschicht direkt sollte), da die hochleitende, anodisierbare Schicht 13 auf der Unterlage 11 vorzusehen, so kann dies getan zusammen mit der Tantalnitridschicht 12 als die werden. Der Einfachheit halber ist aber diese Oxid- untere Kondensatorelektrode dienen kann. Da die schutzschicht in den Figuren nicht dargestellt. Schicht 13 hochleitend ist und in innigem Kontakt

Eine Schicht 12, z. B. eine Tantalnitridschicht, wird 15 mit der Tantalnitridschicht 12 besteht, können diese durch direkt auf die Unterlage 11 erfolgendes Auf- beiden Schichten die Funktion einer unteren Konden-r stäuben bis zu einer Dicke von etwa 1200 A nieder- satorelektrode übernehmen, ohne daß hierbei ein ungeschlagen. Für den Fall, daß eine Oxidschutzschicht erwünschter Widerstand in die Schaltung eingeführt verwendet wird, wird die Schicht 12 hierauf nieder- würde. Folglich wird der Kondensator einen hohen geschlagen. Die Schicht 12 ist letzten Endes dafür ao Gütefaktor oder kleinen Verlustfaktor besitzen,
vorgesehen, die Widerstandsstrecken zu bilden, sie Es sei ferner bemerkt, daß die hohe Leitfähigkeit

wird hierin als Metallschicht, als Widerstandsschicht der Aluminiumschicht 13 es dieser Schicht gestattet, M oder als Tantalnitridschicht je nach Zusammenset- nachfolgend auch als Zwischenverbindungsstrom- ™ zung bezeichnet. wege und/oder als Induktionsstrecken dienen zu

Ih der nächsten Kammer einer kontinuierlich ar- 25 können, wobei außerdem eine Verbindung niedrigen behenden Vakuumanlage wird mit Hilfe kathodischer Widerstands unter den Anschlußgebieten geschaffen Zerstäubung oder Aufdampfung eine Schicht 13 aus wird.

hochleitendem und anodisierbarem Material, z. B. Die Schicht 13 sollte, wie vorstehend erwähnt, ein

aus Aluminium, etwa 2000 A dick niedergeschlagen. hochleitendes Material sein. Muß jedoch die darüber-Es sei bemerkt, daß das Metall der Schicht 13 Alu- 30 liegende Tantalschicht 14 nachfolgend zur Bildung minium, Niob oder irgendein anderes hochleitendes eines Kondensatordielektrikums anodisiert werden, und anodisierbares Material sein kann. Diese Schicht so muß die Schicht 13 gleichfalls anodisierbar sein» 13 ist erfindungswesentlich. Da Aluminium, Niob denn sonst würde sie wegen ihrer fortdauernden Leitusw. hohe Leitfähigkeiten besitzen, kann die Schicht fähigkeit jegliche wirksame Anodisierung der Tantal-13 als ein Teil der unteren Elektrode des Konden- 35 schicht 14 verhindern. Folglich muß die Schicht 13, sators dienen, die nachfolgende Tantalschicht 14 be- wenn die Schicht 14 anodisiert werden soll, sowohl nötigt daher nur eine Minimaldicke, die ausreicht, hochleitend als auch anodisierbar sein. Demgemäß damit die Tantalschicht 14 zur Bildung eines Konden- ist beispielsweise Aluminium ein wünschenswertes satordielektrikums anodisiert werden kann, da die Material für die Schicht 13.

Schicht 14 nicht die Funktion als Kondensator- 40 Anschlußschichten 15 können nun auf die Tantalelektrode zu übernehmen braucht. Daher ist die Zeit- schicht 14 niedergeschlagen werden, damit die Anspanne, während derer die Unterlage in jeder schluß- und/oder Kontaktgebiete für die herzu-Kammer für den Niederschlag der einzelnen Schien- stellende integrierte .RC-Schaltung bereitgestellt wer- j ten zu verbleiben hat, im wesentlichen gleich lang, den. Es ist bekannt, Materialien vorzusehen, die gutes ' folglich ist eine Massenherstellung der mehrlagig be- 45 Haftvermögen, hohe Leitfähigkeit und gute Lötbarschichteten Unterlage am »laufenden Band« inner- keit besitzen, ebenso gegen Oxydation beständig sind, halb einer kontinuierlich arbeitenden Vakuumanlage Typische Beispiele sind Chrom-Nickel für gutes in einem einzigen Durchgang und in besonders ein- Haftungsvermögen, Gold oder Kupfer für hohe Leitfacher Weise möglich. fähigkeit und Lötbarkeit und Palladium oder Gold

