DE2151127A1

DE2151127A1 - Verfahren zum Aufbringen einer Metallschicht

Info

Publication number: DE2151127A1
Application number: DE19712151127
Authority: DE
Inventors: Laff Robert Allan; Coumo Jerome John
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-12-16
Filing date: 1971-10-14
Publication date: 1972-07-13
Also published as: DE2151127B2; FR2117855B1; JPS5539624B1; DE2151127C3; FR2117855A1

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket YO 970 051, YO 970 062

Verfahren zum Aufbringen einer Metallschicht

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Aufbringen einer Metallschicht auf ein Substrat. Bei der Herstellung beispielsweise von monolithischen Schaltkreisen werden Leitungsmuster auf isolierenden Substraten erzeugt. Insbesondere bei der Verwendung schwer schmelzender Metalle treten dabei jedoch Schwierigkeiten auf, da mehrstufige Aufdampfprozesse und ein anschließendes Ätzen mit Hilfe photolithographischer Techniken erforderlich sind. Auch können metallische Leitungen mit einem großen Verhältnis von Höhe zu Breite nicht mit den bekannten Verfahren hergestellt werden. Weiterhin ist beim überziehen von bestimmten Strukturen mit einem Metall nicht sichergestellt, daß diese Strukturen vollständig abgedeckt werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum selektiven Aufbringen von Metallschichten auf ein Substrat anzugeben, das einfacher ist und bei speziellen Anforderungen bessere überzüge liefert als bekannte Verfahren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Substrat mit einem schützenden überzug in einer dem Muster der aufzubringenden Me-

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tallschicht entsprechenden Anordnung versehen wird und daß anschließend mindestens eine gasförmige Verbindung des aufzubringenden Metalls und ein diese Verbindung reduzierendes Gas über das Substrat geleitet werden, wobei durch die Reduktion das Metall freigesetzt wird und sich auf dem schützenden Überzug niederschlägt und das unbedeckte Substrat abgetragen wird. Vorzugsweise wird als reduzierendes Gas Wasserstoff verwendet. Beim Aufbringen von Schichten aus schwer schmelzenden Metallen erfolgt vorzugsweise das Abtragen des Substrats durch die gasförmige Verbindung des aufzubringenden Metalls und ein bei deren Reduktion entstehendes gasförmiges Nebenprodukt. Solche Metalle " sind beispielsweise Wolfram, Molybdän, Tantal, Hafnium, Zirkonium, Rhenium oder Silicium. Der schützende Überzug wird durch die gasförmige Verbindung des Metalls und durch das bei der Reduktion entstehende Nebenprodukt nicht angegriffen. Auf ihm kann sich daher das freigesetzte Metall niederschlagen.

Wenn Metalle, wie z. B. Kupfer, Silber, Gold, Aluminium oder Chrom, auf ein Substrat aufgebracht werden sollen, dann wirken die gasförmige Metallverbindung und das bei der Reduktion gebildete Nebenprodukt nicht unterschiedlich auf das Substrat und den teilweise das Substrat bedeckenden, schützenden Überzug ein. Es würde somit sowohl auf dem Substrat als auch auf dem Überzug eine durch die Reduktion gebildete Metallschicht entstehen. Ein selektives Aufbringen wird hier jedoch dadurch erreicht, daß zusammen mit der gasförmigen Verbindung des Metalls und dem diese Verbindung reduzierenden Gas ein weiteres, mit dem Substratmaterial chemisch reagierendes Gas über das Substrat geleitet wird, durch das das Substrat abgetragen wird und das einen Niederschlag auf dem Substrat verhindert. Für dieses Gas wird vorteilhaft Fluorwasserstoff, Chlorwasserstoff, Schwefelhexafluorid .oder Schwefelhexachlorid verwendet.

