DE19614584A1 - Verbesserter Luftbrückenverdrahtungsaufbau für integrierte monolithische Mikrowellenschaltungen (MMIC) - Google Patents

Verbesserter Luftbrückenverdrahtungsaufbau für integrierte monolithische Mikrowellenschaltungen (MMIC)

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftbrückenver­ drahtungsaufbau für eine integrierte monolithische Mikro­ wellenschaltung (monolithic microwave integrated circuit MMIC) in der sich zwei Leiter überkreuzen ohne elektrisch miteinander in Verbindung zu stehen.
Üblicherweise werden Luftbrückenverdrahtungsaufbauten in integrierten Halbleiterschaltungen, wie beispielsweise MMIC′s verwendet. Bei einem Luftbrückenaufbau kreuzen sich zwei Leiter, wobei sie durch einen Luftspalt, der eine ge­ ringere dielektrische Konstante als ein festes Material aufweist, derart voneinander isoliert sind, daß die Kapazi­ tät zwischen den beiden Leitern minimal ist. Die Fig. 12A bis 12H sind Schnittansichten, welche die Herstellungs­ schritte für einen herkömmlichen Luftbrückenaufbau darstel­ len. Gemäß Fig. 12A sind bei dem herkömmlichen Aufbau auf einem Halbleitersubstrat 1 elektrische Leiter als eine er­ ste Verdrahtungsschicht 2 ausgebildet. Wie in Fig. 12B dar­ gestellt befindet sich an der Oberfläche des Substrats eine elektrisch isolierende Schicht 3, wie beispielsweise SiN, welche die erste Verdrahtungsschicht 2 überdeckt. Gemäß Fig. 12C werden nicht benötigte Abschnitte der isolierenden Schicht 3 entfernt, um beispielsweise Teile der ersten Ver­ drahtungsschicht 2 und Abschnitte zwischen den Elementen dieser Verdrahtungsschicht 2 freizulegen.
Daraufhin wird unter Anwendung herkömmlicher photoli­ thographischer Verfahren ein Photoresist auf die gesamte Oberfläche aufgebracht und zum Erzeugen eines Musters 4 be­ arbeitet, wobei zwei Elemente der unteren Verdrahtungs­ schicht 2 frei liegen. Wie in Fig. 12E dargestellt, wird anschließend eine elektrische Ti/Au-Leiterschicht 5 mittels eines Sputterverfahrens aufgebracht, die beispielsweise als Zuführschicht verwendet wird. Als nächstes wird zum Ausbil­ den einer oberen Resistschicht 6 eine zweite Resistschicht aufgebracht und mit einem Muster versehen, wodurch der Be­ reich begrenzt ist, auf dem eine Au-Schicht 7 mittels eines elektrolytischen Platierverfahrens aufgebracht wird. Wie in Fig. 12F dargestellt, besitzt die Goldschicht eine relativ große Dicke und ist an den Abschnitten der Zuführschicht aufplatiert, die nicht durch die obere Resistschicht 6 ge­ schützt bzw. bedeckt sind. Nach dem Gold-Platierungsschritt wird die zweite Resistschicht 6 entfernt. Freiliegende und nicht benötigte Teile der Zuführschicht 5 werden mittels eines Ionenzerkleinerungsverfahrens entfernt, wodurch eine Struktur gemäß Fig. 12G entsteht. Schließlich wird die er­ ste Resistschicht 4 entfernt, wodurch ein Luftspalt zwi­ schen einer Luftbrückenverdrahtung 7 und den darunter lie­ genden Teilen der ersten Verdrahtungsschicht 2 entsteht und der Aufbau gemäß Fig. 12H fertiggestellt wird.
