DE2026383C

DE2026383C - Process for the production of thick film circuits with the aid of partial etching

Info

Publication number: DE2026383C
Authority: DE
Inventors: Pierre Boulongne-sur-Seine; JoIy Jean Triel-sur-Seine; Michelet (Frankreich)
Original assignee: Lignes Telegraphiques Et Telephoniques, Paris
Publication date: 1972-01-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfuhren zur lokalisierten Abscheidung von Dickfilmcn auf vorherbestimmten I eilen eines ebenen Substrats. Solche Abscheiduiigen werden unter anderem zur Herstellung der Leiter von Höchstl'reqiienzschaltungen nach Art von Mikrohandlcitungsschaliungen verwendet. Linier einem Dicklilm versteht man Filme, deren Dicke IO Mikron übersteigen kann, im Gegensatz zu Diinnlihneii, deren Dicke in iler Größenordnung eines Mikrons liegt.The invention relates to a method for localized Deposition of thick films on predetermined parts of a flat substrate. Such precipitates are used, among other things, to manufacture the conductors of high-performance circuits of the type of Microhandlcitungsschalungen used. Linier a thick film is understood to mean films whose thickness can exceed 10 microns, in contrast to thin films, whose thickness is in the order of a micron.

l-.s wurden bereits Lösungen dieses Problems vorgeschlagen, welche kurz in dem in der Zeitschrift • Electronics; veröffentlichten Artikel, 14. April \ⁱ)()ⁱ), Seite !!(I, mit dem Titel »Designing lumped elements into microwave amplifiers^ zusammengefaßt sind.Solutions to this problem have already been proposed, which are briefly described in the magazine • Electronics; published article, April 14 \ ⁱ ) () ⁱ ), page !! (I, entitled "Designing lumped elements into microwave amplifiers" are summarized.

Die meisten dieser .-!>;rzeit angewendeten Verfahren, bei denen Metalisdiichten partiell geätzt und gegebenenfalls elektrolytisch verstärkt werden, wenden zwei aufeinanderfolgende fotografische Maskierungen im Verlauf von zwei fotolithografischen Operationen an, was zu Schwierigkeiten bei der Durchführung des Verfahrens und zu unvermeidlichen Fehlern bei der aufeinanderfolgenden Anbringung mehrerer Masken in bezug auf das gleiche Substrat führt. Die vorliegende Erfindung bezweckt ein Verfahren, bei welchem die Anzahl der zur Herstellung dieser Schaltungsart erforderlichen Maskierungen auf eine beschränkt ist.Most of these -!>; Currently used procedures, where metal thicknesses are partially etched and if necessary electrolytically amplified, apply two successive photographic masks in the course of two photolithographic operations, causing difficulties in the Carrying out the procedure and the inevitable errors in the sequential application multiple masks with respect to the same substrate leads. The present invention aims at Process in which the number of masks required to produce this type of circuit is limited to one.

Die Erfindung kennzeichnet sieh im wesentlichen durch die folgenden Vcrfahrensslufen:The invention is essentially characterized by the following process steps:

1. Abscheidung auf dem Substrat einer dünnen zusammenhängenden Schicht eines Metalls, dessen Oxid ein Dielektrikum bildet;1. Deposition on the substrate of a thin continuous layer of a metal, the oxide of which forms a dielectric;

2. Abscheidung einer dünnen zusammenhängenden Schicht des die gewünschten Leiterbahnen bildenden Metalls;2. Deposition of a thin coherent layer of the forming the desired conductor tracks Metal;

3 Selektive Ätzung dieses Metalls entsprechend der gewünschten Leiterbahn mittels eines fotohthografischen Verfahrens;3 Selective etching of this metal according to the desired conductor track by means of a photo-thographic Procedure;

4. Partielle Oxydation des Metalls der ersten Schicht auf den in der Verfahrensstufe 3 freigelegten Teilen;4. Partial oxidation of the metal of the first layer on the exposed in process step 3 Divide;

5. F.lektrolytische Verdickung der während der Vci fahrensstufe 3 entstandenen Leiterbahn unter Verwendung des nicht oxydierten Teils der Schicht des ersten Metalls als Stromzuführungselektrode. 5. Electrolytic thickening of the conductor track created during Vci stage 3 Use of the non-oxidized part of the layer of the first metal as a power supply electrode.