Es werden vorzugsweise Metalle aufgebracht, die eine gasförmige Verbindung oder eine Verbindung mit relativ hohem Dampfdruck im Bereich zwischen Raumtemperatur und 700 C bilden. Für das Sub-

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strat kann ein Natronkalkglas, Borosilicatglas, Aluminiumborosilicatglas, Aluminiumphosphorsilicatglas oder Phosphorsilicatglas verwendet werden. Es wird vorteilhaft ein schützender Überzug aus Chrom, Wolfram, Molybdän, Kupfer, Aluminium, Siliciumdioxyd, Silicium, Aluminiumoxyd, Siliciumnitrid oder zusammengesetzten Schichten aus Chrom-Kupfer oder Chrom-Kupfer-Chrom gewählt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

nach der Erfindung, bei dem nur die gasförmige Metallverbindung und das reduzierende Gas über das Substrat geleitet werden,

Fig. 2 eine Einrichtung, in der zusätzlich ein mit dem

Substratmaterial reagierendes Gas über das Substrat geleitet wird,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das teilweise mit dem

schützenden überzug bedeckte Substrat,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Substrat nach dem

selektiven Aufbringen einer Metallschicht,

Fig. 5 die perspektivische Ansicht einer mit einer Metallschicht zu überziehenden Struktur auf einem Substrat,

Fig. 6 die Anordnung gemäß Fig. 5 nach dem Herstellen

des Metallüberzuges,

Fig. 7 die perspektivische Ansicht einer Anordnung, auf

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der an vorgegebenen Stellen eine Metallschicht aufzuwachsen ist,

Fig. 8 die Anordnung gemäß Fig. 7 nach dem Aufwachsen

der Metallschicht,

Fig. 9 die Darstellung verschiedener Konzentrationen

in dem Gasgemisch in der Nähe des Substrats und

Fig. 10 die schematische Darstellung der Abtragung des

Substrats an den Seiten der schützenden Schicht.

Im Gegensatz zu den bekannten Aufdampfverfahren, bei denen sich das Metall überall dort niederschlägt, wo die thermische Aktivierungsenergie überschritten ist, setzt sich bei dem vorliegenden Verfahren das Metall nur an vorbestimmten Stellen ab, während an den übrigen Stellen eine Abtragung des Substratmaterials stattfindet. Dies rührt daher, daß die unterschiedlichen Oberflächen gegenüber der darübergeleiteten Gasmischung chemisch verschieden reagieren.

In der Fig. 1 ist eine Einrichtung zum selektiven Aufbringen von Wolfram auf eine Substratoberfläche dargestellt. Wolfram ist wegen seiner hohen Schmelztemperatur, seiner hohen Rekristallisationstemperatur, seinem niedrigen elektrischen Widerstand, seiner die Diffusion von Edelmetallen einschränkender Eigenschaften und seines geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ein begehrtes Fabrikationsmaterial. Das hier beschriebene Verfahren zum Niederschlagen von Wolfram mit Hilfe der Wasserstoffreduktion von Wolframhexafluorid besitzt mehrere Vorteile, z. B. eine große Niederschlagsgeschwindigkeit, geringe Prozeßtemperaturen, Niederschläge hoher Reinheit und die Bildung von ausschließlich gasförmigen Nebenprodukten. Die so erhaltenen Wolframschichten wurden bei einer Vielzahl von verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten erprobt, so beispielsweise bei Wolframtiegeln für die Herstellung von Einkristallen.

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Die Einrichtung nach Fig. 1 enthält einen Behälter 10 aus korrosionsfestem Stahl, der als Quelle für vorgereinigten Wasserstoff dient. Der Wasserstoff strömt über Palladiumwindungen, die durch den Block 12 dargestellt sind, durch ein molekulares Sieb 14, ein Ventil 16 sowie durch einen Durchflußmesser 18 in eine Mischkammer 20 aus korrosionsfestem Stahl.

