DE1765790A1

DE1765790A1 - Verfahren zur Herstellung eines integrierten Widerstands

Info

Publication number: DE1765790A1
Application number: DE19681765790
Authority: DE
Inventors: Philippe Basseville; Rene Besamat
Original assignee: EUROP COMPOSANTS ELECTRON
Current assignee: EUROP COMPOSANTS ELECTRON
Priority date: 1967-07-19
Filing date: 1968-07-18
Publication date: 1971-08-26
Also published as: JPS5421538B1; FR1537897A; GB1238504A; NL6810247A; US3607476A

Description

Verfahren zur Herstellung eines integrierten Widerstands

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches es ermöglicht, in Form dünner Schichten auf einem Substrat niedergeschlagene, chemisch wenig aktive Metalle zu schneiden.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei welchem verschiedene Metalle durch Lichtdruck geschnitten werden und sie umfasst auch die Verwendung von. aufeinanderfolgenden Schichten oder Maskierungen ( Schablonen ) ,

wovon

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wovon jede gegenüber dem bei der vorhergehenden Operation entstandenen Muster genau eingestellt ist.

Die Erfindung wird anhand der vorhergehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung besser verständlich.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Tantalwiderstandsnetz auf einem Glas- oder Keramiksubstrat mit einem angemessenen Oberflächenzustand

Pig. 3-8 eine Reihe von Schnitten entlang der Ebene X X¹ von Pig. 1 durch das Substrat während verschiedener Stufen der Herstellung,

In Fig. 1 besteht der Widerstand«* aus Tantalnitrid . seine äußeren Enden ßsind verbreitert und mit Gold bedeckt. Das Ganze ist auf einem Substrat 1 aus Glas oder emaillierter reiner Tonerde niedergeschlagen.

Pig. 2 zeigt die erste Herstellungsstufe.

Eine Schicht 2 aus chemisch reaktionsfähigem Metall, ZUiQ Beispiel durch Vakuumverdampfung aufgebrachtem Kupfer, bedeckt die gesamte Oberfläche des Substrat 1. Biese Schicht wird durch Lichtdruck ( Pig. 3) unter Verwendung

einer 109835/0556

einer genauen fotografischen Maskierung geschnitten, welche in Schwarz entweder das endgültige Tantalmuster bildet ( ein ein Negativ "bildendes lichtempfindliches Harz) oder aber das Negativ dieses Musters darstellt (positives Harz).

Die Bereiche 3, wo Tantal oder Gold niedergeschlagen werden soll, werden von Kupfer befreit.

In Fig. 4 ist die gesamte Oberfläche mit Tantalnitrid bedeckt. Die Niederschläge 4 bedecken die Kupferschicht, während die Niederschläge 4' auf dem Substrat selbst niedergeschlagen sind. iOa erfolgt dies zum Beispiel durch kathodische Zerstäubung.

Das Metall und das Substrat werden so gewählt, dass .das Tantal in den Vertiefungen 4' kompakt ist und auf den auf dem Kupfer niedergeschlagenen Schichten sich in einem porösen Zustand befindet. Es lässt sich zeigen, dass ein solches Ergebnis durch eine geeignete Wahl der verschiedenen Materialien erzielbar ist.

Die Notwendigkeit für diesen Unterschied in der Dichte wird nachstehend erläutert. An dieser Stelle sei nur bemerkt, dass die niedergeschlagenen Schichten Atom auf Atom aufgebaut sind und wenn diese Atome eine ausreichend

