DE2101944A1 - Metallic coating prodn - on semiconductor or dielectric substrates - Google Patents

Metallic coating prodn - on semiconductor or dielectric substrates

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Abstract

Metallic, pref. solderable layer is formed on a substrate by a process comprising (a) application of a masking layer onto the substrate; (b) removal of the mask from the parts designated for metallisation; (c) application of a metal suspension onto the whole surface under condition that the thickness of the metal layer produced by evaporating the suspending medium is less than the thickness of the mask; and (d) removal of the remaining mask together with the metal layer applied thereon. The remaining metal coating is fixed to the substrate by firing. The method is simple and accurate.

Description

Verfahren zur Herstellung von metallischen Schichten auf einem Grundköreer Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einer, vorzugsweise hartlötfähigen, strukturierten metallischen Schicht auf einem Grundkörper.Process for the production of metallic layers on a base grain The invention relates to a method for producing at least one, preferably Brazed, structured metallic layer on a base body.

Bei einem bekannten Verfahren wird auf einen Grundkörper, der aus Silicium oder einem isolierenden Material besteht, zunächst eine als Haftschicht wirkende Titanschicht und auf diese eine Goldschicht ganzflächig aufgedampft. Die Goldschicht wird dann entsprechend der gewünschten Strukturen teilweise entfernt, was durch Verwendung der Fototechnik geschehen kann. Hierzu wird zunächst eine fotoempfindliche Schicht auf die Goldschicht aufgebracht. daraufhin wird die Fotoschicht durch Belichten und Entwickeln wieder teilweise entfernt. Die dadurch freigelegten Bereiche der Goidschicht werden abgeätzt. Zur Vermeidung von elektrischen Kurzschlüssen müssen dann noch die freiliegenden Teile der Titanschicht entfernt werden, was ebenfalls durch Ätzen erfolgen kann. Schließlich wird die verbliebene Fotoschicht von der Gold schicht abgetragen.In a known method, a base body that consists of Silicon or an insulating material, initially one as an adhesive layer acting titanium layer and on top of this a gold layer vapor-deposited over the whole area. the The gold layer is then partially removed according to the desired structures, what can be done by using the photo technique. For this purpose, first a photosensitive Layer applied to the gold layer. then the photo layer is exposed by exposure and developing again partially removed. The areas of the Gold layers are etched away. To avoid electrical short circuits, you must then the exposed parts of the titanium layer are removed, which also can be done by etching. Finally, the remaining photo layer is removed from the Gold layer removed.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Strukturen auf einem Grund körper zu schaffen, das mit möglichst wenigen und einfachen Arbeitsgängen auskommt. Insbesondere soll es eine genaue Fertigung von hartlötfähigen Metallschichten auf Keramikkörpern ermöglichen.It is the object of the present invention to provide a method for production to create metallic structures on a basic body, with as much as possible few and simple operations. In particular, it should be precise manufacturing of brazable metal layers on ceramic bodies.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gelöst: a) Aufbringen einer Maskierungsschicht auf den Grundkörper, b) Entfernen der Maskierungsschicht von den Bereichen des Grundkörpers, die mit der metallischen Schicht bedeckt werden sollen, c) Aufbringen einer metallischen Suspension auf die Maskierungsschicht und auf die Bereiche des Grundkörpers, von denen die Maskierungsschicht entfernt wurde, mit der Bedingung, daß die Schichtdicke der aus der Suspension durch Trocknung entstehenden metallischen Schicht im Vergleich zur Schichtdicke der Maskierungsschicht geringer wird, d) Entfernen der verbliebenen Maskierungsschicht und der auf dieser angeordneten Teile der metallischen Schicht durch Ablösen der verbliebenen Maskierungsschicht vom Grundkörper.According to the invention, this object is achieved by the following process steps solved: a) applying a masking layer to the base body, b) removing the masking layer from the areas of the base body that are connected to the metallic Layer to be covered, c) applying a metallic suspension to the Masking layer and on the areas of the base body of which the masking layer was removed, with the condition that the layer thickness of the suspension through Drying resulting metallic layer compared to the layer thickness of the masking layer becomes less, d) removing the remaining masking layer and that on it arranged parts of the metallic layer by peeling off the remaining masking layer from the main body.