Aufgrund der Tatsache, daß bei dem herkömmlichen Luft­ brückenaufbau ein Luftspalt zwischen der Luftbrückenver­ drahtungsschicht 7 und dem Substrat 1 vorhanden ist, bietet die Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 jeglichen Kräften die in Richtung auf das Substrat 1 wirken nur einen geringen mechanischen Widerstand. Darüber hinaus kann das Gewicht der Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 nach Entfernen der Re­ sistschicht 4 die Schicht 7 verformen, wenn der Abstand zwischen den tragenden Punkten der Luftbrückenverdrahtungs­ schicht 7 einen Abstand von 100 Mikrometern überschreitet. Wenn aufgrund dieser Durchbiegung die Luftbrückenverdrah­ tungsschicht 7 bricht, so ist die durch die Luftbrücke ge­ schaffene elektrische Verbindung unterbrochen. Darüber hin­ aus kann die Luftbrückenverdrahtung die erste Verdrahtungs­ schicht berühren, wodurch die integrierte Schaltung zer­ stört wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen verbesserten Luftbrückenverdrahtungsaufbau mit einer höhe­ ren Zuverlässigkeit zu schaffen. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Luftbrückenver­ drahtungsaufbau derart zu schaffen, daß nach einem Bruch ein Kurzschluß mit einer ersten Verdrahtungsschicht verhin­ dert wird. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Luftbrückenverdrahtungsaufbau mit einer erhöhten me­ chanischen Festigkeit derart zu schaffen, daß ein Durchbie­ gen und eine Deformierung aufgrund mechanischer Kräfte ver­ ringert bzw. ausgeschlossen sind.
Gemäß einem ersten Teilaspekt der Erfindung besitzt ein Luftbrückenverdrahtungsaufbau ein Substrat mit einer Ober­ fläche; eine erste Verdrahtungsschicht, welche auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht ist; und eine zweite Verdrahtungsschicht, die teilweise an der Oberfläche des Substrats aufgebracht ist und aus einer die erste Verdrah­ tungsschicht kreuzende Luftbrückenverdrahtungsschicht be­ steht, wobei die erste und zweite Verdrahtungsschicht elek­ trisch voneinander isoliert und durch einen Luftspalt ge­ trennt sind und wobei die erste Verdrahtungsschicht an ei­ ner der Luftbrückenverdrahtungsschicht gegenüberliegenden Stelle eine erste Dicke und ansonsten eine zweite Dicke aufweist.
Gemäß einem zweiten Teilaspekt der Erfindung besitzt ein Luftbrückenverdrahtungsaufbau ein Substrat mit einer ersten Oberfläche; eine erste Verdrahtungsschicht, welche auf der ersten Oberfläche des Substrats aufgebracht ist; und eine zweite Verdrahtungsschicht, welche teilweise auf der ersten Oberfläche des Substrats aufgebracht ist und ei­ ne die erste Verdrahtungsschicht kreuzende Luftbrückenver­ drahtungsschicht besitzt, wobei die erste und zweite Ver­ drahtungsschicht elektrisch voneinander isoliert und durch einen Luftspalt getrennt sind und wobei das Substrat eine Aussparung aufweist, in der die erste Oberfläche eine Bo­ denoberfläche der Aussparung darstellt, und das Substrat eine zweite Oberfläche außerhalb der Aussparung aufweist, wobei die Aussparung einen Schutz für den Luftbrückenver­ drahtungsaufbau darstellt.
Gemäß einem dritten Teilaspekt der Erfindung besitzt ein Luftbrückenverdrahtungsaufbau ein Substrat mit einer Oberfläche; eine erste Verdrahtungsschicht, welche an der Oberfläche des Substrats aufgebracht ist; und eine zweite Verdrahtungsschicht, welche teilweise an der Oberfläche des Substrats aufgebracht ist und eine die erste Verdrahtungs­ schicht kreuzende Luftbrückenverdrahtungsschicht aufweist, wobei die erste und zweite Verdrahtungsschicht elektrisch voneinander isoliert und durch einen Luftspalt getrennt sind und wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht zumindest eine Längsrinne aufweist.
Gemäß einem vierten Teilaspekt der Erfindung besitzt ein Luftbrückenverdrahtungsaufbau ein Substrat mit einer Oberfläche; eine erste Verdrahtungsschicht, welche an der Oberfläche des Substrats aufgebracht ist; und eine zweite Verdrahtungsschicht, welche teilweise an der Oberfläche des Substrats aufgebracht ist und eine die erste Verdrahtungs­ schicht kreuzende Luftbrückenverdrahtungsschicht aufweist, wobei die erste und zweite Verdrahtungsschicht elektrisch voneinander isoliert und durch einen Luftspalt getrennt sind und wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht an einer Stelle gegenüber der ersten Verdrahtungsschicht eine Viel­ zahl von Löchern aufweist.
Gemäß einem fünften Teilaspekt der Erfindung besitzt ein Luftbrückenverdrahtungsaufbau ein Substrat mit einer Oberfläche; einen elektrisch leitenden Bereich innerhalb eines Abschnitts und an der Oberfläche des Substrats; und eine Verdrahtungsschicht, welche teilweise an der Oberflä­ che des Substrats ausgebildet ist und eine den Bereich kreuzende Luftbrückenverdrahtungsschicht aufweist, wobei der Bereich und die Luftbrückenverdrahtungsschicht durch einen Luftspalt voneinander getrennt sind.