Ein Behälter 22, ebenfalls aus rostfreiem Stahl, enthält Wolframhexafluoridgas. Dieses wird über ein geeichtes Ventil 24 in die Mischkammer 20 geführt. Die Mischung aus Wasserstoff und Wolframhexafluorid passiert einen Balg 26 und gelangt in ein Reaktionsgefäß 28 aus Quarz, das durch eine Hochfrequenzwicklung 30 beheizt wird. Die das Reaktionsgefäß 28 verlassenden Gase werden durch einige Meter einer gewundenen Rohranlage 29 geführt, damit eine Rückdiffusion von Gasen aus der Umgebung verhindert wird, und dann über einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Abzug abgeführt. Als Sicherheitsmaßnahme kann im Abzug ein Druckabfall vorgesehen sein, so daß im Falle eines Versagens des Abzugs dieser mit Stickstoff durchflutet wird. Das Wolframhexafluorid ist von hoher Reinheit und wird in vorgereinigten, korrosionsfesten Stahlbehältern aufbewahrt, die in Wasserstoff erhitzt und einer Leckuntersuchung mit Helium unterzogen wurden.

Die Substrate im Reaktionsgefäß haben die Form flacher Scheiben und sind aus Borosilicatglas, Natronkalkglas oder einem ähnlichen Glas hergestellt. Auf diesen wird ein gemusterter Schutzüberzug 34 niedergeschlagen oder mit Hilfe photolithographischer Techniken hergestellt. Vor dem Aufbringen dieses Überzuges werden die Substrate in einem Ultraschallbad gereinigt und dann in heiße Schwefelsäurelösung gebracht. Sie werden anschließend in de-ionisiertem Wasser, Alkohol und Freondampf gespült. Die gemusterten Überzüge 34 auf den Substraten können beispielsweise durch Elektronenstrahlverdampfung oder Kathodenzerstäubung hergestellt werden. Die so vorbereiteten Substrate werden auf einem mit Wolfram überzogenen Graphitträger 36 untergebracht, der auf einem nichtdargestellten Quarzschlitten geführt werden kann. Die Einrich-

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tung wird vor Inbetriebnahme vorzugsweise für eine Stunde in Wasserstoff gereinigt, wobei der Wasserstoffstrom 15 Liter pro Minute beträgt. Der Graphitträger 36 wird durch induktive Beheizung auf 400 C gebracht, wobei die Temperatur mit Hilfe eines Thermoelementes, das in einer Vertiefung des Graphitträgers untergebracht ist, ermittelt wird. Etwa 10 Minuten nachdem diese Temperatur von 400 °C erreicht ist, wird das Wolframhexafluorid in das System gegeben.

Die gemusterten Überzüge 34 auf den Substraten können aus Chrom, Molybdän, Wolfram, Kupfer, Aluminium, Silicium, Siliciumdioxyd, Siliciumnitrid, Alumiumoxyd oder Schichten aus Kupfer-Chrom oder Chrom-Kupfer-Chrom bestehen. Das aus dem Wolframhexafluorid freigesetzte Wolfram schlägt sich nur auf diesen Überzügen nieder, während die Substrate selbst an ihren Oberflächen geätzt werden.

Fig. 2 zeigt eine weitere Einrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens. Diese Einrichtung besitzt einen Einlaß für Wasserstoff und einen Einlaß für Fluorwasserstoff oder Schwefelhexafluorid. Zur Erfassung der einströmenden Gasmengen sind zwei Durchflußmesser 50 und 52 vorgesehen. Die Gase werden zu einem Reaktionsgefäß 54 geleitet, das von einer Hochfrequenzwicklung beheizt werden kann. Innerhalb des Reaktionsgefässes befindet sich ein Graphitträger 18, auf dem ein mit einem gemusterten überzug versehenes Substrat 20 aus einem geeigneten Glas, wie beispielsweise Borosilicatglas oder Natronkalkglas, angeordnet ist. Das Material des gemusterten Überzugs auf dem Substrat 20 ist beispielsweise Chrom, Wolfram, Molybdän, Kupfer, Aluminium, Silicium, Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd oder Siliciumnitrid. Es können auch geschichtete Überzüge verwendet werden, die beispielsweise aus Chrom-Kupfer oder Chrom-Kupfer-Chrom bestehen.

