DE1690474B1

DE1690474B1 - Mit duennen filmen mehrlagig beschichtete unterlage

Info

Publication number: DE1690474B1
Application number: DE19671690474
Authority: DE
Inventors: Alfred Joseph Trenton N J Harendza Harinxma (V St A )
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1966-02-01
Filing date: 1967-01-24
Publication date: 1971-09-16
Also published as: ES336790A2; NL145122B; NL6700569A; BE693204A; GB1170521A; US3487522A

Description

ι 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit dünnen Schichten ist — in vielen Fällen kein vernünftiges Filmen mehrlagig beschichtete Unterlage zur Her- Ätzmittel existiert, das nur die eine- Schicht angreift, stellung integrierter Dünnfilmschaltungen im Rahmen die andere aber unbehelligt läßt und umgekehrt, einer selektiven Ätzbehandlung, bei der die Wider- Es tritt also das Problem auf, was zu tun ist, wenn Standsschicht dem AngrifE eines die Kondensator- 5 sowohl die Widerstands- als auch die Kondensatorelektrodenschicht angreifenden Ätzmittels ausgesetzt elektrodenschicht einem Ätzmittelangrifl bei der ist, mit einer Mehrzahl auf der Unterlage in gleicher Erzeugung der Kondensatorelektrode unterliegen.
Ausdehnung niedergeschlagener Schichten ein- Nach der Hauptpatentanmeldung ist dieses Proschließlich zumindest einer auf der Unterlage nieder- Wem dadurch gelöst, daß eine Ätzschutzschicht zwigeschlagenen Widerstandsschicht und einer leitenden io sehen der Widerstands- und Kondensatorelektroden-Kondensatorelektrodenschicht, wobei die Wider- schicht gelegen ist, die
Standsschicht und die Kondensatorelektrodenschicht

aus einem filmbildenden, anodisierbaren Metall oder a) entweder anodisierbar ist oder durch eine

aus einer Verbindung eines solchen Metalls bestehen, Anodisierung unbeeinflußt bleibt,

nach Patentanmeldung P 1615 010.0-34 (deutsche _{15 b) eine leitende Verbindung} ^^ _{der wider}.

Ausiegescnrirt ι oia uiu;. stands- und der Kondensatorelektrodenschicht

In Dunnfilmschaltungen empfiehlt sich beispiels- bildet und
weise Tantalnitrid für Widerstandsstrecken, insbesondere wenn hohe Stabilität gefordert wird. Es ist c) durch die die Kondensatorelektrodenschicht aber für Kondensatordielektrika nicht so gut ge- ao angreifenden Ätzmittel unbeeinflußt bleibt oder eignet. Andererseits ist Tantal wegen seiner Anodi- von diesen mit wesentlich geringer Ätzgeschwinsierbarkeit zur Bildung von Tantaloxid-Kondensator- digkeit als die Kondensatorelektrodenschicht dielektrika geeigneter, es ist aber weniger geeigneter angegriffen wird.
für Widerstände, wenn hohe Stabilität gefordert wird.

Deshalb empfehlen sich sowohl Tantal als auch 25 Diese Unterlage kann daher beispielsweise in einer

Tantalnitrid für integrierte RC- oder ÄCL-Dünn- kontinuierlich arbeitenden Vakuumanlage hergestellt

filmschaltungen. worden sein, in der sie zunächst eine Widerstands-

Dünnfilmwiderstands- und Dünnfilmkondensator- schicht, ζ. B. eine Tantalnitridschicht, aufgestäubt bauteile sind allgemein bekannt, und sie sind schon erhält, dann eine Ätzschutzschicht, z. B. eine Tantalhäufig in integrierten i?CL-Schaltungen kombiniert 30 pentoxidschicht, gefolgt von einer Kondensatorworden. Die bekannten Herstellungsverfahren erfor- elektrodenschicht, z. B. einer Tantalschicht, wonach dem zum einen ein Niederschlagen der Filme in sich Schichten anschließen, die für die Bildung von mehreren Schritten auf der Unterlage, wobei jedem Verbindungsleitern, Induktivitäten und Anschlüssen einzelnen Niederschlagsschritt ein Ätzprozeß folgt, sich eignen, z. B. Gold-, Kupfer- und Palladium- und/oder erfordern sie zum anderen, daß die Filme 35 schichten usw.

in bestimmter geometrischer Form niedergeschlagen Die nach der Hauptpatentanmeldung vorzugsweise

werden, d. h., es müssen Masken verwendet werden. als Ätzschutzschicht vorgesehene Tantalpentoxid-