Gemäß den vorherstehend genannten Teilaspekten kann zwischen dem Substrat und der ersten Verdrahtungsschicht eine Isolierschicht vorgesehen werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben.
Die Fig. 1A, 1B und 1C zeigen jeweils eine Drauf­ sicht und zwei Schnittansichten eines Luftbrückenverdrah­ tungsaufbaus gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbei­ spiel.
Die Fig. 2A, 2B und 2C zeigen jeweils eine Drauf­ sicht und zwei Schnittansichten eines Luftverdrahtungsauf­ baus gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbei­ spiel.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht eines Luftbrückenver­ drahtungsaufbaus gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Luftbrückenver­ drahtungsaufbaus gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Die Fig. 5A bis 5I zeigen Schnittansichten von ein­ zelnen Schritten in einem Herstellungsverfahren für den Luftbrückenverdrahtungsaufbau gemäß Fig. 4.
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht eines Luftbrückenver­ drahtungsaufbaus gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Die Fig. 7A bis 7G zeigen Schnittansichten von ein­ zelnen Schritten eines Herstellungsverfahrens für den Luft­ brückenverdrahtungsaufbau gemäß Fig. 6.
Fig. 8 ist eine Schnittansicht eines Luftbrückenver­ drahtungsaufbaus gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Fig. 9 ist eine Schnittansicht eines Luftbrückenver­ drahtungsaufbaus gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Die Fig. 10A bis 10I zeigen Schnittansichten von einzelnen Schritten in einem Herstellungsverfahren für den Luftbrückenverdrahtungsaufbau gemäß Fig. 9.
Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht eines Luftbrückenver­ drahtungsaufbaus gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Die Fig. 12A bis 12H zeigen Schnittansichten von einzelnen Schritten im Herstellungsverfahren eines herkömm­ lichen Luftbrückenverdrahtungsaufbaus.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht eines Luftbrückenver­ drahtungsaufbaus, der mit einer Metallschicht überzogen ist, gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbei­ spiel.
In allen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente bzw. Teile.
Die Fig. 1A, 1B und 1C zeigen jeweils eine Drauf­ sicht und Schnittansichten entlang der Linien 1B-1B und 1C- 1C von Fig. 1A. In diesen Figuren ist auf einer Oberfläche eines Substrats 1 eine erste Verdrahtungsschicht 8 aufge­ bracht. Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, befindet sich üblicherweise auf der Oberfläche des Substrates 1 eine elektrisch isolierende Schutzschicht, wie beispielsweise SiN, die formangepaßt die erste Verdrahtungsschicht 8 be­ deckt, wie es bereits in Verbindung mit Fig. 12B beschrie­ ben wurde. Gemäß Fig. 1C ist die Verdrahtungsschicht 8 an einer der Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 gegenüberliegen­ den Stelle dünner als in anderen Bereichen, wie beispiels­ weise nur ca. 0,3 Mikrometer an einer Stelle gegenüber der Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 und zwei Mikrometer im an­ deren Bereich. Die Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 besitzt eine Dicke von ca. 3 Mikrometern. In diesem erfindungsgemä­ ßen Ausführungsbeispiel ist der Luftspalt zwischen der Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 und der ersten Verdrah­ tungsschicht 8 größer als in dem herkömmlichen Luftbrücken­ verdrahtungsaufbau. Selbst wenn die Luftbrückenverdrah­ tungsschicht 7 bricht berührt daher die Luftbrückenverdrah­ tungsschicht 7 nicht ohne weiteres die erste Verdrahtungs­ schicht 8, wodurch ein Kurzschluß verhindert wird. Darüber hinaus kann dieser Aufbau auf einfache Weise lediglich durch Änderung einer Maske, welche zum Ausbilden der ersten Verdrahtungsschicht 8 verwendet wird, hergestellt werden, so daß keine zusätzlichen Herstellungsschritte notwendig sind.
