DE2026488B2 - Verfahren zur herstellung von ebenen dickfilmschaltungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Diese Aufgabe wird erfindungsgemRß dadurch lung von Dickfümschaltungen auf einem Substrat, bei gelöst, daß nach Entfernung der nichtbelichteten dem zunächst eine Dünnfilmschaltung ausgebildet oder belichteten Teile der ersten Schicht von den wird, indem auf das Substrat eine dünne Schicht aus Leiterzügen eine zweite fotoempfindliche Schicht einem die Leiterzüge bildenden Material abgeschie- 5 aufgebracht wird, die vom entgegengesetzten Typ ist den, darauf eine erste fotoempfindliche Schicht auf- wie die erste fotoempfindliche Schicht, diese Schicht gebracht und mittels einer Maske belichtet wird, an- wiederum mit der gleichen Maske wie sie zur Beschließend die belichteten oder unbelichteten Teile lichtung der ersten Schicht diente, belichtet wird, der fotoempfindlichen Schicht und dann die sich dar- danach die belichteten oder unbelichteten Teile der unter befindlichen, zu den Leiterzügen komplemen- io zweiten fotoempfindlicben Schicht entfernt, die datüren Teile des Leiterzugmaterials entfernt werden. durch freigelegten Leiterzüge galvanisch verstärkt Mit Dickfilmschaltung wird eine Abscheidung be- und daran die restlichen Teile der zweiten fotozeichnet, deren Dicke in der Größenordnung von empfindlichen Schicht entfeint werden.
10 Mikron liegt, im Gegensatz zu Dünnfilmschaltun- Die vorliegende Erfindung verwendet somit nur gen, die Dicken in der Größenordnung eines Mikrons 15 eine einzige, das gewünschte Leitungsmuster wiederaufweisen. Die Anwendungen dieser Schaltungsart gebende Maske, die nur ein einziges Mal über dem sind zahlreich; beispielsweise seien die ebenen Substrat angeordnet zu werden braucht.
Höchstfrequenzschaltungen nach Art von Mikro- Als fotoempfindliche Stoffe vom entgegengesetzten bandlcitungsschaltungen und die bei Höchstfrequenz Typ werden Stoffe bezeichnet, deren belichtete Teile arbeitenden Hybrkischaltungen genannt. Die Her- ao bzw. deren unbelichtete Teile in einem Lösungsmittel »teilung von Dickfilmschaltungen bietet andere Pro- unlöslich werden, in welchem sie vor der Belichtung bleme als sie bei der Behandlung von Dünnfilm- löslich waren.

»chaltungen auftreten. Tatsächlich verbietet die Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der erforderliche Aufrechterhaltung einer großen Ab- Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
messungsstabilität der Schaltungen, gemessen in der as F i g. 1 bis 5 die Schaltung in verschiedenen Her-Trägerebene, die Anwendung bestimmter Methoden, Stellungsstufen,

welche die Herstellung gedruckter Schaltungen ge- F i g. 6 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen

statten. Die zur Herstellung von DUnnfilmschaltungen Herstellungsverfahrens.

angewendeten Methoden dauern in der Regel unan- In Fig. 1 ist mit 1 ein isolierendes Substrat benehmbar lang. Die Hsrstellung von Dickfilmschal- 30 zeichnet, auf welchem in Form einer Abscheidung, tungen mit hoher Präzision bietet somit dem Fach- beispielsweise einer Goldabscheidung, eine in bezug tnann bekannte Schwierigkeiten. So wurden in der auf ihre Abmessungen in der Trägerebene vorher-Zeitschrtft »Electronics« vom 14 Aprl 1969, S. 100, bestimmte Leiterbahn mit einer Dicke von etwa in dem »Designing lumped elements into microwave 10 Mikron aufgebracht werden soll. Gold wurde als amplifiers« betitelten Artikel Schaltungen dieser Art 35 Beispiel gewählt, da dieses Metall das am häufigsten beschrieben, und ihre Herstellungsart ist in dem glei- verwendete ist. Gemäß der Erfindung bringt man chen Artikel, insbesondere S. 107, zusammengefaßt. dann auf die Oberfläche des Trägers 1 eine dünne