Die Quelle für die gasförmige Metallverbindung ist in einem Gefäß 62 enthalten. In diesem Gefäß befindet sich beispielsweise Kupferhexafluoracetylaceton, eine bei niedrigen Temperaturen gasförmige Kupferverbindung. Das Gefäß 62 ist in einer Kammer 64

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angeordnet, die in nicht gezeigter Weise auf eine Temperatur von 130 bis 150 C aufgeheizt wird. Um eine ausgeglichene Wärmeverteilung in der Kammer 64 zu erhalten, ist ein Propeller 66 vorgesehen. Argon oder ein anderes geeignetes inertes Gas wird in das Gefäß 62 geführt und dient so als Trägergas für die Kupferverbindung. Die aus dem Reaktionsgefäß 54 austretenden Gase werden zu einem nicht gezeigten, mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Abzug geleitet.

Das Kupferhexafluoracetylaceton wird vorzugsweise auf einer Temperatur im Bereich 130 bis 150 C gehalten. Die Menge des eingeführten Argons oder eines entsprechenden inerten Gases liegt zwischen 100 und 1000 cm pro Minute. Das Volumenverhältnis von Fluorwasserstoff und Wasserstoff liegt bei etwa 0,01 bis 0,1. Typische Werte sind 1 Liter Fluorwasserstoff pro Minute und 10 Liter Wasserstoff pro Minute.

In dem Reaktionsgefäß 54 wird die gasförmige Metallverbindung, d. h. das Kupferhexafluoracetylaceton, durch Wasserstoff reduziert, so daß Kupfer entsteht, das sich auf dem gemusterten Überzug auf dem Substrat 60 niederschlägt. Der Fluorwässerstoff bzw. das Schwefelhexafluorid reagieren mit den freiliegenden Oberflächen des Substrats, wodurch hier kein Kupferniederschlag stattfindet, sondern das Substrat geätzt wird. Das Material des Überzugs auf dem Substrat dagegen reagiert mit dem Fluorwasserstoff oder dem Schwefelhexafluorid nicht oder nur unwesentlich. Anstelle des Fluorwasserstoffs oder eines Fluorids lasssen sich vorteilhaft auch Chlorwasserstoff oder ein Chlorid zum Ätzen des Substrats verwenden.

Fig. 3 zeigt ein Substrat 32, das zum Teil mit einem schützenden Überzug 34 bedeckt ist. In der Fig. 4 ist dieses Substrat nach dem Aufbringen einer Metallschicht 40 in der beschriebenen Weise dargestellt. Das Metall wird lediglich auf dem Überzug 34 niedergeschlagen, während die restliche Oberfläche des Substrats 32 abgetragen wird.

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Wenn Glas nach, einem der bekannten Verfahren geätzt wird, dann tritt gewöhnlich bei relativ großen Ätztiefen eine Unterhöhlung auf. Wenn jedoch das hier beschriebene Verfahren durchgeführt und anschließend das aufgebrachte Metall mit dem darunterliegenden überzug entfernt wird, dann erhält man ein mit dem Muster des Überzugs übereinstimmendes Ätzmuster im Substrat. Zur Entfernung von beispielsweise niedergeschlagenem Kupfer kann Salpetersäure und zur Entfernung des schützenden Überzuges, beispielsweise aus Wolfram, kann eine KOH, K_Fe^(CN_ß)-Lösung verwendet werden. Die Breite der nicht geätzten Stellen des Substrates ist in Ätzrichtung relativ konstant. So wurden beispielsweise Stellen von 600 um Größe bis zu einer Tiefe von 21 um geätzt, wobei nur W eine geringe Änderung des Durchmessers und der Form erfolgte. Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt ist die Ätzgeschwindigkeit bei diesem Verfahren. So wurden Ätzgeschwindigkeiten von etwa 5 bis 10 um pro Minute erreicht.

Es kann zwischen zwei Arten des Niederschiagens, dem überziehen und dem Aufwachsen, unterschieden werden.