Beim ersterwähnten Verfahren muß zur Ätzung schicht bringt wegen ihrer vergleichsweise geringen

die beschichtete Unterlage jedesmal aus dem Vakuum Leitfähigkeit gewisse Schwierigkeiten mit sich, da

entfernt werden, um nach der Ätzbehandlung erneut 40 der Stromweg zu jeder darunterliegenden Wider-

wieder in die Vakuumkammer zum Niederschlagen Standsstrecke über diese Tantalpentoxidschicht ver-

des nächsten Films eingebracht zu werden. Hierdurch läuft.

ergeben sich ersichtlich Verunreinigungsprobleme, Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zudie wegen der regelmäßig sehr strengen Reinheits- gründe, diese durch eine Oxidschicht als Ätzschutzanforderungen nur schwierig und umständlich zu 45 schicht eingeführten Probleme unter Beibehaltung lösen sind, und es ergeben sich darüber hinaus auch aller der durch die Hauptpatentanmeldung erziel-Haftungsprobleme, die häufig nur durch zwischen- baren Vorteile zu vermeiden und insbesondere dafür geschaltete Haftschichten bewältigt werden können. Sorge zu tragen, daß die dann aus solchen mehr-, Bei der anderen bekannten Methode ist es vor lagig beschichteten Unterlagen hergestellten Konallem schwierig, die erforderlichen Masken unter 5° densatorbauteile besonders niedrigen Verlustfaktor Vakuum so zu handhaben, daß eine genaue Aus- besitzen.

richtung der einzelnen Masken erhalten wird. Des Gemäß der vorliegenden Erfindung ist dieses

weiteren neigen diese Masken dazu, einen auf- Problem in Weiterbildung der Erfindung nach der

gestäubten Film zu verunreinigen, sich unter Ein- Hauptpatentanmeldung nun dadurch gelöst, daß die

wirkung der beim Aufstäuben frei werdenden Wärme 55 Ätzschutzschicht aus Material der Antimon, Wismut,

zu verwerfen, und dazu, daß von ihnen von früheren Molybdän, Wolfram und Zirkon umfassende Gruppe

Aufstäubevorgängen herrührende Niederschläge ab- besteht,

blättern. Diese Materialien werden nicht von den gleichen

Demgemäß geht die Hauptpatentanmeldung zur Ätzmitteln angegriffen, die die widerstandsbildenden Behebung dieser ganzen Schwierigkeiten von einer 60 und kapazitätsbildenden Materialien angreifen, und Unterlage der einleitend beschriebenen Art aus, bei werden ihrerseits von Ätzmitteln angegriffen, die die der also alle Schichten ohne Unterbrechung des widerstandsbildenden und kapazitätsbildenden Mate-Vakuums nacheinander niedergeschlagen werden und rialien nicht angreifen. Außerdem sind diese Stoffe erst danach die selektive Ätzbehandlung ausgeführt ausreichend leitend, um elektrische Kontinuität wird (vgl. französische Patentschrift 1300 771). Hier 65 zwischen dem widerstandsbildenden Film und dem ergeben sich aber die Schwierigkeiten, daß — weil kapazitätsbildenden Film herzustellen, und sind man aus den oben erläuternden Gründen nicht voll- anodisch behandelbar. Ohne letztere Eigenschaft kommen frei in der Materialwahl für die einzelnen würde es nicht möglich sein, den kapazitätsbildenden

Film zur Bildung eines Kondensatordielektrikums Die Schichten 22, 23 und 24 werden dabei vor-

zu anodisieren. zugsweise als sich deckende, gebietsgleiche Schichten

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeich- in einem einzigen Arbeitsgang' innerhalb einer konnung im einzelnen erläutert. Es zeigt tinuierlich arbeitenden Vakuumaufdampfanlage

Fig. 1 ein Arbeitsdiagramm zur Veranschau- 5 nacheinander abgeschieden. Sodann kann die als lichung einerseits der Herstellung der mehrlagig Zwischenerzeugnis 20 vorliegende mehrlagig bebeschichteten Unterlage als Zwischenerzeugnis und schichtete Unterlage in die jeweils gewünschte andererseits zur Veranschaulichung der Umwandlung integrierte RC- oder .RCL-Schaltung umgewandelt desselben in eine integrierte Dünnfilmschaltung nach werden. Hierfür empfehlen sich zwei Alternativzwei Alternativmethoden; in io verfahren, die in F i g. 1 tabellarisch zusammengefaßt

Fig. 2 ist eine in Form eines Zwischenerzeug- sind. Bezüglich der weiteren Einzelheiten wird der

nisses 20 vorliegende mehrlagig beschichtete Unter- Einfachheit halber auf die Hauptpatentanmeldung

lage dargestellt. verwiesen.

Im einzelnen handelt es sich bei der Schicht 22 Wie erwähnt, empfehlen sich Tantalnitrid und um die widerstandsbildende Schicht, bei der Schicht 15 Niobnitrid als Materialien für die widerstands-23 um die Ätzschutzschicht und bei der Schicht 24 bildende Schicht und Tantal und Niob als Materiaum die kondensatorbildende Schicht. Diese Schieb- lien für die kondensatorbildende Schicht. Das Ätzten werden nach üblichen Methoden auf eine sorg- verhalten von Niob und Niobnitrid ist mit dem von fältig gereinigte, ätzbeständige Unterlage 21 aus Glas Tantal und Tantalnitrid identisch. Darüber hinaus oder keramischem Material aufgebracht. 20 sind die widerstandsbildenden und kapazitätsbilden-

Aus den eingangs erläuterten Gründen kommt den Eigenschaften von Niob und Niobnitrid prakvor allem Tantalnitrid für die Widerstand bildende tisch die gleichen wie bei Tantal und Tantalnitrid. Schicht 22 in Frage, und Tantal für die kondensator- Die für die als Schutzschicht vorgesehenen Materiabildende Schicht 24. Als weiteres Beispiel seien lien, nämlich Antimon, Wismut, Wolfram, Molybdän Niobnitrid und Niob als Materialen für die wider^· 25 oder Zirkon, sind alle anodisierbar, besitzen ausstandsbildende Schicht 22 bzw. kondensatorbildende reichend Leitfähigkeit, bleiben von einem oder Schicht 24 genannt. . beiden der Ätzmittel unangegriffen, welche die

Die Ätzschutzschicht 23 besteht erfindungsgemäß widerstandsbildenden bzw. kapazitätsbildenden Werkaus Antimon, Wismut, Wolfram, Molybdän oder stoffe angreifen, und werden aber andererseits von Zirkon. · 30 Ätzmitteln angegriffen, die das widerstandsbildende

Die Dicke der Schichten 22, 23 und 24 ist nicht und kapazitätsbildende Material nicht angreifen,
kritisch. Sie liegen vorzugsweise in folgenden Be- Die nachstehende Tabelle gibt eine Ätzmittelreichen: ° Zusammenstellung für die hier in Rede stehenden

Schicht 22 1000 bis 1400 AE Materialien wieder, welche sich zur Ausformung der

Schicht 23 2000 bis 3000 AE 35 integrierten Schaltungen aus den mehrlagig beschich-

Schicht 24 4000 bis 5000 AE teten Zwischenerzeugnissen eignen.

	Ätzmittel für die	=	Ätzmittel für die
Ätzschutzschicht 23	kapazitätsbildende Schicht 24	Ätzmittel für die Ätzschutzschicht 23	widerstandsbildende . Schicht 22
	(Tantal, Niob)		(Tantalnitrid, Niobnitrid)
Antimon	NaOH	H₂SO₄ oder Königswasser	NaOH oder HF
Wismut	NaOH	HNO₃, H₂SO₄ oder Königswasser	NaOH oder HF
Molybdän	HF	HNO₃ oder H₂SO₄	NaOH oder HF
Wolfram	KOH oder HF	Königswasser, H₂SO₄	NaOH oder HF
Zirkon	NaOH	Königswasser	NaOH oder HF

Claims

Patentanspruch:

Mit dünnen Filmen mehrlagig beschichtete Unterlage zur Herstellung integrierter Dünnfilmschaltungen im Rahmen einer selektiven Ätzbehandlung, bei der die Widerstandsschicht dem 55 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 nieder- 60 geschlagenen Widerstandsschicht und einer leitenden Kondensatorelektrodenschicht, wobei die Widerstandsschicht und die Kondensatorelektrodenschicht aus einem filmbildenden anodisierbaren Metall oder aus einer Verbindung eines 65

solchen Metalls bestehen und wobei eine Ätzschutzschicht zwischen der Widerstandsschicht und der Kondensatorelektrodenschicht gelegen ist, die

a) entweder anodisierbar ist oder durch eine Anodisierung unbeeinflußt bleibt und

b) eine leitende Verbindung zwischen der Widerstandsschicht und der Kondensatorelektrodenschicht bildet, nach Patentanmeldung P 1615 010.0-34 (deutsche Auslegeschrift 1615 010).

dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzschutzschicht aus Material der Antimon, Wismut, Molybdän, Wolfram und Zirkon umfassenden Gruppe besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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