Die Fig. 2A, 2B und 2C zeigen jeweils eine Drauf­ sicht und Schnittansichten entlang der Linien 2B-2B und 2C- 2C gemäß Fig. 2A. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt das Substrat 1 einen elektrisch leitenden Bereich 9, welcher als leitende Schicht wirkt, jedoch innerhalb des Substrats 1 an der Oberfläche des Substrats an einer der Luftbrücken­ verdrahtungsschicht 7 gegenüberliegenden Stelle ausgebildet ist. Der leitende Bereich 9 kann mittels einer Vielzahl von verschiedenen Verfahren ausgebildet werden, wie beispiels­ weise Ionenimplantation, Diffusion oder epitaktisches Auf­ wachsen. Da in diesem Ausführungsbeispiel die erste Ver­ drahtungsschicht nicht auf der Oberfläche des Substrats 1 ausgebildet ist sondern sich tatsächlich innerhalb des Substrats 1 befindet, ist der Luftspalt zwischen dem Be­ reich 9 und der Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 vergrö­ ßert. Dieser vergrößerte Luftspalt verringert darüber hin­ aus die Kapazität des Luftbrückenverdrahtungsaufbaus und verringert ferner die Wahrscheinlichkeit, daß bei Bruch der Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 diese Luftbrückenverdrah­ tungsschicht in Verbindung bzw. Kontakt mit dem leitenden Bereich 9 kommt. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die elektrisch isolierende Schutzschicht formangepaßt auf der ersten Verdrahtungsschicht 8 aufgebracht. Diese forman­ gepaßte Schutzschicht kann an den Ecken bzw. Kanten der er­ sten Verdrahtungsschicht 8 brechen. Da jedoch die erste Verdrahtungsschicht 8 gemäß diesem Ausführungsbeispiel keine Ecken bzw. Kanten aufweist, ist ein Brechen bzw. Auf­ reißen der nichtdargestellten isolierenden Schutzschicht unwahrscheinlich, weshalb ein Kurzschluß im Gegensatz zum Stand der Technik zuverlässig verhindert werden kann.
Die Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines weiteren Luft­ brückenverdrahtungsaufbaus gemäß einem weiteren erfindungs­ gemäßen Ausführungsbeispiel. Gemäß diesem Ausführungsbei­ spiel besitzt die Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 eine Dicke von beispielsweise 3 bis 5 Mikrometern, während die erste Verdrahtungsschicht 8 auf die Oberfläche des Substrats 1 mit einer Dicke von ca. 2 Mikrometern aufge­ bracht ist. Der Luftbrückenverdrahtungsaufbau befindet sich in einer Aussparung 10 des Substrats 1 mit einer Tiefe von ca. 5 bis 8 Mikrometern. Die Aussparung 10 wird durch Ätzen des Substrats 1 ausgebildet. Da die Luftbrückenverdrah­ tungsschicht 7 innerhalb der Aussparung 10 aufgebracht wird, liegt der Luftbrückenverdrahtungsaufbau nicht ober­ halb der Oberfläche des nicht frei gearbeiteten Bereichs des Substrats 1. Folglich kann durch den nicht frei gear­ beiteten Oberflächenbereich jegliches Objekt abgefangen werden, welches möglicherweise eine mechanische Kraft auf die Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 ausüben könnte. Da­ durch wird die Zuverlässigkeit des Luftbrückenverdrahtungs­ aufbaus verbessert.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Luftbrückenver­ drahtungsaufbaus gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Die Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie entsprechend der Linie 1C-1C von Fig. 1A bzw. einer Linie 2C-2C von Fig. 2A. Der Luftbrückenver­ drahtungsaufbau gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von den Luftbrückenverdrahtungsaufbauten gemäß Fig. 1A, 2A und 3 dadurch, daß die Luftbrückenverdrahtungsschicht 11 eine U- förmige Rinne aufweist, deren Öffnung vom Substrat 1 weg­ zeigt. Dieser rinnenförmige Aufbau besitzt eine erhöhte Fe­ stigkeit gegenüber Verbiegung und Brechen aufgrund externer mechanischer Kräfte, welche an die Luftverdrahtungsschicht 11 in Richtung auf das Substrat 1 hin angelegt werden.
Ein Verfahren zum Herstellen des Luftbrückenverdrah­ tungsaufbaus gemäß Fig. 4 mit einer rinnenförmigen Luft­ brückenverdrahtungsschicht ist in den Schnittansichten ge­ mäß Fig. 5A bis 5I dargestellt. Wie beim herkömmlichen Herstellungsverfahren wird eine erste Verdrahtungsschicht 2 auf ein Substrat 1 aufgebracht (Fig. 5A). Wie in Fig. 5B dargestellt wird nachfolgend eine erste Resistschicht 4 und eine elektrisch leitende Zuführungsschicht 5, welche bei­ spielsweise aus Ti/Au besteht, nacheinander auf der ersten Verdrahtungsschicht 2 abgeschieden bzw. aufgebracht. Gemäß Fig. 5C wird eine zweite Resistschicht 6 aufgebracht und derart gemustert, daß eine Öffnung entsteht, welche Teilbe­ reiche der Zuführungsschicht 5 freilegt. Durch Aufbringen des gleichen Materials, beispielsweise durch ein Sputter­ verfahren, wird die Zuführungsschicht an ihren freiliegen­ den Teilbereichen ausgebaut, wodurch mittels der Seiten­ wände der Öffnung der zweiten Resistschicht 6 eine Struktur gemäß 5D erzeugt wird. Die erhöhte Dicke der Zuführungs­ schicht am Boden der Öffnung kann mittels Ionenzerkleine­ rung beseitigt werden um gemäß Fig. 5E die Gleichmäßigkeit der Zuführungsschicht zu verbessern. Die Zuführungsschicht wird in einem elektrolytischen Gold-Platierungsverfahren als Elektrode verwendet, wobei eine relativ dicke Gold­ schicht, d. h. die Luftbrückenverdrahtungsschicht 11, elek­ trolytisch auf der Zuführungsschicht, wie in Fig. 5F darge­ stellt, abgeschieden wird. Gemäß Fig. 5G wird daraufhin die zweite Resistschicht 6 sowie die nichtbenötigten Abschnitte der Zuführungsschicht 5 mittels Ionenzerkleinerung ent­ fernt, wodurch eine Struktur gemäß 5H entsteht. Schließlich entsteht nach Entfernen der ersten Resistschicht 4 ein Luftspalt zwischen der Luftbrückenverdrahtungsschicht 11 und der ersten Verdrahtungsschicht 2, wodurch die Luft­ brückenverdrahtungsschicht 11 die gewünschte Rinnenform er­ hält.
Die Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht ähnlich der Fig. 4 eines Luftbrückenverdrahtungsaufbaus gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Dieser Luftbrücken­ verdrahtungsaufbau ist im wesentlichen identisch zu dem Luftbrückenverdrahtungsaufbau gemäß Fig. 4 mit Ausnahme, daß die Öffnung der rinnenförmigen Luftbrückenverdrahtungs­ schicht 11 nach unten in Richtung auf das Substrat 1 hin gerichtet ist. Durch diese rinnenförmige Luftbrückenver­ drahtungsschicht ergibt sich die gleiche Verbesserung hin­ sichtlich der mechanischen Festigkeit wie beim Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 4.
In den Fig. 7A-7G ist ein Verfahren zum Herstellen des Luftbrückenverdrahtungsaufbaus gemäß Fig. 6 dargestellt. Der Schritt gemäß Fig. 7A ist identisch mit dem Schritt ge­ mäß Fig. 5A. Nach Ausbilden der ersten Verdrahtungsschicht 2 wird eine erste Resistschicht 4 aufgebracht. In zwei fo­ tolithographischen Schritten erhält der Resist ein derarti­ ges Muster, daß ein zentraler Vorsprung entsteht. Daraufhin wird wie in Fig. 7B dargestellt, die Zuführschicht 5 über der gesamten Oberfläche der ersten Resistschicht 4 abge­ schieden bzw. aufgebracht. Wie in den übrigen Ausführungs­ beispielen kann die Zuführschicht 5 durch nacheinanderfol­ gendes Aufbringen von Schichten aus Ti und Au ausgebildet werden. Eine zweite Resistschicht 6 wird bis zu einer Dicke von ca. 10 µm abgeschieden und derart gemustert, daß ein Teil der Zuführschicht 5 mit dem zentralen Vorsprung frei­ liegt. Die sich ergebende Struktur besitzt, wie in Fig. 7C dargestellt, einen zentralen Bereich der freiliegenden Zu­ führschicht, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht 11, wie in Fig. 7D dargestellt, aus einer elektrolytisch pla­ tierten Goldschicht ausgebildet ist, welche auf dem frei­ liegenden Teil der Zuführschicht 5 ausgebildet ist. An­ schließend wird die zweite Resistschicht 6 entfernt, wo­ durch sich die Struktur gemäß Fig. 7E ergibt. Mittels Io­ nenzerkleinerung bzw. Abtragung werden die nicht benötigten Teile der Zuführschicht entfernt, wodurch sich die Struktur gemäß Fig. 7F ergibt. Schließlich wird die erste Resist­ schicht 4 entfernt, wodurch die rinnenförmige Luftbrücken­ verdrahtungsschicht 11 mit ihrer auf das Substrat 1 gerich­ teten Rinnenöffnung übrigbleibt, wie sie in Fig. 7G darge­ stellt ist.
Die Fig. 8 und 9 zeigen Schnittansichten, welche den Fig. 4 und 6 ähnlich sind und weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele mit unterschiedlich konfigurierten Luftbrückenverdrahtungsschichten darstellen. Im Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 8 besitzt die Luftbrückenverdrah­ tungsschicht eine Vielzahl von Rinnen, welche sich entlang einer Längsrichtung der Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 erstrecken und vom Substrat 1 weggerichtet sind. Diese Rin­ nen können mittels Ionenzerkleinerung oder durch Ätzen aus­ gebildet werden. Ebenso wie die Luftbrückenverdrahtungs­ schichten mit einfacher Rinne weist auch die Luftbrücken­ verdrahtungsschicht 7 mit mehrfachen Rinnen eine verbes­ serte mechanische Festigkeit auf, mit der die Widerstands­ fähigkeit hinsichtlich Verbiegungen bzw. Deformationen auf­ grund anliegender externer Kräfte erhöht ist und das Ge­ wicht der Luftbrückenverdrahtungsschicht verringert ist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 besitzt eine Luftbrückenverdrahtungsschicht 13 sich gegenüberliegende Rinnen bzw. Vertiefungen, wobei eine Rinne auf das Substrat 1 gerichtet ist und die andere Rinne vom Substrat 1 weg­ zeigt. In der Schnittansicht besitzt die Luftbrückenver­ drahtungsschicht eine H-Form. Wie bei den anderen rinnen­ förmigen Strukturen erhält man durch diese rinnenförmige Luftbrückenverdrahtungsschicht eine erhöhte mechanische Fe­ stigkeit.
Die Fig. 10A-10I zeigen einzelne Schritte in einem Verfahren zum Herstellen der Luftbrückenverdrahtungsschicht gemäß Fig. 9. Die Schritte gemäß den Fig. 10A-10C sind identisch mit denen der Fig. 7A-7C, weshalb die nochma­ lige Beschreibung dieser Schritte entfällt. Wie in Fig. 10D dargestellt wird mittels eines Sputterverfahrens ferner ei­ ne Zuführschicht 5 derart aufgebracht, daß die Schicht auch an den Seitenwänden der Öffnung in der zweiten Resist­ schicht 6 sowie an der Oberfläche der zweiten Resistschicht entsteht. Aufgrund dieses zweiten Abscheidungsschritts wird die Zuführschicht 5 am Boden der Öffnung in der zweiten Re­ sistschicht 6 relativ dick. Die zusätzliche Dicke der Zu­ führschicht 5 sowie die Zuführschicht 5 an der Oberfläche der zweiten Resistschicht 6 werden daraufhin mittels Ionen­ zerkleinerung entfernt, wodurch sich die Struktur gemäß Fig. 10E ergibt. Anschließend wird die H-förmige Luft­ brückenverdrahtungsschicht 13 mittels elektrolythischem Plattieren von Gold an den freiliegenden Teilen der Zuführ­ schicht 5 gemäß Fig. 10F ausgebildet. Die zweite Resist­ schicht 6 wird entfernt, wodurch die weiteren Teile der Zu­ führschicht 5 zum Freiliegen kommen, und mittels Ionenzer­ kleinerung entfernt werden können (Fig. 10G und 10H). Schließlich wird gemäß Fig. 10I die erste Resistschicht 4 entfernt, wodurch der fertige Luftbrückenverdrahtungsaufbau entsteht.
In Fig. 11 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausfüh­ rungsbeispiel eines Luftbrückenverdrahtungsaufbaus in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. In diesem Ausfüh­ rungsbeispiel besitzt die Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 eine Vielzahl von Löchern 14, die direkt gegenüberliegend von der ersten Verdrahtungsschicht 2 in der Luftbrückenver­ drahtungsschicht 7 ausgebildet sind. Diese Löcher 14 können mittels Ionenzerkleinerung ausgebildet werden. Die Löcher 14 können die Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 ganz oder nur teilweise durchdringen. Die Löcher 14 verringern das Volumen des elektrisch leitenden Materials in der Luft­ brückenverdrahtungsschicht und erhöhen die mechanische Fe­ stigkeit der Luftbrückenverdrahtungsschicht 7 hinsichtlich Biegefestigkeit. Dieses Ausführungsbeispiel ist daher ins­ besondere zur Reduzierung der gewichtsbedingten Durchbie­ gung der Luftbrückenverdrahtungsschicht geeignet.
Zusätzlich zu den verschiedenen vorstehend beschriebe­ nen strukturellen Anordnungen für die Luftbrückenverdrah­ tungsschichten kann die mechanische Festigkeit einer Luft­ brückenverdrahtungsschicht auch durch Ionenimplantation ver­ bessert werden, wodurch das Material der Schicht gehärtet wird. Wenn beispielsweise die Luftbrückenverdrahtungs­ schicht aus Gold besteht so können zum Härten der Verdrah­ tungsschicht Kupferionen implantiert werden.
Ferner kann zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Luftbrückenverdrahtungsaufbauten die mechanische Festigkeit einer Luftbrückenverdrahtungsschicht durch Laminieren ver­ schiedener unterschiedlicher Materialien hinsichtlich der Luftbrückenverdrahtungsschicht 15 verbessert werden. Bei­ spielsweise kann eine Tantalschicht 16 um eine Gold-Luft­ brückenverdrahtungsschicht gelegt werden, wodurch sich die mechanische Gesamtfestigkeit des resultierenden Luft­ brückenverdrahtungsaufbaus, wie in Fig. 13 dargestellt ist, verbessern läßt.
Ein Luftbrückenverdrahtungsaufbau besitzt ein Substrat mit einer Oberfläche; eine erste Verdrahtungsschicht, wel­ che an der Oberfläche des Substrats aufgebracht ist; und eine zweite Verdrahtungsschicht, welche teilweise an der Oberfläche des Substrats aufgebracht ist und eine die erste Verdrahtungsschicht kreuzende Luftbrückenverdrahtungs­ schicht aufweist, wobei die erste und zweite Verdrahtungs­ schicht elektrisch voneinander isoliert und durch einen Luftspalt getrennt sind und wobei die Luftbrückenverdrah­ tungsschicht zumindest eine Längsrinne aufweist.

Claims (28)

1. Luftbrückenverdrahtungsaufbau mit:
einem Substrat (1) mit einer Oberfläche;
einer ersten Verdrahtungsschicht (2), welche auf die Oberfläche des Substrats (1) aufgebracht ist; und
einer zweiten Verdrahtungsschicht, die teilweise an der Oberfläche des Substrats (1) aufgebracht ist und aus einer die erste Verdrahtungsschicht (2) kreuzenden Luft­ brückenverdrahtungsschicht (7) besteht, wobei die erste und zweite Verdrahtungsschicht elektrisch voneinander isoliert und durch einen Luftspalt getrennt sind und wobei die erste Verdrahtungsschicht (2) an einer der Luftbrückenverdrah­ tungsschicht gegenüberliegenden Stelle eine erste Dicke und ansonsten eine zweite Dicke aufweist.
2. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 1 mit:
einer zwischen der ersten Verdrahtungsschicht (2) und dem Substrat (1) liegenden Isolierschicht.
3. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 1, wobei die erste Verdrahtungsschicht (2) unterhalb der Isolierschicht liegt.
4. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 1, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht (7) aus Gold besteht, in die zur Erhöhung ihrer Festigkeit Kupferionen implantiert sind.
5. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 1, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht zur Erhöhung ihrer mechanischen Festigkeit mit einer Metallschicht lami­ niert ist.
6. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 5, wobei das Metall Tantal ist.
7. Luftbrückenverdrahtungsaufbau mit:
einem Substrat (1) mit einer ersten Oberfläche;
einer ersten Verdrahtungsschicht (2), welche auf der ersten Oberfläche des Substrats (1) aufgebracht ist; und
einer zweiten Verdrahtungsschicht, welche teilweise an der ersten Oberfläche des Substrats (1) aufgebracht ist und eine die erste Verdrahtungsschicht (2) kreuzende Luft­ brückenverdrahtungsschicht (7) besitzt, wobei die erste und zweite Verdrahtungsschicht elektrisch voneinander isoliert und durch einen Luftspalt getrennt sind und wobei das Substrat (1) eine Aussparung (10) aufweist, in der die er­ ste Oberfläche eine Bodenoberfläche der Aussparung (10) darstellt, und das Substrat (1) eine zweite Oberfläche au­ ßerhalb der Aussparung (10) aufweist, wobei die Aussparung einen Schutz für den Luftbrückenverdrahtungsaufbau dar­ stellt.
8. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 7, wobei zwischen der ersten Verdrahtungsschicht (2) und dem Substrat (1) eine Isolierschicht (SiN) ausgebildet ist.
9. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 7, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht aus Gold be­ steht, in die zur Erhöhung ihrer Festigkeit Kupferionen im­ plantiert sind.
10. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 7, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht zur Erhöhung ihrer mechanischen Festigkeit mit einer Metallschicht lami­ niert ist.
11. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 10, wobei das Metall Tantal ist.
12. Luftbrückenverdrahtungsaufbau mit:
einem Substrat (1) mit einer Oberfläche;
einer ersten Verdrahtungsschicht (2), welche an der Oberfläche des Substrats (1) aufgebracht ist; und
einer zweiten Verdrahtungsschicht, welche teilweise an der Oberfläche des Substrats (1) aufgebracht ist und eine die erste Verdrahtungsschicht (2) kreuzende Luftbrückenver­ drahtungsschicht (11) aufweist, wobei die erste und zweite Verdrahtungsschicht elektrisch voneinander isoliert und durch einen Luftspalt getrennt sind und wobei die Luft­ brückenverdrahtungsschicht (11; 7) zumindest eine Längs­ rinne aufweist.
13. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 12, wobei zwischen der ersten Verdrahtungsschicht (2) und dem Substrat (1) eine Isolierschicht (SiN) vorgesehen ist.
14. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 12, wobei die Öffnung der Rinne auf das Substrat (1) hinge­ richtet ist.
15. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 12, wobei die Öffnung der Rinne vom Substrat (1) weggerich­ tet ist.
16. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 12, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht (7) eine Viel­ zahl von Längsrinnen (12) besitzt.
17. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 12, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht (13) zwei sich gegenüberliegende Längsrinnen aufweist.
18. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 12, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht aus Gold be­ steht, in die zur Erhöhung ihrer Festigkeit Kupferionen im­ plantiert sind.
19. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 12, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht zur Erhöhung ihrer mechanischen Festigkeit mit einer Metallschicht lami­ niert ist.
20. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 19, wobei das Metall Tantal ist.
21. Luftbrückenverdrahtungsaufbau mit:
einem Substrat (1) mit einer Oberfläche;
einer ersten Verdrahtungsschicht (2), welche an der Oberfläche des Substrats (1) aufgebracht ist; und
einer zweiten Verdrahtungsschicht, welche teilweise an der Oberfläche des Substrats (1) aufgebracht ist und eine die erste Verdrahtungsschicht (2) kreuzende Luftbrückenver­ drahtungsschicht (7) aufweist, wobei die erste und zweite Verdrahtungsschicht elektrisch voneinander isoliert und durch einen Luftspalt getrennt sind und wobei die Luft­ brückenverdrahtungsschicht (7) an einer Stelle gegenüber der ersten Verdrahtungsschicht (2) eine Vielzahl von Lö­ chern (14) aufweist.
22. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 21, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht aus Gold be­ steht, in die zur Erhöhung ihrer Festigkeit Kupferionen im­ plantiert sind.
23. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patenanspruch 21, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht (7) zur Erhö­ hung ihrer mechanischen Festigkeit mit einer Metallschicht laminiert ist.
24. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 22, wobei das Metall Tantal ist.
25. Luftbrückenverdrahtungsaufbau mit:
einem Substrat (1) mit einer Oberfläche;
einem elektrisch leitenden Bereich (9) innerhalb eines Abschnitts und an der Oberfläche des Substrats (1); und
einer Verdrahtungsschicht, welche teilweise an der Oberfläche des Substrats (1) ausgebildet ist und eine den Bereich (9) kreuzende Luftbrückenverdrahtungsschicht (7) aufweist, wobei der Bereich (9) und die Luftbrückenverdrah­ tungsschicht (7) durch einen Luftspalt voneinander getrennt sind.
26. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 25, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht aus Gold be­ steht, in die zur Erhöhung ihrer Festigkeit Kupferionen im­ plantiert sind.
27. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 25, wobei die Luftbrückenverdrahtungsschicht zur Erhöhung ihrer mechanischen Festigkeit mit einer Metallschicht lami­ niert ist.
28. Luftbrückenverdrahtungsaufbau nach Patentanspruch 27, wobei das Metall Tantal ist.
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