Beim überziehen besitzt die zu beschichtende Struktur eine dreidimensionale Form. Eine derartige Anordnung zeigt die Fig. 5, in der Kupfer-Chrom-Übertragungsleitungen 42 auf einem Substrat 32 aus Borosilicatglas angeordnet sind. Fig. 6 zeigt die gleiche fc Anordnung nach dem BeschichtungsVorgang. Als Beschichtungsmaterial wurde Wolfram verwendet, das durch Reduktion von Wolframhexafluorid gewonnen wurde. Die Wolframschichten überdecken die übertragungsleitungen 42 vollständig, wobei zwischen den einzelnen Leitungen keine Metallablagerung stattfand, sondern hier das Substrat chemisch abgetragen wurde.

Das Aufwachsen unterscheidet sich von dem überziehen dadurch, daß die zu beschichtende Fläche eben, d. h. im wesentlichen zweidimensional ist, aus der dann eine dreidimensionale Struktur gebildet wird. Solche dreidimensionalen Strukturen können auf einem Substrat mit Hilfe eines gemusterten dünnen Films selektiv aufge-

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wachsen werden. Die Fig. 7 zeigt ein Substrat 32, das zum Teil mit einem dünnen, schützenden Überzug 46 versehen ist. Auf diesem Überzug wird das Metall selektiv aufgewachsen. Fig. 8 zeigt das Substrat nach dem Aufwachsvorgang. Auf diese Weise kann ein dünner Film mit einer Dicke von wenigen 100 S in eine Schicht 48 mit mehreren pm Dicke umgewandelt werden, wobei sich die Breite in der Aufwachsrichtung nur wenig ändert.

In der Tabelle I sind einige Ergebnisse dargestellt, die beim überziehen von elektrischen übertragungsleitungen erzielt wurden. Als Leitungen wurden Schichten aus Chrom-Kupfer oder Chrom-Kupfer-Chrom von jeweils insgesamt 10 um Dicke verwendet. Diese wurden auf ein Substrat aus Borosilicatglas mit einer Dicke von 25 pn aufgebracht. Dieses Substrat wiederum wurde auf einer Unterlage aus Aluminiumoxyd befestigt. Es wird darauf hingewiesen, daß sich die totale Dickenänderung sowohl aus der Ablagerung des Metalls, das im vorliegenden Fall Wolfram ist, und der Abtragung des Glassubstrates ergibt.

TABELLE I

Beispiel Anfangs- End- Dicken- Substrat- Zeit Niederschlagsdicke dicke änderung temp. geschwindigk.

ΓΗ ΓΗ IM [^ocj

1	10,5	16,5	6,0	400	3	200
2	π	24,4	16,9	405	5	200
3	η	19,6	9,1	400	1	200-400
4	η	15,3	4,8	390	2	150
5	Il	19,9	8,4	398	4	150
6	looo 8	24,7	24,7	420	12	50

Die Temperatur im Reaktionsgefäß liegt vorteilhaft in den Bereichen zwischen Raumtemperatur und 700 ⁰C. Bei der Bildung von Wolfram aus Wolframhexafluorid liegt das Mengenverhältnis dieses Glases zu Wasserstoff vorzugsweise zwischen 0,0001 und 0,2. Geeignete

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Durchflußraten sind beispielsweise 0,3 Liter Wolframhexafluorid pro Minute und 15 Liter Wasserstoff pro Minute.

Die Metallschichten werden auf sehr dünnen Filmen niedergeschlagen, die in einem durch photolithographische Techniken hergestellten Muster auf einem Substrat aufgebracht sind. Solche Überzüge mit einer Dicke von nur 50 Ä waren ausreichend, um darauf beispielsweise eine Schicht aus Wolfram aufwachsen zu lassen. Die folgende Tabelle II zeigt die Materialien, die als Unterlagen für aufgewachsene Wolframfilme mit Dicken im Bereich von 0,1 bis 50 um verwendet wurden.