Die Erfindung bezieht sich auf die erste erwähnte zusammenhängende Goldschicht 2 auf. Diese Schicht Methode, nämlich die elcktrolytische Abscheidung wird beispielsweise durch Vakuumaufdampfung erdes Dickfilms in den Öffnungen einer Maske aus 40 zeugt. Wenn die Art des Trägers I es erfordert, kann fotoempfindlichem Material. Die auf S. 107 des ge- vorzugsweise zwischen der Goldschicht 2 und dem nannten Artikels schematisch dargestellte Schnitt- Träger eine Zwischenschicht Y aus einem die Hafansicht der Schaltung zeigt die Abscheidung eines tung von Gold an dem Träger fördernden Metall Dickfilms auf einer dünnen zusammenhängenden abgeschieden werden. Bekanntlich ist es insbesondere leitenden Schicht. Natürlich muß in irgendeinem Her- 45 im Fall von verglaster Keramik üblich, eine Unterstellungsstadium diese zusammenhängende Schicht schicht Γ aus Tantal zu verwenden. Die beiden entfernt werden, da sich sonst zwischen den ver- Schichten können im Verlauf einer einzigen Operaschiedenen Elementen der Dickfilmschaltung, die tion in der gleichen Vakuumvorrichtung aufgebracht darauf abgeschieden sind, ein Kurzschluß einstellen werden. Dann erzeugt man durch Fotolithografie die würde. Diese Entfernung erfolgt durch selektive 50 gewünschte Leiterbahn durch selektive Ätzung der Fotogravur, was die bekannten Maßnahmen der Schicht 2, welche Verfahrensstufe dem Fachmann Anbringung einer Schicht aus fotoempfindlichcm geläufig ist. Zu diesem Zweck bedeckt man die ge-Miiierial, Belichtung durch eine fotografische Maske, samte Schicht 2 mit einem fotoempfindlichen Harz 3, partielle Auflösung des fotoempfindlichcn Materials beispielsweise vom positiven Typ, und man belichtet und Atzung erfordert. Die Maske, welche während 55 dann durch eine fotografische Maskierung 4, deren der Abscheidung des Dickfilms zum Schutz des undurchsichtige Teile schraffiert dargestellt sind und ebenen Substrats gedient hat, wird auf die gleiche der gewünschten Leiterbahn entsprechen. Natürlich Methode aufgebracht. Die Herstellung erfordert so- könnte man auch mit einem fotoempfindlichen mit die Verwendung end die Anbringung von zwei Harz 3 vom eegesetzten Typ eine fotografische Masken in zwei verschiedenen Herstellungsstufen. 60 Maskierung 4 verenen, welche zu der vorher· Daraus ergibt sich ein hoher Gestchungspreis und gehenden komplementär ist, und man würde das technologische Schwierigkeiten bei der aufeinander- gleiche Endresultat erzielen. Wie in Fig. 2 dargefolgenden genauen Anbringung der Masken in bezug stellt, ermöglicht die Auflösung der belichteten Teile auf das Substrat. der fotoempfindlichen Schicht X gefolgt von einer

Die Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs 65 Atzung mit Königswasser, die Entfernung der un-

skizzierte bekannte Verfahren zur Herstellung von nötigen Teile der Schicht 2, so daß nur diejenigen

Diinnfllmschaltungen zur Herstellung von Dicknlm- übrigbleiben, welche die gewünchte Leiterbahn

schaltungen weiterzubilden. darstellen.

Alle vorstehend beschriebenen Operationen werden derzeit zur Herstellung von Dünnschichtschaltungen angewendet. Gemäß der Erfindung entfernt man anschließend die meinbelichteten Teile der lichtempfindlichen Schicht 3, zum Beispiel durch Lösen in Aceton, worauf man auf die so erhaltene Dünnschichtschaltung eine zweite Schicht aus lichtempfindlichem Harz vom entgegengesetzten Typ wie das der Schicht 3 aufbringt, wie dies mit 3^r in F i g. 3 dargestellt ist. Diese neue lichtempfindliche Schicht wird durch die gleiche Maske 4, wie sie zur Belichtung der Schicht 3 diente, belichtet. Nach Auflösung der löslichen Teile der lichtempfindlichen Schicht 3' erhält man das in Fig. 4 dargestellte Gebilde, bestehend aus der Reproduktion in Form einer Dünn- ι« schicht 2 des gewünschten Leitungsmusters und des einen Schutz für die freigelegten Teile des Substrats 1 (oder der Zwischenschicht 1') bildenden belichteten Harzes der Schicht 3'. Die belichteten Teile der lichtempfindlichen Schicht 3' werden dann als Mas- so kierung während einer elektrolytisch erfolgenden Verdickung des Leitermusters 2 verwendet. Zu diesem Zweck bringt man das Gebilde von Fig 3 in ein Elektrolysebad des das Leitermuster 2 bildenden Metalls. Dabei bedient man sich der Schicht 1 oder gegebenenfalls des Trägers 1 als Kathode und erhält eine Goldabscheidung auf der Bahn 2, welche gut an dieser haftet und die Dickfilmschaltung bildet, welche das der fotografischen Maskierung 4 entsprechende Leitermuster wiedergibt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Es sei betont, daß bei dem Schema der F i g. 1 bis 5 der Höhenmaßstab nicht genau stimmt. Die Dicke des Substrats 1 bewegt sich nämlich in der Größenordnung eines Millimeters, die Dicken der Schichten 1' und 2 liegen in der Größen-Ordnung von einigen Zehntel Mikron und die Dicke der Schicht 5 beträgt etwa 10 Mikron. Die erfindungsgemaße Verwendung einer einzigen fotografischen Maske 4 zur Herstellung einmal der Dünnschichtschaltung und zum anderen für die Schutz- 4» maskierung bei der eine Verdickung ergebenden Elektrolyse setzt die Abweichungen von dem Leitungsmustcr, die sich bei der Dickschichtschaltung ergeben könnten, auf ein Minimum herab. Außerdem ist nur eine einmalige Anordnung der Maske 4 gegenüber dem Substrat zur Herstellung von Dickfilmen gemäß der Erfindung erforderlich.

