DE1771703B2 - PROCESS AND DEVICE FOR ANODIC OXIDIZATION OF SMALL AREAS OF VALVE METAL ON THIN-FILM CIRCUITS - Google Patents

PROCESS AND DEVICE FOR ANODIC OXIDIZATION OF SMALL AREAS OF VALVE METAL ON THIN-FILM CIRCUITS

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DE1771703B2 DE19671771703 DE1771703A DE1771703B2 DE 1771703 B2 DE1771703 B2 DE 1771703B2 DE 19671771703 DE19671771703 DE 19671771703 DE 1771703 A DE1771703 A DE 1771703A DE 1771703 B2 DE1771703 B2 DE 1771703B2
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Description

e) Vermeidung von Lackmasken und den damit verbundenen Folgeprozessen.e) Avoidance of paint masks and the associated subsequent processes.

f) Formierung mit einer die Tantalschicht zuverlässig berührenden Flüssigkeit durch Badanordnung. f) Formation with a liquid that reliably contacts the tantalum layer by means of a bath arrangement.

g) Randschärfe 20 μ und weniger.g) Edge sharpness 20 μ and less.

h) Bereiche, die außerhalb der Unterdruckglocke liegen, werden nicht formiert.h) Areas that are outside the vacuum bell are not formed.

i) Eventuell unter dem Rand der Formierglocke infolge von Undichtigkeiten eindringende Luft wird ständig abgesaugt; ein Auslaufen von Elektrolytflüssigkeit ist nicht möglich.i) Possibly air penetrating under the edge of the forming bell as a result of leaks is constantly vacuumed; a leakage of electrolyte fluid is not possible.

Wird die zu formierende Schicht von oben auf die Fonnierglocke gelegt, so wird kein Bad gebildet. Der aus dem Vorratsbehälter in die Formierglocke strömende Elektrolyt überspült die Metallschicht so, daß eine gleichmäßige Formierung gewährleistet ist Durch den in der Glocke herrschenden Unterdruck wird auch in diesem Fall nur eine gut abgegrenzte Fläche formiert; ein Auslaufen des Elektrolyten ist nicht möglich.If the layer to be formed is placed on top of the cladding bell, no bath is formed. Of the Electrolyte flowing from the reservoir into the forming bell overflows the metal layer in such a way that a uniform formation is guaranteed by the negative pressure prevailing in the bell In this case, too, only a well-defined area is formed; there is electrolyte leakage not possible.

Größere Flächen lassen sich dadurch formieren, daß eine kleinere Formierglocke mit geeigneter Führung über eine Fläche bewegt wird, die größer ist als die Fläche der Formierglocke. Hierdurch läßt sich die Zahl der zur Bearbeitung einer Dünnschichtschaltung nötigen Formierglocken verringern.Larger areas can be formed by using a smaller forming bell with a suitable guide is moved over an area which is larger than the area of the forming bell. This allows reduce the number of forming bells required to machine a thin-film circuit.

Die erfindunsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Formierglocke, in die zwei Leitungen hineinragen, von denen die längere zum Zuführen, die kürzere zum Absaugen des Elektrolyten dient, oder in die von unten und von der Seite je eine Leitung hineinführt, von denen die eine zum Zuführen, die andere zum Abführen des Elektrolyten dient, durch eine Pumpe, die in der Formierglocke einen Unterdruck erzeugt, und durch zwei Dreiweghähne zum Absperren bzw. Umleiten der Elektrolytflüssigkeit.The inventive device for performing the method is characterized by a Forming bell, into which two lines protrude, of which the longer one is for feeding, the shorter one serves to suck off the electrolyte, or into which a line leads from below and from the side, one of which is used to supply and the other to discharge the electrolyte, through one Pump that creates a vacuum in the forming bell and two three-way cocks to shut it off or redirecting the electrolyte liquid.

Besonders einfach läßt sich das Zuführen des negativen Pols der Formierspannung gestalten, wenn das längere, in den Elektrolyten eintauchende Rohr aus Metall besteht und als Kathode geschaltet ist.The feeding of the negative pole of the forming voltage can be made particularly simple if the longer tube, which is immersed in the electrolyte, is made of metal and is connected as a cathode.

Durch den Unterdruck innerhalb der Formierglocke wird immer nur eine scharf abgegrenzte Fläche der Metallschicht formiert.Due to the negative pressure inside the forming bell, only one is sharply demarcated The surface of the metal layer is formed.

Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert werden.Devices for carrying out the method according to the invention should be based on the drawings will be explained in detail.

F ig. 1 zeigt die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, wobei die Formierglocke auf die zu bearbeitende Schicht aufgesetzt wird, Fig. 1 shows the device for carrying out the method, the forming bell being placed on the layer to be processed,

F i g. 2 eine Variante, wobei die zu bearbeitende arbeitende Schicht aufgesetzt wird.F i g. 2 a variant in which the working layer to be processed is put on.

In eine Formierglocke 1 aus Isolierstoff, die auf einer auf einem Schichtträger 2 aufgebrachten Schicht 3 aus Ventilmetall steht, ragen Rohre 4, 5 zur Zu- bzw. Ableitung des Elektrolyten 6. Das verschiebbare Zuleitungsrohr 4 besteht aus Metall undIn a forming bell 1 made of insulating material, which is applied to a layer carrier 2 Layer 3 of valve metal is standing, pipes 4, 5 protrude for the supply and discharge of the electrolyte 6. The sliding Feed pipe 4 is made of metal and

ίο ist mit dem negativen Pol einer Formierspannungsquelle7 verbunden, um gleichzeitig als Kathode für den Formiervorgang zu dienen. Der positive Pol der Spannungsquelle 7 ist mit der Metallschicht 3 verbunden. Die Elektrolytflüssigkeit 6 fließt aus einem Vorratsbehälter 8 durch einen ersten Dreiweghahn 191, der während des Formiervorganges in der gezeichneten Stellung steht, und durch das Zuführungsrohr 4 in die Formierglocke 1. Hat der Flüssigkeitsspiegel die Höhe des Absaugrohres 5 erreicht, so wird der überschüssige Elektrolyt von einer Pumpe 10 durch einen zweiten Dreiweghahn 291, der normalerweise ebenfalls in der gezeichneten Stellung steht, in den Vorratsbehälter 8 zurückgepumpt, zusammen mit eventuell unter dem Rand der Formierglocke 1 eindringender Luft oder Flüssigkeit. Nach Beendigung des Formiervorgangs und nach Abschalten der Spannungsquelle 7 werden die beiden Dreiweghähne in die zweite Stellung 192, 292 gebracht. Dadurch wird das Nachfließen von Elektrolytflüssigkeitö aus dem Behälter 8 verhindert und gleichzeitig auch die Formierglocke 1 leergepumpt.ίο is with the negative pole of a forming voltage source7 connected to serve as a cathode for the forming process at the same time. The positive pole of Voltage source 7 is connected to metal layer 3. The electrolyte liquid 6 flows from a Reservoir 8 by a first three-way valve 191, which is drawn during the forming process in the Position is, and through the feed pipe 4 into the forming bell 1. Has the liquid level reaches the height of the suction tube 5, the excess electrolyte is removed from a pump 10 by a second three-way valve 291, which is normally also in the position shown stands, pumped back into the storage container 8, together with possibly under the edge of the forming bell 1 penetrating air or liquid. After completing the forming process and after switching off of the voltage source 7, the two three-way cocks are brought into the second position 192, 292. This prevents the electrolyte fluid from flowing in again prevented from the container 8 and at the same time the forming bell 1 is pumped empty.