Die Maskierungsschicht und deren Strukturierung kann auf an sich bekannte Art vorgenommen werden. Die metallische Schicht wird dann ganzflächig aufgetragen, so daß hierzu keine besondere Sorgfalt erforderlich ist. Es muß lediglich darauf geachtet werden, daß die Schichtdicke der Maskierungsschicht dicker ist als die Schichtdicke der aufgetragenen metallischen Schicht. Auch das Ablösen der verbliebenen Maskierungsschicht bereitet keine Schwierigkeiten, so daß das erfindungsgemäße Verfahren mit wenigen und einfachen Schritten die Herstellung der gewünschten Strukturen ermöglicht.The masking layer and its structuring can be known per se Kind be made. The metallic layer is then applied over the entire surface, so that no special care is required for this. It just has to be on it care must be taken that the layer thickness of the masking layer is thicker than that Layer thickness of the applied metallic layer. Also the removal of the remaining ones Masking layer poses no difficulties, so that the method according to the invention enables the production of the desired structures with just a few and simple steps.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Aufbringen der metallischen Schicht dadurch erfolgt, daß die Oberfläche des in Bereichen mit der Maskierungsschicht versehenen Grundkörpers mit einer Suspension aus Wasser, Alolybdanpulver und einem Bindemittel versehen wird, daß das Molybdänpulver auf die Oberfläche des Grundkörpers sedimentiert und daß die Suspension getrocknet viSrd.A further development of the invention is that the application the metallic layer takes place in that the surface of the in areas with the base body provided with the masking layer with a suspension of water, Alolybdenum powder and a binder is provided that the molybdenum powder on the surface of the base body sediments and that the suspension is dried viSrd.

Das Bindemittel.bewirkt eine gute Haftung der getrockneten metallischen Schicht aus Molybdän auf dem Grundkörper. Die Sedimentationszeit wird dabei so gewählt, daß die Schichtdicke der auftretenden metallischen Schicht geringer ist als die Schichtdicke der Maskierungsschicht, womit die angegebene Bedingung für die Schichtdicke leicht eingehalten werden kann.The binder. Causes good adhesion of the dried metallic Layer of molybdenum on the base body. The sedimentation time is chosen so that the layer thickness of the occurring metallic layer is less than that Layer thickness of the masking layer, with which the specified condition for the layer thickness can easily be adhered to.

Zweckmäßigerweise wird der Grundkörper zum Aufbringen der Suspension entweder mit der Suspension besprüht oder in die Suspension eingetaucht. Beide Verfahren sind einfach und schnell durchzuführen.The base body is expediently used for applying the suspension either sprayed with the suspension or immersed in the suspension. Both procedures can be carried out quickly and easily.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Maskierungsschicht mit Hilfe eines ~lösungsmittels entfernt. Dabei darf aber das Bindemittel vom Lösungsmittel nicht angegriffen werden. Insbesondere dürfen keine chemischen Reaktionen zwischen dem Bindemittel und dem Lösungsmittel entstehen. Ferner muß durch das Lösungsmittel die Maskierungsschicht leicht gelöst werden.In an advantageous development of the invention, the masking layer is removed with the help of a solvent. However, the binder may be removed from the solvent not be attacked. In particular, no chemical reactions are allowed between the binder and the solvent arise. Must also be through the solvent the masking layer can be easily loosened.

Als Lösungsmittel für die Maskierungsschicht hat sich Aceton als besonders vorteilhaft erwiesen, da es die oben angegebenen Bedingungen gut erfüllt. Als Bindemittel ist in Wasser gelöste Tylose besonders geeignet.Acetone has proven to be a special solvent for the masking layer proved advantageous because it meets the above conditions well. As a binder gylose dissolved in water is particularly suitable.

Es ist auch noch vorteilhaft, daß der aus Keramik bestehende Grundkörper mit einem Manganoxidgehalt von mindestens 2 Gewichtsprozenten und mit einem Siliciumdioxidgehalt von mindestens 3 Gewichtsprozenten versehen wird. Wie sich nämlich gezeigt hat, ist diese Beimengung maßgeblich am Haftmechanismus zwischen der Metallisierung und der Keramik beteiligt.It is also advantageous that the base body made of ceramic with a manganese oxide content of at least 2 percent by weight and with a silicon dioxide content is provided by at least 3 percent by weight. As has been shown, this admixture is decisive for the adhesion mechanism between the metallization and involved in ceramics.

Schließlich besteht eine Weiterbildung der Erfindung darin, daß als Maskierungsschicht eine fotoempfindliche Schicht verwendet wird, und daß die fotoempfindliche Schicht entsprechend der Bereiche des Grundkörpers die mit der metallischen Schicht bedeckt werden sollen, belichtet und entwickelt wird.Finally, a development of the invention is that as Masking layer a photosensitive layer is used, and that the photosensitive Layer corresponding to the areas of the base body with the metallic layer are to be covered, exposed and developed.

Dieses Verfahren erlaubt eine schnelle und exakte Herstellung der gewünschten Maskierungsschicht, worin eine der Voraussetzungen für die Bildung feiner metallischer Strukturen liegt. Darüber hinaus hat die Verwendung einer fotoempfindlichen Schicht aber auch noch den Vorteil, daß der üblicherweise verwendete Fotolack leicht durch das angegebene Lösungsmittel abgetrennt werden kann.This method allows a quick and exact production of the desired masking layer, wherein one of the prerequisites for the formation of finer metallic structures. It also has the use of a photosensitive Layer, however, also has the advantage that the photoresist commonly used is light can be separated by the specified solvent.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.Further features and details of the invention emerge from the The following description of an embodiment based on the figures.

Es zeigen: Fig. 1: Einen Schnitt durch den Grundkörper mit der auf diesem vorgesehenen Maskierungsschicht, Fig. 2: Den Gegenstand der Figur 1, nachdem in die Maskierungsschicht die gewünschte Struktur eingebracht wurde, Fig. 3: Den Gegenstand der Figur 2, nachdem auf diesen die metallische Schicht aufgebracht wurde, Fig. 4: Den Grundkörper mit den gewünschten metallischen Schichten.They show: FIG. 1: A section through the base body with the on this provided masking layer, FIG. 2: The object of FIG. 1 after the desired structure was introduced into the masking layer, FIG. 3: Den Subject of Figure 2, after the metallic layer has been applied to this, Fig. 4: The base body with the desired metallic layers.

In den Figuren werden sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, corresponding parts are given the same reference symbols Mistake.

Auf einem Grundkörper 1 aus Aluminiumoxid-Keramik, welche einen Manganoxidgehalt von mindestens 3 ffi aufweist, wird, wie in der Figur 1 dargestellt, eine als Maskierungsschicht dienende fotoempfindliche Schicht 2 aufgebracht. Dann wird mit Hilfe der Fototechnik durch Belichten und Entwickeln die fotoempfindliche Schicht von den Bereichen 3 des Grundkörpers 1 entfernt, auf welchen die metallische Schicht vorgesehen ist (Fig. 2).On a base body 1 made of aluminum oxide ceramic, which has a manganese oxide content of at least 3 ffi, is as shown in Figure 1, a photosensitive layer 2 serving as a masking layer is applied. then becomes photosensitive with the help of photo technology through exposure and development Layer removed from the areas 3 of the base body 1 on which the metallic Layer is provided (Fig. 2).

Die so vorbereitete Anordnung wird entweder in eine mit Tylose als Bindemittel versehene Suspension aus destilliertem Wasser und Molybdänpulver eingetaucht oder mit dieser Suspension besprüht. Die in der Suspension enthaltenen Molybdänteilchen sedimentieren zur Oberfläche des Grundkörpers 1 und der fotoempfindlichen Schicht 2. Durch eine geschickte Wahl der Sedimentationezeit kann dabei erreicht werden, daß die sedimentierte Schicht aus Molybdän mindestens einige /um dünner ist als die fotoempfindliche Schicht. Nach Trocknung der Suspension entsteht so die in der Figur 3 dargestellte Anordnung mit der metallischen Schicht 4, die sich aus dem Molybdänpulver gebildet hat.The arrangement prepared in this way is either converted into one with Tylose as A suspension of distilled water and molybdenum powder with a binding agent or sprayed with this suspension. The molybdenum particles contained in the suspension sediment on the surface of the base body 1 and the photosensitive layer 2. By a clever choice of the sedimentation time it can be achieved that the sedimented layer of molybdenum is at least a few / µm thinner than the photosensitive layer. After the suspension has dried, the one in the Figure 3 shown arrangement with the metallic layer 4, which consists of the Molybdenum powder has formed.

Mit Hilfe eines Lösungsmittels wird dann die fotoempfindliche Schicht 2 abgetrennt. Als Lösungsmittel hat sich Aceton besonders bewährt. Dabei werden auch die auf der fotoempfindlichen Schicht 2 angeordneten Teile der metallischen Schicht 4 mit abgeschwemmt.With the help of a solvent, the photosensitive layer is then made 2 separated. Acetone has proven particularly useful as a solvent. Be there also the parts of the metal arranged on the photosensitive layer 2 Layer 4 washed away with.

Nach diesem Ablösungsprozeß bleiben, wie in der Figur 4 dargestellt, die gewünschten metallischen Schichten 4 auf dem Grundkörper 1 zurück. Voraussetzung hierfür ist, daß das Bindemittel der metallischen Schicht 4 nicht vom Lösungsmittel angegriffen wird. Dies ist aber bei den angegebenen Stoffen der Fall.After this detachment process, as shown in Figure 4, the desired metallic layers 4 on the base body 1 back. pre-condition this is that the binder of the metallic layer 4 is not from the solvent is attacked. However, this is the case with the specified substances.

Schließlich wird die metallische Schicht 4 auf bekannte Art und Weise in den Grundkörper 1 eingebrannt.Finally, the metallic layer 4 is made in a known manner burned into the base body 1.

10 Patentansprüche 4 Figuren10 claims 4 figures

Claims (9)

P a t e n t a n 5 p r ü c h e Verfahren zur Herstellung von mindestens einer, vorzugsweise hartlötfähigen, strukturierten, metallischen Schicht auf einem Grundkörper, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Aufbringen einer Maskierungsschicht auf den Grundkörper, b) Entfernen der Maskierungsschicht von den Bereichen des Grundkörpers, die mit der metallischen Schicht bedeckt werden sollen, c) Aufbringen einer metallischen Suspension auf die Maskierungsschicht und auf die Bereiche des Grundkörpers, von denen die Maskierungsschicht entfernt wurde, mit der Bedingung, daß die Schichtdicke der aus der Suspension durch Trocknung entstehenden metallischen Schicht im Vergleich zur Schichtdicke der Maskierungeschicht geringer wird, d) Entfernen der verbliebeen Maskierungsschicht und der auf dieser angeordneten Teile der metallischen Schicht durch Ablösen der verbliebenen Maskierungsschicht vom Grundkörper. P a t e n t a n 5 p r ü c h e Process for the production of at least a, preferably brazeable, structured, metallic layer on one Base body, characterized by the following process steps: a) Applying a Masking layer on the base body, b) removing the masking layer from the areas of the base body that are covered with the metallic layer should, c) applying a metallic suspension to the masking layer and on the areas of the base body from which the masking layer has been removed, with the condition that the layer thickness of the resulting from the suspension by drying metallic layer compared to the layer thickness of the masking layer d) removing the remaining masking layer and the masking layer arranged thereon Parts of the metallic layer by peeling off the remaining masking layer from the main body. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der metallischen Schicht dadurch erfolgt, daß die Oberfläche des in Bereichen mit der Maskierungsschicht versehenen Grundkörpers mit einer Suspension aus Wasser, Molybdänpulver und einem Bindemittel versehen wird, daß das Molybdänpulver auf die Oberfläche des Grundkörpers sedimentiert, und daß die Suspension getrocknet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the application the metallic layer takes place in that the surface of the in areas with the base body provided with the masking layer with a suspension of water, Molybdenum powder and a binder is provided that the molybdenum powder on the Sedimented surface of the base body, and that the suspension is dried. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension aufgesprüht wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the suspension is sprayed on. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper in die Suspension eingetaucht wird.4. The method according to claim 2, characterized in that the base body is immersed in the suspension. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungsschicbt mit Hilfe eines 10 sungsmittels entfernt wird.5. The method according to claim 2, characterized in that the masking layer is removed with the help of a solvent. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel vom Lösungsmittel nicht angegriffen wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the binder is not attacked by the solvent. 1. Verfahren nach Anspruch 5 und/oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Aceton verwendet wird.1. The method according to claim 5 and / or claim 6, characterized in that that acetone is used as the solvent. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch geketm zeichnet, daß als Bindemittel in Wasser gelöste Tylose verwendet wird.8. The method according to any one of claims 2 to 7, characterized in that that tylose dissolved in water is used as a binder. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß der aus Keramik bestehende Grundkörper mit einem Manganoxidgehalt von mindestens 2 Gewichtsprozenten und mit einem Siliciumdioxidgehalt von mindestens 3 Gewichtsprozenten versehen wird.9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized characterized in that the base body made of ceramic has a manganese oxide content of at least 2 percent by weight and with a silicon dioxide content of at least 3 percent by weight is provided. lo. Verfahren nach ein em oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Maskierungsschicht eine fotoempfindliche Schicht entsprechend der Bereiche des Grundkörpers, die mit der metallischen Schicht bedeckt werden sollen, belichtet und entwickelt wird.lo. Method according to one or more of Claims 1 to 9, characterized characterized in that a photosensitive layer is used as the masking layer the areas of the base body that are to be covered with the metallic layer, exposed and developed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0061010A1 (en) * 1981-03-20 1982-09-29 International Business Machines Corporation Process for forming refractory metal layers on ceramic substrates

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