In F i g. 6 sind die verschiedenen Stufen des erfindungsrjemäßen Verfahrens zusammengefaßt. 10 bedeutet die Reinigung und die Präparierung des Substrats 1. In der Stufe 11 erfolgt die Vakuumabscheidung der gleichmäßigen Schicht 2, der gegebenenfalls die Abscheidung der dünnen Schicht Γ vorangeht. Man ätzt dann die Schicht 2 (Stufe 12) nach bekannten Verfahren. Nach Entfernung von Ätzrückständen erfolgt eine Belichtung einer zweiten licht empfindlichen Schicht vom umgekehrten Typ durch die gleiche fotografische Maskierung (Stufe 13), deren nichtbettchtete Teile weggelöst werden. Dann erfolgt die elektrolytische Verdickung der Dünnsehiciuschflllung in Anwesenheit der aus den Rückständen der zweiten lichtempfindlichen Schicht bestehenden Maskierung (Stufe 14). Nach Reinigung (Stufe 15) erhält man die gewünschte Dickschichtschaltung, Wurde vorher eine Zwischenschicht V verwendet, kann diese entweder entfernt weiden (durch chemische Ätzung z. B, oder durch Oxydation) oder sie kann zur Herstellung anderer, den Dickfilmleitern zugeordneter Schaltelemente verwendet werden. Insbesondere wenn die Zwischenschicht 1' aus Tantal besteht, können aus der Schicht Widerstandselemente durch Fotolithografie und anodische Oxydation der Schicht hergestellt werden, wie dies dem Fachmann bekannt ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Her-tellung von Dickfilajschaltungen auf einem Substrat, bei dem zunächst eine Dünnfilmschaltung ausgebildet wird, indem auf das Substrat eine dünne Schicht aus einem die Leiterzüge bildenden Material abgeschieden, darauf eine erste fotoempfindliche Schicht aufgebracht und mittels einer Maske belichtet wird, anschließend die belichteten oder unbelichteten Teile der fotoempfindlichen Schicht und dann die sich darunter befindlichen, zu den Leiterzügen komplementären Teile des Leiterzugmaterials entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach Entfernung der nichtbelichteten oder belichteten Teile der ersten Schicht (3) von den Leiterzügen (2) eine zweite fotoempfindliche Schicht (3') aufgebracht wird, die vom entgegengesetzten Typ ist wie die erste fotoempfindliche Schicht (3), diese Schicht wiederum mit der gleichen Maske (4) wie sie zur Belichtung der ersten Schicht (3) diente, belichtet wird, danach die belichteten oder unbelichteten Teile der zweiten fotoempfindlichen Schicht (3') entfernt, die dadurch freigelegten Leiterzüge (2) galvanisch verstärkt und daran die restlichen Teile der zweiten fotoempfindlichen Schicht (3') entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein isolierendes Substrat verwendet und die leitende Dünnschicht durch Vakuumaufdampfung von Gold erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein isolierendes Substrat verwendet und vor der leitenden Dünnschicht eine metallische Zwischenschicht aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat ein keramisches Material, für die Zwischenschicht Tantal und für die leitende Dünnschicht Gold verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Teile der Tantal· zwischenschicht später oxydiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen