DE1690474C - Mit dünnen Filmen mehrlagig beschich tete Unterlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit dünnen Filmen mehrlagig beschichtete Unterlage zur Herstellung integrierter Dünnfilmschaltungen im Rahmen einer selektiven Ätzbchandlung, bei der die Widerstandssdiicht dem AngrilT eines die Kondensatorelektrodensdiicht 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 eines solchen Metalls bestehen, nach Patent 1 615 01O.

In Dünnfilmsc'iialtungen empfiehlt sich beispielsweise Tantalnitrid für Widerstandsstrecken, insbesondere wenn hohe Stabilität gefordert wird. Es ist aber für Kondensatordielektrika nicht so gut geeignet. Andererseits ist Tantal wegen seiner Anodisierbarkeit zur Bildung von Tantalexid-Kondensatordielektrika geeigneter, es ist aber weniger geeigneter für Widerstände, wenn hohe Stabilität gefordert wird. Deshalb empfehlen sich sowohl Tantal als auch Tantalnitrid für integrierte RC- oder ÄCL-Dünnfilmschaltungen.

Dünnfilmwiders'.ands- unJ Dür.jfilmkondensatorbauteile sind allgemein bekannt, und sie sind schon häufig in integrierten flCL-SchaltUNgen kombiniert worden. Die bekannten Herstellungsverfahren erfordem zum einen ein Niederschlagen der Filme in mehreren Schritten auf der Unterlage, wobei jedem einzelnen Niederschlagsschritt ein Ätzprozeß folgt, und/oder erfordern sie zum anderen, daß die Filme in bestimmter geometrischer Form niedergeschlagen werden, d. h., es müssen Masken verwendet werden. Beim ersterwähnten Verfahren muß zur Ätzung die beschichtete Unterlage jedesmal aus dem Vakuum entfernt werden, um nach der Ätzbchandlung erneut wieder in die Vakuumkammer zum Niederschlagen des nächsten Films eingebracht zu werden. Hierdurch ergeben sich ersichtlich Verunreinigungsprobleme, die wegen der regelmäßig sehr strengen Reinheitsanforderungen nur schwierig und umständlich zu lösen sind, und es ergeben sich darüber hinaus auch Haftungsproblemc, die häufig nur durch zwischengeschaltcte Haftschichten bewältigt werden können. Bei der anderen bekannten Methode ist es vor allem schwierig, die erforderlichen Masken unter Vakuum so zu handhaben, daß eine genaue Ausrichtung der einzelnen Masken erhalten wird. Des Veiteren neigen diese Masken dazu, einen aufgestäubten Film zu verunreinigen, sich unter Einwirkung der beim Aufstäuben frei werdenden Wärme zu verwerfen, und dazu, daß von ihnen von früheren Aufstäubevorgängen herrührende Niederschläge abblättern.

Demgemäß geht das Hauptpatent zur Behebung dieser ganzen Schwierigkeit von einer Unterlage der einleitend beschriebenen Art aus, bei der also alle Schichten ohne Unterbrechung des Vakuums nacheinander niedergeschlagen werden und erst danach die selektive Ätzbchandlung ausgeführt wird (vgl. französische Patentschrift 1300 771). Hier ergeben sich aber die Schwierigkeiten, daß — weil 6s mai) aus den oben erläuternden Gründen nicht vollkommen frei in der Materialwahl für die einzelnen Schichten ist — in vielen Fällen kein vernünftiges Ätzmittel existiert, das nur die eine Schicht angreift, die andere aber unbehelligt laßt und umgekehrt. Es tritt also das Problem auf, was zu tun ist, wenn sowohl die Widerstands- als auch die Koic'snsatorelektrodenschicht einem Ätzmittelangrifl bei der Erzeugung der Kondensatorelektrode unterliegen.

Nach dem Hauptpatent ist dieses Problem dadurch gelöst, daß eine Ätzschutzschicht zwischen der Widerstands- und Kondensatorelektrodenschicht gelegen isi, die

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

b) eine leitende Verbindung zwischen der Widerstands- und der Kondensatorelektrodenschicht bildet und

c) durch die die Kondensatorelektrodenschicht angreifenden Ätzmittel unbeeinflußt bleibt oder von diesen mit wesentlich geringer Ätzgeschwindigkeit als die Kondensatorelektrodenschicht angegriffen wird.

Diese Unterlage kann daher beispielsweise in einer kontinuierlich arbeitenden Vakuumanlage hergestellt worden sein, in der sie zunächst eine Widerstandsschicht, z. B. eine Tantalnitridschicht, aufgestäubt erhält, dann eine Ätzschutzschicht, z. B. eine Tantalpentoxidschicht, gefolgt von einer Kondensatorelektrodenschicht, z. B. einer Tantalschicht, wonach sich Schichten anschließen, die für die Bildung von Verbindungsleitern, Induktivitäten und Anschlüssen sich eignen, z. B. Gold-, Kupfer- und Palladiumschichten usw.

Die nach dem Hauptpatent vorzugsweise ab Atzschutzschicht vorgesehene Tantalpentoxidschicht bringt wegen ihrer vergleichsweise geringen Leitfähigkeit gewisse Schwierigkeiten mit sich, da der Stromweg zu jeder darunterliegenden Widerstandsstrecke über diese Tantalpentoxidschicht verläuft.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, diese durch eine Oxidschicht als Ätzschutzschicht eingeführten Probleme, unter Beibehaltung aller der durch das Hauptpatent erzielbaren Vorteile zu vermeiden und insbesondere dafür Sorge zu tragen, daß die dann aus solchen mehrlagig beschichteten Unterlagen hergestellten Kondensatorbauteile besonders niedrigen Verlustfaktor besitzen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist dieses Problem in Weiterbildung der Erfindung nach dem Hauptpatent nun dadurch gelöst, daß die Ätzschutzschicht aus Material der Antimon, Wismut, Molybdän, Wolfram und Zirkon umfassende Gruppe besteht.

Diese Materialien werden nicht von den gleichen Ätzmitteln angegriffen, die die widerstandsbildenden und kapazitätsbildcndcn Materialien angreifen, und werden ihrerseits von Ätzmitteln angegriffen, die die widerstandsbildenden und kapazitätsbildenden Materialien nicht angreifen. Außerdem sind diese Stoffe ausreichend leitend, um elektrische Kontinuität zwischen dem widerstandsbildcnden Film und dem kapazitätsbildendcn Film herzustellen, und sind anodisch behandelbar. Ohne letztere Eigenschaft würde es nicht möglich sein, den kapazitätsbildcnden Film zur Bildung eines Kondensatordielektrikums zu anodisieren.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Claims (1)

1. Υ 1

   Fig. 1 ein Arbeitsdiagramm zur Veranschauliehung einerseits der Herstellung der mehrlagig beschichteten Unterlage als Zwischenerzeiignis und andererseits zur Veranschaulichung der Umwandlung desselben in eine integrierte Dünnfilmschaltung nach zwei Ahernativmethoden; in

   F i g. 2 ist eine in Form eines Zwischenerzeugnisses 20 vorliegende mehrlagig beschichtete Unterlage dargestellt.

   Im einzelnen handelt es sich bei der Schicht22 um die widerstandsbildende Schicht, bei der Schicht 23 i'.m die Ätzschutzschicht und bei der Schicht 24 Vtn die kondensaiorbildende Schicht. Diese Schichten werden nach üblichen Methoden auf eine sorgfältig gereinigie, ätzbeständige Unterlage 21 aus Glas oder keramischem Material aufgebracht.

   Aus den eingangs erläuterten Gründen kommt vor allem Tantalnitrid für die Widerstand bildende Schicht 22 in Frage, und Tantal für die kondensatorbildende Schicht 24. Als weiteres Beispiel seien ao Niobnitrid und Niob als Materialen für die widerstandsbildende Schicht 22 bzw. kondensatorbildende Schicht 24 genannt.

   Die Ä'tzschutzschicht 23 besteht erfindungsgemäß aus Antimon, Wismut, Wolfram, Molybdän oder ₇,₅ Zirkon.

   Die Dicke der Schichten 22, 23 und 24 ist nicht kritisch. Sie liegen vorzugsweise in folgenden Bereichen:

   Schicht 12 1000 bis 1400 AE 3<>

   Schicht 23 2000 bis 3000 AE

   Schicht 24 4000 bis 5000 AE

   Die Schichten 22, 23 und 24 werden dabei vor-

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