Darüber hinaus stellt die hohe Leitfähigkeit der so für gute Oxydationsbeständigkeit. Bisher bestand das Schicht 13 einen Vorteil gegenüber der Verwendung Problem, daß, wenn das Vakuum vor dem Zeitpunkt von Tantalpentoxid dar, da der Widerstand des Kon- des Aufbringens dieser Schichten unterbrochen worden densators, also der Kondensatorverlustfaktor, wesent- ist, sich schlechtes Haftungsvermögen einstellte. Es lieh reduziert wird. Diese Schicht 13 kann auch, falls wurden daher haftungsverbessernde Materialien, z. B. dies gewünscht ist, zur Erzeugung von Induktions- 55 Chrom-Nickel, zur Erhöhung des Schichtenverbunds strecken herangezogen werden. verwendet. Da vorliegend sämtliche für die mehr-

Die Unterlage U kann dann zur nächsten Kammer lagig beschichtete Unterlage benötigten Schichten in bewegt werden, in der eine Tantalschicht 14 etwa einem einzigen Durchgang in einer kontinuierlich ar-1500 bis 1800 A dick aufgestäubt wird. Wie erwähnt, behenden Vakuumanlage aufgebracht werden können, ist die Dicke der Tantalschicht 14 minimal, da diese 60 ist das Haftungsproblem praktisch eliminiert. Folg-Schicht in erster Linie zu dem Zweck niedergeschla- lieh kann eine haftungsverbessernde Zwischenschicht, gen wird, als das Kondensatordielektrikum dienen zu z. B. eine Nickel-Chrom-Schicht, entfallen. Die auf können, nachdem sie im Rahmen eines Anodisier- die Tantalschicht 14 niederzuschlagende Schicht muß Prozesses oxydiert worden ist. Es sei ferner bemerkt, daher lediglich die Eigenschaften haben, die im Hindaß, da die Kondensatordielektrikumschicht 14 ledig- 65 blick für hohe Leitfähigkeit, gute Lötbarkeit und Hch eine minimale Dicke besitzt, keinerlei Schwierig- Oxydationsbeständigkeit verlangt werden. Die Ankeiten infolge unterschiedlicher Ausdehnungskoef- schlußschicht 15 der Zeichnung soll daher diejenigen fizienten von Schicht 14 und Unterlage 11 auftreten. Metalle darstellen, die diese für die Anschluß- und/

bildet werden. Die sich nach diesem Ätzschritt ergebende Form der mehrlagig beschichteten Unterlage ist die in den Fig. 4A und 4B dargestellte.

III. Weitere Behandlungsschritte

im Anschluß an die selektive Ätzschrittfolge

Die entsprechend den Ausführungen unter I hergestellte Unterlage (Fig. IA und IB) ist entsprechend den Ausführungen unter II einer selektiven Ätzschrittfolge mit dem Ziel unterworfen worden, die in den Fig. 4A und 4B dargestellte Form zu bilden. Die nachfolgenden Schritte des Anodisierens, des Niederschiagens der oberen Elektroden usw. sind sämtlich allgemein bekannt und werden daher nur kurz beschrieben.

Die dritte ätzbeständige Abdeckung 23 a, 23 b, 23 c, 23 e, 23 / wird mit Hilfe entsprechender Lösungsmittel entfernt, der Aufbau ist dann der in Fig.5 dargestellte.

Diejenigen frei liegenden Teile der Tantalnitridschicht 12, die die Widerstandsstrecken repräsentieren, nämlich diejenigen Gebiete, die mit den Teilen 23 e und 23/ der dritten ätzbeständigen Abdeckung bedeckt waren, werden nunmehr einer Trennanodisierung unterworfen, die ein Einstellen der Widerstandswerte auf den gewünschten Sollwert zum Ziel hat. Dies ist durch die Bezugsziffern 31a und 31 b in Fig. 6 und 7 dargestellt.

Ebenso werden diejenigen Teile der mehrlagig beschichteten Unterlage, die die unteren Kondensatorelektroden bilden, also derjenige Flächenteil, auf dem der Teil 23 d der dritten ätzbeständigen Abdeckung aufgebracht war, mit dem Ziel anodisiert, das Kondensatordielektrikum zu erzeugen. Dies ist durch die Bezugsziffer 32 in den Fig. 6 und 7A dargestellt. Es sei bemerkt, daß, da die Schicht 13 aus anodisierbarem Material, z. B. aus Aluminium besteht, die Tantalschicht 14 anodisiert werden kann, obgleich die Schicht 13 hochleitend ist. Alternativ zu dieser Anodisierung kann auch auf der unteren Elektrode in einem ähnlichen Gebiet, wie dies durch die Bezugsziffer 32 bezeichnet ist, ein dielektrisches Material niedergeschlagen werden. Danach können die obere Kondensätorelektrode sowie Zuleitungen zu einer der Anschlußgebiete in üblicher Weise niedergeschlagen werden, wie dies durch die Bezugsziffer 40 in F i g. 7 A und 7 B dargestellt ist. Als obere Elektrode 40 wird Gold bevorzugt.