hohe 109835/0556

hohe Oberflächcndi elite erreicht haben, gruppieren sie sich zu kompakten Inselchen (Kernbildung), worauf sich auf diesen Inselchen und auf den Zwischenräumen zwischen diesen Inaelchen eine neue Schicht aufbaut, was Anlass zu aufeinanderfolgenden Kernbildungen "bis zur Erzielung der gewünschten Dicke ist. Für den Fall, dass diese Kernbildungen verhindert oder verlangsamt werden, ist die Struktur des Metalle porös oder mit Rissen und Sprüngen angefüllt. Es handelt sich somit im vorliegendem Pail darum, so zu verfahren, dass die Kernbildung auf der freien Oberfläche des Substrats 3 begünstigt und auf der Oberfläche des Maskierungsmetalls an den Stellen 2 verlangsamt wird. Man weiß auch, dass die Kernbildung um so leichter erfolgt, je geringer die Anziehungskräfte zwischen kondensierten Atomen und Träger sind, das heisst je geringer die physikochemische Reaktionsfähigkeit der beiden betrachteten Stoffe ist. So ist beispielsweise gemäss einer Ausführungsform der Erfindung das Substrat ein glasiger, glatter Körper mit sehr sauberer Oberfläche, die sorgfältig von jeder Spur chemiach aktivierender Stoffe gereinigt wurde ( alkalische oder saure Lösungen, welche die Oberflächen chemisch durch Angriff mittels Säuren, zum Beispiel HP und siedende Säuren, angegriffen hatten). Im Gegensatz dazu wird ^ die Oberfläche 2 des Metalls der Maskierung in situ

.^ so stark wie möglich aktiviert (Angriff durch korrodiereno

^m de Dämpfe zum Beispiel von Chlor, Brom, mittelstarke Säuren, vorsichtige Oxydation); insbesondere hat man

BAD öRH3fNAL_ausgezeichnete

ausgezeichnete Ergebnisse beobachtet, wenn man eine leichte Oxydation des Metalls durchführen konnte (Durchlauf durch den Ofen in Luft bei 200° C) oder auch wenn man vor jedem kathodischen Beschuss die Oberfläche des Metalls mit elektrischen Glimmentladungen unter einer Argonatmosphäre von nur 10"" Torr bestrahlte, wobei das Metall auf eine negative Spannung gebracht wird ( und so die Rolle einer echten Kathode für die kathodische Zerstäubung spielt). So wurde festgestellt, ™ dass das auf einer gemäßs der Erfindung aktivierten Metalloberfläche niedergeschlagene Tantalnitrid infolge einer relativen Verlangsamung der Kernbildung eine poröse Struktur besitzt. Natürlich darf die Aktivierung der Metalloberfläche nicht auch die blanke Substratoberfläche aktivieren und die Wahl des Verfahrens ist eine Präge von Experimenten, zu mindest für den chemischen Behandlungsteil.

Nach dieser Verfahrensstufe befindet sich in den Bereichen 4 poröses Tantal und in den Bereichen 4' kompaktes !Pantali diese letzteren Zonen werden dann den gewünschten Widerstand bilden.

Zuerst muss man auf den Bereichen &, welche die An aohluBeklemmen der Widerstände bilden, Gold niederschlagen.

Zu 109835/0556

Zu diesem Zweck "bedeckt man, wie aus Pig. 5 ersichtlich, den Widerstand mit einer dünnen Schicht aus einem nicht polymerisierbaren Lack, zum Beispiel einem Vinyllack, der durch Siebdruck aufgebracht v/ird und dessen Umriss ein wenig über die Zoneßhinausreicht.

Zu diesem Zweck verwendet man im Hinblick darauf, dass die Zonen /3 im Vergleich zur Breite der V/iderstandsleiter ^ breit sind, eine summarische Maskierung, deren Grenzen an den Übergängen der Zonenß nicht ganz genau sind und die infolgedessen billig kommen.

Dann führt man die folgenden Verfahrensstufen durch:

1) Wie aus Fig. 5 ersichtlich, wird der Mittelbereich des Widerstandsnetzes <* von Pig. I mit einer dünnen Schicht aus einem nicht polymerisierbaren Lack, zum Beispiel einem Vinyllack 5 bedeckt, der in wirtschaftlicher Weise durch Siebdruck aufgebracht wird und dessen Umriss auf die Anbringung der späteren anzuschweißenden Zonen tibergreift ( in Fig. 1 punktiert dargestellt ).

2) Duroh Verdampfung des Lösungsmittels wird der Lack in ein plastisches Häutchen umgewandelt, welohes im

Vakuum 109835/0586 i

Vakuum praktisch kein Gas mehr abgibt und 140° ( zum Beispiel während 30 Minuten) aushalten kann, jedoch dann eine starke oberflächliche Rißbildung aufweist.

3) Das Ganze kommt in eine Vakuumglocke und man schlägt dann auf dem gesamten Substrat eine Goldschicht nieder, wie dies Pig· 6 soigt ( gegebenenfalls wird vorher eine 100 bis 200 Angstrom dicke Schicht aus Chrom oder einer Chromlegierung aufgebracht). Die Goldschicht kann bis zu 1 Milcron dick sein und wird auf das auf 140° C erhitzte Substrat aufgebracht; die Geschwindigkeit der Kernbildung des Golds wird somit auf den Oberflächen 4' aus kompaktem Tantalnitrid größer sein und im Gegensatz dazu in den übrigen Zonen langsamer ( d.h. auf der Oberfläche des plastischen Häutchens 5 und auf den Oberflächen aus nicht mit plastischem Häutchen bedeckten porösem Substrat, welche die zu verschweißenden Zonen trennen, wie dies Pig. I zeigt).

4) Das Ganze wird dann mit einem den Kunststoff lösenden Material behandelt; dieser plastische Kunststoff wird dank der Porosität des ihn bedeckenden Goldes und dank seiner eigenen Rißbildung rasch von dem Lösungsmittel gelöst, so dass die von ihm bedeckte Tantalnitridschicht freigelegt wird ( siehe Pig. 7); rund um seinen alten Umriß verbleiben die vergoldeten Bereiche 6 und 7.

5)

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5) Schliesslich wird das Ganze von einem auf das Metall der Maskierung in situ v/irkenden Mittel angegriffen (Fig. 8), dieoe Wirkung ist aufgrund der Porosität des Golds 7 und des Tantalnitrids 4 möglich, welche genau über den Zonen 2 des anzugreifenden Metalls niedergeschlagen sind, wobei die physikochemische Herstellung dieses Metall& Grund für die Porosität des Tantalnitrids 4 und des Golds 7 war.

Schliesslich bleiben nach dem Waschen nur noch das Widerstandsnetz aus kompaktem Tantalnitrid 4^f und die mit einer kompakten Goldschicht 6 von gleichem Umriss bedeckten Anschweißzonen /"> aus kompaktem Tantalnitrid zurück ( die Gold3chicht 6 besitzt dabei eine der Genauigkeit der zwischenzeitlich aufgebrachten Kunstetoffmaskierung entsprechende Kontur etwa entlang der gestrichelten Linie von Pig. I).

Patentansprüche; BAD ORIGINAL

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines integrierten Widerstands aus einem auf einem Substrat niedergeschlagenen Tantalfilm mit einer vorherbestimmten Form und zwei Anschlußklemmen, dadurch gekennzeichnet, dass man auf dem Substrat eine Metallschicht niederschlägt, λ

dieses Metall so entfernt, dass an den dem zukünftigen Widerstand entsprechenden Stellen das Substrat freigelegt wird, dass man das Ganze mit Tantal bedeckt, welches auf der Metallschicht eine poröse Schicht und an r rif^rn Substrat eine kompakte Schicht bildet und dass man dann die Schicht aus Metall und porösem Tantal entfernt.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass als erstes Metall Kupfer aufgebracht wird. ™

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tantal durch kathodische Zerstäubung niedergeschlagen wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der letzten Verfahrensstufe das Widerstandsmuster mit einem nicht polymeriaierbaren Lack bedeckt, das Lösungsmittel des Lacks so verdampft wird, dass sich ein Kimststoffilm mit oberflächlichen Rissen bilde ι,, aass man auf dem EiIm und den beiden Anschlussklemmen eine Goldschicht niederschlägt, den Kunststofflack und seine GoId-

' schicht auflöst und das Kupfer mit der porösen Tantalschicht angreift.

5. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 erhaltener Widerstand«

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