Gemäß einer bevorzugten Aiisführungsform der Erfindung unter Verwendung eines isolierenden Substrats werden die beiden ersten Dünnschichten durch Vakuumaufdanipfung und/oder Kathodenzerstäubung aufgebracht. Sie können nacheinander in dem gleichen Gehäuse ohne Unterbrechung^* Vakuums erzeugt wurden. Das erste Metall ist Tantal, das zweite Gold. Die Oxydation des Tantals erfolgt thermisch. Wenn das Substrat ein Leiter ist, kann die erste Metallschicht vollständig oxydiert werden und das Substrat dient dann während der elektrolytischen Abscheidung für die Stromzuführung. According to a preferred embodiment of the invention using an insulating substrate, the first two thin layers are applied by vacuum deposition and / or cathode sputtering. They can be created one after the other in the same enclosure without interruption ^ * vacuum . The first metal is tantalum, the second gold. The oxidation of the tantalum takes place thermally. If the substrate is a conductor, the first metal layer can be completely oxidized and the substrate then serves as a power supply during electrodeposition.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, welche eine bevorzugte, beispielsweise Ausführungsform der Erfindung darstellt, näher erläutert. In der Zeichnung zeigenThe invention will become apparent from the following description in conjunction with the drawing, which a preferred, for example, embodiment of the invention is explained in more detail. Show in the drawing

Fig. I *is 7 Schniltaiisichten der Schaltung während verschiedener Herstellungsstufen.Fig. I * is 7 sectional views of the circuit during various stages of manufacture.

In F i g. 1 bezeichnet 1 einen isolierenden 1 rager. z. B. aus Keramik., dessen Oberfläche die erforderliche Haftfähigkeit für Abscheidungen von Diinnschichlen besitzt, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Es sei bemerkl, dall in allen folgenden Figuren die Dickeiimallsliihe nicht eingehalten werden konnten, da diese mehrere verschiedene Größenordnung :n umfassen. So erreicht die Dicke des Trägers z. B. mehrere Millimeter. Nach geeigneter Reinigung derIn Fig. 1 denotes 1 an insulating 1 bracket. z. B. made of ceramic., Whose surface has the required Has adhesiveness for deposits of thin layers, as is known to the person skilled in the art is. It should be noted in all of the following figures the thickness limit could not be adhered to, since these include several different orders of magnitude: n. Thus, the thickness of the carrier z. B. several millimeters. After suitable cleaning of the

ίο Oberfläche 2 des Trägers bringt man eine erste zusammenhängende Dünnschicht 3 au! (deren Dicke einige Zehnte! Mikron beträgt), und zwar aus einem Metall, dessen Oxid in geringer Dicke ein guter Isolator ist. Tantal ist ein Beispiel für ein diese Bedingungen erfüllendes Met.ill. Die Schicht 3 aus oxydierbarem Metall wird mit einer zweiten zusammenhängenden Dünnschicht 4 aus einem nicht oxydierbarem Metall bedeckt, in welchem man die gewünschten Leiterbahnen herstellen will. Diesesίο surface 2 of the carrier brings you a first contiguous Thin layer 3 au! (the thickness of which is a few tens! microns) from one Metal, the oxide of which is a good insulator in a small thickness. Tantalum is an example of one of these conditions fulfilling Met.ill. The layer 3 of oxidizable metal is connected to a second Thin layer 4 made of a non-oxidizable metal, in which one wants to produce the desired conductor tracks. This

ao Metall ist meistens Gold. Die Dicke der Schicht 4 liegt in der gleichen Größenordnung wie diejenige der ersten Schicht 3. Die Schichten aus Tantal und Gold werden nacheinander durch Vakuumaufdampfung und oder Kathodenzerstäubung in dem gleichen Gehäuse erhalten. Dann erzeugt man auf der Oberfläche der zusammenhängenden Schicht 4 die gewünschte Leiterbahn auf beliebige bekannte Weise. z. B. durch Fotolithografie, wie dies, in F i g. 2 dargestellt ist. Man bringt auf der gesamten Schicht 4 eine Schicht aus lichtempfindlichem Material 6 so homogen wie möglich auf. Auf diese Schicht wird ein fotografisches Modell 7 der zur erzeugenden Leiterbahn mit abwechselnd durchsichtigen Teilen 8 und undurchsichtigen Teilen 9 aufgelegt. Dann belichtet man die lichtempfindliche Schicht in bekannter Weise durch, die fotografische Maskierung. Je nach der Art des verwendeten Harzes werden die nicht belichieten Teile {ader die belichteten Teile) in den Lösungsmitteln, welche dieses Material vor der Belichtungao metal is mostly gold. The thickness of the layer 4 is of the same order of magnitude as that of the first layer 3. The layers of tantalum and gold are obtained one after the other by vacuum vapor deposition and / or cathode sputtering in the same housing. The desired conductor track is then produced on the surface of the cohesive layer 4 in any known manner. z. By photolithography such as that shown in FIG. 2 is shown. A layer of photosensitive material 6 is applied over the entire layer 4 as homogeneously as possible. A photographic model 7 of the conductor path to be produced with alternating transparent parts 8 and opaque parts 9 is placed on this layer. The photosensitive layer is then exposed in a known manner, the photographic masking. Depending on the type of resin used, the non-exposed parts (or the exposed parts) are in the solvents that this material was used for before exposure

4" lösten, unlöslich. Für die Durchführung der Erfindung wählt man die Maskierung und das Harz so, daß die unlöslichen Teile der Schicht 6 der gewünschten Leiterbahn entsprechen. Dann entfernt man die Maskierung 7 und löst die löslichen [eile der Schicht 6 weg. Es sind dann die Teile dei Schicht 4. welche die gewünschte Leiterbahn darstellen, durch das fotoempfindliche Material 6 geschützt, wie dies F i g. 3 zeigt. Durch chemische Ätzung entfernt man dann die Teile der Schicht 4, die freigelegt wurden4 "dissolved, insoluble. For carrying out the invention one chooses the mask and the resin so that the insoluble parts of the layer 6 of the desired Correspond to the conductor track. The masking 7 is then removed and the soluble parts of the Shift 6 gone. It is then the parts of layer 4. which represent the desired conductor path, protected by the photosensitive material 6, like this F i g. 3 shows. The parts of the layer 4 that have been exposed are then removed by chemical etching

.ίο (F i g. 4). Dann entfernt man die belichteten Bereiche der lichtempfindlichen Schichte durch Eintauchen 'n Aceton. Die so erhaltene Dünnschichtschaltung erfährt dann eine Oxydation der Schicht 3. z. B. eine Wärnieoxydation, wenn die Schicht 3 aus Tantal besteht..ίο (Fig. 4). Then remove the exposed areas the photosensitive layer by immersing it in acetone. The thin film circuit thus obtained then experiences an oxidation of the layer 3. B. a Wärnieoxidation when the layer 3 from Tantalum is made.

In Fig. 5 ist mit 5 die oberflächliche Oxidschicht bezeichnet, die sich auf den nicht durch die GoIJ-lciter 4 geschützten Teilen bildet. Die Oxydation wird abgebrochen, bevor die Schicht 3 in ihrer geIn Fig. 5, 5 is the superficial oxide layer which forms on the parts not protected by the GoIJ-lciter 4. The oxidation is canceled before layer 3 is in its ge samten Dicke in Oxid übergeführt wurde.entire thickness was converted into oxide.

Dann wird d'e Leiterbahn 4 aus Gold au' elektirolytischem Wege verdickt, wie dies üblich ist, z. B. in einer als Elektrolyt dienenden Goldchloridlösung. Die Schicht 3 dient als Kathode. Da das dielektrischeThen the conductor track 4 made of gold is thickened electrolytically, as is customary, e.g. Am a gold chloride solution serving as an electrolyte. Layer 3 serves as a cathode. Since the dielectric

6s Oxid 5 den Stromdurchtritt zwischen der Lösung und dem unteren, nicht oxydierten Teil der Schicht unterbricht, scheidet sich Gold nur auf den leitenden Bereichen 4 ab, wie dies mit 10 in F i g. 6 bezeichnet6s oxide 5 the passage of current between the solution and interrupts the lower, non-oxidized part of the layer, gold is only deposited on the conductive areas 4, as indicated by 10 in FIG. 6 designated

2 U2 2 U 2

383383

Ut. l);is Wachstum der Schicht 10 erfolgt in Ab- hiiiigiykcit scm den gewiinschicn l-igenschalten der zu erhaltenen Schaltung.Ut. l); The growth of the layer 10 takes place in dependence on the desired switching of the circuit to be obtained.

In Fig. 7 bzw. 7' sind zwei Varianten dieser letzten Verfahreiisstiile dargestellt, (ieniäü einer ersten Variante werden das Tanlaloxid 5 und die darunter befindliche Tantalschieht 3 von der freien Oberfläche des rnibstrats 1 durch Himauchcn in beispielsweise eine F^:luorwasserstoffsäurelüsung entfernt, und man erhält so ein Leiternetz 10 auf einem m blanken isolierenden Substrat 1. ClemäU einer wideren Variante wird die Tantalschieht 3 beibehalten, jedoch sie wird vollständig dtirchoxydiert, z. B. durch nachfolgende thermische Behandlung, des Tantals nach der Abscheidung der Leiter 10. Das Tantulnxid 5 ist durchseheiriL-nd und verhält sich wie eine isolierende Schutzschicht auf dem Substrat I unter Gewährleistung einer Isolierung der verschiedenen Leiter 10.In FIG. 7 and 7, two variants of this last Verfahreiisstiile are shown '(ieniäü a first variant, the Tanlaloxid 5 and the Tantalschieht underneath 3 from the free surface of the rnibstrats 1 by Himauchcn in, for example, an ^F: luorwasserstoffsäurelüsung removed and a conductor network 10 is thus obtained on an m bare insulating substrate 1. In another variant, the tantalum layer 3 is retained, but it is completely oxidized, e.g. by subsequent thermal treatment of the tantalum after the conductors 10 have been deposited is through-healed and behaves like an insulating protective layer on the substrate I, ensuring that the various conductors 10 are insulated.

Claims

Claims: 1

1. Process for making die film circuits on a substrate by applying a Meiallbeschichtung which is partially etched and is electrolytically thickened, characterized in that that an intermediate layer is formed between the substrate and a thin layer of the metal forming the circuit an oxidizable metal. the thin layer under approval Read LcUcnniiskr, wegiiizl, the exposed parts of the intermediate layer partially oxidized and the l.eilenniisiei electrolytically thickened.

2. The method according to claim I, characterized in μι-denotes, dall the intermediate layer aiii a substrate is applied, which consists of a insulating material, the intermediate layer .ils l'leklrode in the electronic VV thickening of the conductor pattern is used.

3. The method according to claim 1, thereby ικ indicates that the substrate is thickened as Llckiiodc l-j-.cIkiIui

will.

4. The method according to claim 1, characterized in that that according to the electrolytic Wi thickening the intermediate layer completely oxydieii

will.

5. The method according to claims. characterized, that after the electronic thickening, the partially oxidized intermediate layers is removed from the insulating substrate

f>. Method according to claim I, characterized in that that on the substrate made of ceramic material as an intermediate layer and tantalum is applied as a thin layer of gold.

1 sheet of drawings