F i g. 2 zeigt eine Ausgestaltung der Fonnierglocke 1, wenn der Schichtträger 2 mit der Ventilmetallschicht 3 oben aufgelegt wird. Durch das verschiebbare Rohr 4 wird der Elektrolyt 6 zugeführt, durch das seitlich angeordnete Rohr 5 wird er wieder abgepumpt, zusammen mit eventuell zwischen Formierglocke 1 und Metallschicht 3 eindringender Luft oder Flüssigkeit. In diesem Beispiel ist die Kathode 11 nicht mit dem Rohr 4 identisch. Einer Weiterbildung der Erfindung entsprechend kann der Elektrolyt 6 auch durch das Rohr 5 zugeführt und durch das Rohr 4 abgepumpt werden. Die sich an die Enden der Rohre 4, 5 anschließenden Armaturen sind die gleichen wie in F i g. 1.F i g. 2 shows an embodiment of the Fonnierglocke 1 when the layer carrier 2 with the valve metal layer 3 is placed on top. The electrolyte 6 is fed through the displaceable tube 4, it is pumped out again through the laterally arranged pipe 5, together with possibly between the forming bell 1 and metal layer 3 penetrating air or liquid. In this example is the cathode 11 is not identical to tube 4. According to a further development of the invention, the electrolyte can 6 can also be supplied through the pipe 5 and pumped out through the pipe 4. The ones at the ends the fittings connected to the pipes 4, 5 are the same as in FIG. 1.

Die Form der Formierglocke entspricht der Form der zu behandelnden Metallfläche. Bei geeigneter Verschaltung ist es auch möglich, mehrere Formierzellen gleichzeitig zu betreiben.The shape of the forming bell corresponds to the shape of the metal surface to be treated. With suitable Interconnection, it is also possible to operate several forming cells at the same time.

Es ist auch möglich, eine kleine Formierglocke mit geeigneter Führung über eine größere Fläche ein oder mehrmals zu bewegen und dadurch die gewünschte Formierung zu erzielen.It is also possible to use a small forming bell with suitable guidance over a larger area or to move several times and thereby achieve the desired formation.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

1 2 kann es jedoch sein, daß die Schichten ungleichmä- Patentansprüche: ßig oxydiert werden, weil der Elektolyt nicht umge wälzt wird und deshalb ziemlich bald unmittelbar1 2, however, it may be that the layers are unevenly oxidized because the electrolyte is not rolled over and therefore immediately immediately 1. Verfahren zum anodischen Oxydieren klei- über der zu oxydierenden Schicht eine Verarmung an ner Flächen aus Ventilmetall auf Dünnschicht- 5 aktivem Elektrolyt eintritt.1. A process for anodic oxidation creates a depletion over the layer to be oxidized ner surfaces made of valve metal on thin-film 5 active electrolyte occurs. schaltungen der Elektronik, dadurch ge- Es wurde auch schon vorgeschlagen, einen sogekennzeichnet, daß eine Formierglocke (1), nannten Formiergriffel zu verwenden, d.h. eine Art die in Verbindung mit einem Elektrolytbehälter Füllfederhalter oder Filzschreiber, der mit Elektro-(8) und einer Pumpe (10) steht, auf die zu oxy- lytflüssigkeit gefüllt, an den negativen Pol der Fordierende Fläche (3) oder die zu oxydierende io mierspannungsquelle gelegt und mit einer dem Fläche (3) auf die Formierglocke (1) aufgesetzt Schreiben oder Malen ähnlichen Bewegung über die und durch laufendes Absaugen des aus dem Vor- zu formierende Metallschicht geführt wird. Mit dieratsbehälter (8) in die Formierglocke (1) fließen- sem Verfahren lassen sich Widerstände recht gut abden Elektrolyten (6) in der Formierglocke (1) ein gleichen. Schwierigkeiten macht nur die genaue Do-Unterdruck erzeugt wird. 15 sierung der aus dem Formiergriffel ausfließendencircuits of electronics, thereby that a forming bell (1), called forming pen, can be used, i.e. a type that is used in conjunction with an electrolyte container, a fountain pen or a felt-tip pen, which is connected to an electric (8) and a pump (10), which is filled with oxy- lytic fluid, is connected to the negative pole of the demand Surface (3) or the io mierspannungsquelle to be oxidized and placed with one of the Surface (3) placed on the forming bell (1) writing or painting similar movement over the and is guided by continuous suction of the metal layer to be formed from the preform. With storage container (8) In the process that flows into the forming bell (1), resistors can be denied quite well Electrolytes (6) in the forming bell (1) are the same. Difficulties are only made by the precise do-negative pressure is produced. 15 sizing the flowing out of the stylus 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Elektrolytmenge und das exakte Eingrenzen der zu kennzeichnet, daß eine kleine Formierglocke mit formierenden Fläche. Weiterhin hat man versucht, geeigneter Führung über eine Fläche bewegt auf die zu formierenden Metallschichten elektrolytwird, die größer ist als die Fläche der Formier- getränkte Filzstempel aufzulegen, um zu verhindern, glocke. 20 daß der Elektrolyt auf der Oberfläche der Dünn-2. The method as claimed in claim 1, characterized in that the amount of electrolyte and the exact delimitation of the to indicates that a small forming bell with a forming surface. Furthermore, attempts have been made suitable guidance is moved over a surface onto the metal layers to be formed electrolyte, which is larger than the surface of the forming soaked felt stamp to prevent Bell jar. 20 that the electrolyte on the surface of the thin 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- schichtschaltung verläuft. Hier treten jedoch die gleirens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine chen Schwierigkeiten auf wie bei der Verwendung Formierglocke (1), in die zwei Leitungen (4,5) von geleeartig verdickten Elektrolyten, hineinragen, von denen die längere zum Zufüh- Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Öffren, die kürzere zum Absaugen des Elektrolyten 25 nungen, Aussparungen oder Vertiefungen in Metall-(6) dient, oder in die von unten und von der Seite gegenständen bekannt, bei welchem das Metall an je eine Leitung (4, 5) hineinführt, von denen die der Arbeitsstelle der Ätzwirkung einer Elektrolytlöeine zum Zuführen, die andere zum Abführen des sung und dem Einfluß eines elektrischen Stromes Elektrolyten (6) dient, durch eine Pumpe (10), ausgesetzt wird, indem das zu bearbeitende Metalldie in der Formierglocke (1) einen Unterdruck 30 stück als Anode dient. Hierbei wird die Elektrolytlöerzeugt, und durch zwei Dreiweghähne (191, sung der Arbeitsstelle mit Hufe eines hohlen, rohr-291) zum Absperren bzw. Umleiten der Elektro- förmig ausgebildeten Ätzwerkzeugs, dessen Form der lytflüssigkeit (6). herzustellenden Öffnung angepaßt ist, in kontinuierli-3. Apparatus for implementing the process layer switching runs. Here, however, occur the gleirens according to claim 1, characterized by some difficulties as when using the forming bell (1), into which two lines (4,5) of jelly-like thickened electrolytes protrude, the longer of which is also used for feeding a process for the production of openings, the shorter openings, recesses or depressions in metal (6) for sucking off the electrolyte, or in which objects are known from below and from the side, in which the metal is connected to a line (4, 5), of which the work site is exposed to the etching effect of an electrolyte line for feeding, the other for discharging the solution and the influence of an electric current electrolyte (6) is exposed by a pump (10) by the metal to be processed in the forming bell (1) a negative pressure of 30 pieces is used as an anode. The electrolyte solution is generated here, and through two three-way taps (191, solution of the work site with the hooves of a hollow, tubular 291) to shut off or divert the electroformed etching tool, the shape of the lyt liquid (6). opening to be produced is adapted, in continuous 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- chem Kreislauf zugeleitet und durch dasselbe von ihr kennzeichnet, daß vorzugsweise das den Elektro- 35 fortgeleitet. Das Ätzen des Metalls geht dabei nur Iyten zuführende Rohr aus Metall besteht und nach der Tiefe zu vor sich.4. The device according to claim 3, thereby fed to the chemical circuit and through the same from it indicates that the electrical 35 is preferably forwarded. The etching of the metal is only possible Iyten feeding tube is made of metal and is in front of you. gleichzeitig als Kathode geschaltet ist. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzuis connected as a cathode at the same time. The object of the invention is to provide a method geben, das es gestattet, kleine Flächen aus Ventilmetall auf Dünnschicht-Schaltkreisen anodisch zu oxy-that allows small areas of valve metal to be anodically oxy- 40 dieren. Dabei soll die ganze Fläche gleichzeitig formiert werden, es soll sich immer unverbrauchter Elektrolyt an der Metallschichtoberfläche befinden,40 dates. The whole area should be formed at the same time, it should become more and more unused Electrolyte are on the metal layer surface, Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum es sollen keine Lackmasken verwendet werden und anodischen Oxydieren kleiner Flächen aus Ventilme- das Verfahren soll auch bei eventuell durch Flüssigtall auf Dünnschicht-Schaltkreisen und auf eine Vor- 45 keiten benetzten Ventilmetalloberflächen einwandrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. freie Ergebnisse liefern.The invention relates to a method for it should not be used and paint masks Anodic oxidation of small areas from Ventilme- the process should also be done with liquid metal on thin-film circuits and on a surface wetted valve metal surface to carry out such a procedure. deliver free results. Bei der Herstellung integrierter Schaltkreise aus Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine For-In the manufacture of integrated circuits from this object is achieved in that a form Ventilmetall, z. B. Tantal, in Dünnschichttechnik mierglocke, die in Verbindung mit einem Elektrolytmüssen sowohl Widerstandsmäander als auch die behälter und einer Pumpe steht, auf die zu oxydie-Tantalschichten für Kondensatoren anodisch oxy- 5° rende Fläche oder die zu oxydierende Fläche auf die diert werden. Sehr oft liegen diese zu formierenden Formierglocke aufgesetzt und durch laufendes Ab-Tantalflächen dicht nebeneinander, sind durch Lei- saugen des aus dem Vorratsbehälter in die Formiertungsbahnen verbunden, sollen aber mit verschiede- glocke fließenden Elektrolyten in der Formierglocke nen Spannungen anodisch oxydiert werden. ein Unterdruck erzeugt wird.Valve metal, e.g. B. tantalum, in thin-film technology, mierglocke, which must be used in conjunction with an electrolyte both resistance meander as well as the container and a pump stands on the oxydie-tantalum layers for capacitors anodically oxidizing surface or the surface to be oxidized on the be dated. Very often these forming bells to be formed are placed on top and through running ab-tantalum surfaces are close to each other by sucking the from the storage container into the formation paths connected, but should be with different bell-flowing electrolytes in the forming bell anodic oxidation of the voltages. a negative pressure is generated. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die nicht zu oxy- 55For this purpose it is known that the oxy-55 dierenden Flächen der Metallschicht durch Lackmas- Dadurch werden folgende Vorteile erreicht:The following advantages are achieved: ken abzudecken. Dabei muß nach jedem Formiervor- a) Zuverlässige Abdichtung gegenüber nicht zuken to cover. A) Reliable sealing does not have to be closed after each forming process gang die alte Lackmaske entfernt und eine neue er- formierenden Bereichen auch bei vorher mitThe old paint mask was removed and a new forming area was also used before zeugt werden, so lange, bis sämtliche Bauelemente Flüssigkeit benetzten Schichten,are generated, until all the components are wetted by layers, des Schaltkreises behandelt sind. Es ist leicht einzu- °o , - , τ-ι ι * 1 ι_ · ιof the circuit are dealt with. It is easy to enter- ° o, -, τ-ι ι * 1 ι_ · ι sehen, daß dieses Verfahren zeitraubend und teuer b) Dauernd umlaufender Elektrolyt bewirkt einesee that this process is time consuming and expensive. b ) Continuously circulating electrolyte causes a gleichmaßige Formierung.uniform formation. Man hat deshalb versucht, mehrfach verwendbare c) Möglichkeit, die Formierung von galvanisch zu-Attempts have therefore been made to c) the possibility of reusable use, the formation of galvanically Abdeckschablonen aus Metall oder Kunststoff zu sammenhängenden Tantalschichten durchzufüh-Cover stencils made of metal or plastic to be carried out to cohesive tantalum layers verwenden und hat bei diesem bekannten Verfahren 65 ren.use and has 65 ren in this known method. durch Zusatzstoffe die Elektrolytflüssigkeit einge- d) Möglichkeit der automatisierten Formierung dickt, um zu verhindern, daß sie in den Spalt zwi- von einzelnen und mehreren benachbarten Flaschen Schablone und Bauelemente hineinläuft. Hierbei chen.the electrolyte fluid is incorporated by additives. d) Possibility of automated formation thickens to prevent them from getting into the gap between individual and several neighboring bottles Stencil and components run into it. Here chen.
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