Die integrierte ÄC-Dünnfilmschaltung der F i g. 7 A und 7 B hat linke und rechte Anschlüsse 15, und die elektrische Schaltung würde die folgende sein: Von der linken Anschlußschicht 15 über die Kondensatorelektrode 40, das Dielektrikum 32, die untere Kondensatorelektrode 14, 13, 12, den Widerstandsweg unter dem Oxid 31α, hoch über die Schichten 12, 13, 14 zum rechten Anschluß 15. Ein Widerstand unter dem Oxid 31 ft liegt parallel zum Kondensator, und der Stromweg geht vom linken Anschluß 15 herab über die Schichten 14, 13, 12, über den Widerstandsweg unter dem Oxid 31 & und über den Zwischenverbindungsstromweg in der Aluminiumschicht 13 (das vorher durch den ätzbeständigen Abdeckungsteil 23 c bedeckte Gebiet) herab zur Widerstandsstrecke unter dem Oxid 31α und schließlich über die rechten Schichten 12, 13, 14 hoch zum rechten Anschluß 15. Demgemäß wird durch die Erfindung eine neuartige, mit dünnen Filmen mehrlagig beschichtete Unterlage verfügbar gemacht, die ohne Maskierung in einer kontinuierlich arbeitenden Vakuumanlage in einem einzigen Durchgang hergestellt werden kann, und zwar in Massenfertigung, wonach sich eine selektive Ätzschrittfolge zur Herstellung integrierter RC- oder .RCL-Schaltungen anschließt. Es sei insbesondere bemerkt, daß die zwischen der Tantalschicht und der Tantalnitridschicht gelegene Aluminiumschicht hohe Leitfähigkeit besitzt, es kann daher praktisch sämtliches Material der Tantalschicht zur Herstellung des Kondensatordielektrikums verwendet werden. Die Aluminiumschicht kann sich als Teil der unteren Kondensatorplattierung bilden. Ferner ist, da« Aluminium in innigem Kontakt mit der Tantalnitridschicht steht, ein minimaler Widerstand in den Kondensator eingeführt, folglich wird der Kondensator hohe Qualität und niedrigen Verlustfaktor besitzen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mit dünnen Filmen mehrlagig beschichtete Unterlage zur Herstellung integrierter Dünnfilmschaltungen im Rahmen einer selektiven Ätzbehandlung, bei der die Widerstandsschicht dem Angriff eines die Kondensatorelektrodenschicht angreifenden Ätzmittels ausgesetzt ist, mit einer Mehrzahl auf der Unterlage in gleicher Ausdehnung niedergeschlagener Schichten einschließlich zumindest einer auf der Unterlage niedergeschlagenen Widerstandsschicht und einer leitenden Kondensatorelektrodenschicht, wobei die Widerstandsschicht und die Kondensatorelektrodenschicht aus einem filmbildenden, anodisierbaren Metall oder aus einer Verbindung aus einem solchen Metall bestehen, nach Patentanmeldung P16 15010.0-34, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ätzschutzschicht (13) zwischen der Widerstands- (12) und der Kondensatorelektrodenschicht (14) gelegen ist, die aus hochleitendem, anodisierbarem Material besteht.

• 2. Beschichtete Unterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochleitende, anodisierbare Schicht (13) aus einem Material besteht, das mit einem durch die Kondensatorelektrodenschicht (14) durchgehenden Ätzmittel ätzbar ist.

3. Beschichtete Unterlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (12) aus Tantalnitrid, die Kondensatorelektrodenschicht (14) aus Tantal und die hochleitende, anodisierbare Schicht (13) aus Aluminium oder Niob aufgebaut sind.

4. Beschichtete Unterlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken der Tantalschicht, der Aluminium- oder Niobschicht und der Tantalnitridschicht voneinander um weniger als 800 A abweichen.

5. Beschichtete Unterlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tantalnitridschicht etwa 1200 A dick niedergeschlagen ist, die Aluminiumschicht etwa 2000 A und die Tantalschicht etwa 1500 bis 1800 A.

6. Verfahren zur Herstellung einer integrierten Dünnfilmschaltung aus der mehrlagig beschichteten Unterlage nach den Ansprüchen 1 bis 5 durch Maskierung derjenigen Oberflächenteile der Kondensatorelektrodenschicht, welche dafür vor-

gesehen sind, die schließlichen Teile von Kondensatoren und Zwischenverbindungen zu bilden, durch Ätzen der Kondensatorelektrodenschicht zum Erhalt einer Kondensatorelektrode, durch Maskierung und Ätzen der Widerstandsschicht zum Erhalt einer Widerstandsstrecke und durch Versehen der geätzten Kondensatorelektrode mit einer dielektrischen Beschichtung und einer Gegenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Maskierungsschritt statt einer direkten Ätzung der Kondensatorelektrodenschicht (14) ein Ätzmittel angewandt wird, das die hochleitende, anodisierbare Schicht (13) durch Hindurchpassieren durch die nicht maskierten Teile der Kondensatorelektrodenschicht angreift, nicht aber die Widerstandsschicht (12), und daß sodann diejenigen Teile der Kondensatorelektrodenschicht abgeschält werden, welche oberhalb der geätzten Gebiete der hochleitenden anodisierbaren Schicht gelegen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen