DE1790013B1

DE1790013B1 - Elektrische duennschichtschaltung

Info

Publication number: DE1790013B1
Application number: DE19681790013
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Phys Dr Delfs
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-08-27
Filing date: 1968-08-27
Publication date: 1971-11-25
Also published as: NL6911018A; DE1790013C2; GB1224953A; LU59346A1; BE738050A; FR2016443A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Dünn- Dadurch werden die Vorteile erzielt, daß eine schichtschaltung, bei der auf ein nichtleitendes Sub- elektrisch leitende Verbindung zwischen Widerstandsstrat mehrere dünne Schichten aufgebracht sind, ins- schicht und Leiterbahn besteht, daß die Schichten besondere eine Widerstandsschicht, eine gutleitende sehr gut aneinander haften, daß die Leitungsschicht Schicht für Leitungsbahnen und dazwischen eine 5 und die Trennschicht selektiv von der CrNi-Widerschützende Trennschicht, die von bestimmten Ätz- Standsschicht geätzt werden kann und daß die Trennmitteln nicht oder weniger schnell angegriffen wird schicht ein Eindiffundieren von Goldatomen in die als die benachbarten Schichten. Widerstandsschicht verhindert.

Es ist bekannt, Dünnschichtnetzwerke dadurch Nach der weiteren Erfindung kann die Leiterbahherzustellen, daß auf ein Substrat zunächst sämtliche io nenschicht aus Gold gegen eine solche aus Kupfer

Schichten ganzflächig aufgebracht, z. B. aufgedampft ausgetauscht werden. Die elektrischen und mechani-

oder aufgestäubt werden. Der Vorteil dieses Vor- sehen Eigenschaften sind ähnlich, jedoch ist Kupfer

gehens liegt darin, daß die dünnen Schichten in dem- wesentlich billiger als Gold.

selben Vakuum hintereinander niedergeschlagen Die Eisen-Trennschicht kann, ohne den Rahmen

werden, ohne daß durch Luftzutritt Verunreinigun- 15 der Erfindung zu verlassen, durch gleichwertige

gen entstehen können. Trennschichten aus Nickel oder Kobalt ersetzt wer-

Nachdem alle Schichten aufgebracht sind, wird den. Alle diese Trennschichten lassen sich leicht mit die oberste Schicht maskiert und geätzt, dann ent- FeCl₃ oder mit 4O'°/oiger Salpetersäure selektiv von sprechend die zweite Schicht und so fort. Dabei ist der CrNi-Widerstandsschicht ätzen, verhindern das es wichtig, daß beim Ätzen die darunterliegende 20 Eindiffundieren der Leiterbahnschicht in die WiderSchicht nicht mitangegriffen wird. Man verwendet Standsschicht, wodurch deren Eigenschaften nicht deshalb selektiv wirkende Ätzmittel. So ist es mög- verändert werden, und diffundieren selbst nur unlieb., z. B. eine Goldschicht mit Hilfe einer Jod-Jod- wesentlich in die benachbarten Schichten ein, ohne kali-Lösung zu ätzen, ohne daß eine unmittelbar die Haftfestigkeit zu verschlechtern, darunterliegende CrNi-Schicht ebenfalls aufgelöst 25 Ein weiterer Vorteil dieser drei Metalle liegt darwird, in, daß sie bei oxidfreier Oberfläche gut verzinnbar

Bei diesen Verfahren ergeben sich folgende sind. Dadurch ist die Haftfestigkeit eventueller Löt-

Schwierigkeiten: stellen auf diesen Schichten auch dann nicht gefähr-

Die Widerstandsschicht muß gleichzeitig Haft- der, wenn die Leitungsschicht vom Lot weglegiert

schicht für die Leitungsschicht sein. Ist diese Wider- 30 wird, wie das z. B. bei Gold als Leitungsschicht sehr

Standsschicht dünn, so wie sie häufig für Widerstände leicht geschieht. Speziell das Schichtsystem CrNi-

gebraucht wind, z. B. nur etwa 100 A dick, so besteht Fe-Au zeigt keine nennenswerte Verfälschung des

die Gefahr, daß schon beim Herstellungsprozeß, der Schichtwiderstandes und sehr gute Haftfestigkeit des

aus Gründen der Haftfestigkeit und Stabilität bei er- gesamten Schichtsystems.

höhter Temperatur, z. B. bei 300° C, erfolgt, die 35 Andere Metalle für Trennschichten sind ebenfalls

Leitungsschicht in die darunterliegende Widerstands- möglich. Eine Schicht aus Aluminium ist gleichzeitig

schicht eindiffundiert. Dabei wird einerseits die Haft- besonders für Kondensatorbeläge geeignet,

festigkeit des Schichtsystems beeinträchtigt — denn Die Auswahl der genannten Materialien ist vom

die Leitungsschichten allein haben sehr schlechte speziellen Anwendungsfall abhängig. Entscheidend

Hafteigenschaften am Substrat — andererseits wird 40 ist die gute Haftung zu den jeweils benachbarten

die nach dem Abätzen der Leitungsschicht übrig- Schichten bei geringem gegenseitigen Eindiffundieren,

bleibende Widerstandsschicht im Flächenwiderstand der einwandfrei elektrische Kontakt und die Mög-

und in ihren Eigenschaften stark verfälscht. lichkeit des selektiven Ätzens.

Bei Dünnschichtschaltungen auf Tantal-Basis ist Die Figuren zeigen als Beispiel eine erfindungs-

es bekannt, zwischen einer Widerstandsschicht aus 45 gemäße Dünnschichtschaltung in verschiedenen Sta-

z. B. Tantalnitrid und einer darüberliegenden Kon- dien der Fertigung.

densatorelektrodenschicht aus reinem Tantal eine In Fig. 1 ist auf ein Glas-Substrat 1 zunächst eine Trennschicht aus Tantalpentoxid einzufügen. Diese CrNi-Widerstandsschichtl, darauf eine Eisenschicht3 Trennschicht ermöglicht hier erst das selektive Ätzen, als Trennschicht und darüber eine Goldschicht 4 als da Tantal und Tantalnitrid voneinander nicht selek- 50 Leiterbahnen- und Kontaktschicht aufgedampft. Auf tiv geätzt werden können. Bei dem bekannten Ver- der Goldschicht 4 befindet sich bereits die fertig befahren werden die Kontaktflächen nachträglich auf- lichtete und entwickelte Photoätzmaske 5. Die eingebracht. Auch lassen sich Trennschichten aus Tan- zelnen Schichten sind der Übersichtlichkeit halber talpentoxid nicht ohne weiteres auf CrNi-Wider- schraffiert gezeichnet. Standsschichten aufbringen. 55 Fig. 2 zeigt die Dünnschichtschaltung nach dem

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dünnschicht- Ätzen der Goldschicht 4 mit einer selektiv wirkenden

Schaltung anzugeben, bei der die Bauelemente und Ätzlösung. Die Trennschicht 3 und infolgedessen

Leitungsbahnen mit Hilfe eines selektiven Ätzverfah- auch die Widerstandsschicht 2 sind völlig unversehrt,

rens in der gewünschten Konfiguration gebildet wer- Die Photoätzmaske ist entfernt, da sie beim nun fol-

den, wobei die oben aufgezeigten Nachteile, insbe- 60 genden Ätzen der Trennschicht nicht benötigt wird;

sondere das Verändern der Widerstandsschichten jetzt wirken die stehengebliebenen Goldflächen als

durch Eindiffusion von Leitungsmaterial vermieden Maske,

werfen soll. Es ist auch möglich, Ätzmittel zu benützen, die in

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- einem Zuge sowohl die Leiterbahnenschicht 4 als auch

löst, daß die Widerstandsschicht eine an sich be- 65 die Diffusion verhindernde Trennschicht 3 ätzen,

kannte CrNi-Schicht, die Leiterbahnenschicht eine nicht jedoch die Widerstandsschicht 2.

Goldschicht und die schützende Trennschicht eine Fig. 3 zeigt in Draufsicht die erfindungsgemäße

Eisenschicht ist. Dünnschichtschaltung im endgültigen Zustand. Die

Zwischenschicht 3 ist jetzt — unsichtbar für das Auge — nur noch unter den Kontaktflächen 4 vorhanden. Aus der Widerstandsschicht 2 sind die einzelnen Elemente herausgeätzt. In der Mitte des Substrats befindet sich ein kammförmiger Kondensator 6.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Dünnschichtschaltung, bei der auf ein nichtleitendes Substrat mehrere dünne Schichten aufgebracht sind, insbesondere eine Widerstandsschicht, eine gutleitende Schicht für Leitungsbahnen und dazwischen eine schützende Trennschicht, die von bestimmten Ätzmitteln nicht oder weniger schnell angegriffen wird als die benachbarten Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (2) eine an sich bekannte CrNi-Schicht, die Leiterbahnenschicht (4) eine Au-Schicht und die schützende Trennschicht (3) eine Fe-Schicht ist.

2. Elektrische Dünnschichtschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnenschicht eine Cu-Schicht ist.

3. Elektrische Dünnschichtschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schützende Trennschicht aus Nickel, Kobalt oder Aluminium besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen copy