TABELL E II

Material Dicke des Art des Aufbringens Dicke des nieder-Materials des Materials geschl. Wolframs

Cr 50 S Elektronenstrahlverdampfg. 4 um

Kathodenzerstäubung

Al 2000 8 Aufdampfen 4 pm

Mo 1000 8 Kathodenzerstäubung 4 pm

W 50 S Elektronenstrahlverdampfg. 3 bis 6 pm

Kathodenzerstäubung

Al₂O 750 S Kathodenzerstäubung 2 bis 4 pn

SiO_ 1500 £ Kathodenzerstäubung 1,5 um

Cr-Cu 1500 A Elektronenstrahlverdampfg. 2 bis 10 um

Der aus den genannten Materialien bestehende Überzug stellt eine schützende Schicht auf dem Substrat gegenüber den Angriffen des Fluorwasserstoffs oder der Fluoride bzw. Chloride dar. Bei der Verwendung von Wolframhexafluorid und Wasserstoff als Ausgangsstoffe bildet sich der Fluorwasserstoff gemäß folgender Reaktion:

WF,- + + 3H- +-*- W + 6HF .+

Die schützenden Materialien werden durch den Fluorwasserstoff und das Fluorid entweder nicht oder nur sehr wenig angegriffen, so daß sich genügend Wolfram auf diesen Materialien ablagern kann.

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Das Substrat selbst, d. h. die freiliegenden Oberflächen des Glassubstrates, werden dagegen viel stärker durch den Fluorwasserstoff und das Metallfluorid angegriffen.

Die folgende Tabelle zeigt die Zusammensetzung verschiedener Substratmaterialien. Es wird unterschieden zwischen weichen und harten Gläsern. Weiches Glas, das auch als Natronkalkglas bezeichnet wird, setzt sich im wesentlichen aus SiO₉ und Na₉O zusammen. Harte Gläser der Borosilicatgruppe sind gewöhnlich aus SiO₉ und B₉O-zusammengesetzt. Zusätze von Aluminium und Barium bestimmen oft die Eigenschaften dieser Gläser. Der Siliciumdioxydgehalt bei beiden Glasarten geht bis zu 70 Gewichtsprozent. Die große Ätzbarkeit des Siliciumdioxyds in diesen Gläsern rührt daher, daß ein Auslaugen des Glases an der Oberfläche infolge der größeren Reaktionsfähigkeit der anderen Bestandteile des Glases stattfindet, so daß ein offenes Netzwerk aus Siliciumdioxyd entsteht, das leicht angreifbar ist.

TABELLE III Klasse Typ SiO₃ Na₃O K₃O CaO MgO B₃O₃ Al₃O₃ BaO

Weiches Natron- 70,1 16,8 0,3 5,4 3,6 0,8 2,58 Glas kalk

Hartes Boro- 65,5 4,3 3,1 1,0 - 16,0 5,5 2,5

Glas silicat _7OO _ O5O1O2 28O 11 L* O

50,2 - 13,8 10,7 25,0

Das Aufwachsen des Metalls wird durch die verschiedenen Verfahrensgrößen, wie Wasserstoff, Durchflußmenge, Aufwachsgeschwindigkeit und Substrattemperatur beeinflußt. Die Fig. 9 zeigt dies für das Aufwachsen von Wolfram. Es sind dort die Wolframhexafluorid- und die Fluorwasserstoff-Konzentration über einem Teil des Substrats aufgetragen. In der Mitte auf dem Substrat befindet sich ein schützender überzug. Durch den Niederschlag des Wolframs auf diesem Überzug sinkt die Wolframhexafluorid-Konzen-

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tration hier stark ab. Gleichzeitig tritt hier ein starker Anstieg der Fluorwasserstoff-Konzentration auf, da dieses Gas ein Nebenprodukt der Reduktion von Wolframhexafluorid ist. Die besonders intensive Abtragung des Substrats neben den schützenden Überzügen ist eine Folge dieser hohen Fluorwasserstoff-Konzentration. Die Fig. 10 zeigt die Oberfläche eines Substrates aus Borosilicatglas nach dem selektiven Aufbringen von Wolfram an der mit 1 gekennzeichneten Stelle. Die in dieser Figur verwendeten Ziffern entsprechen den Positionsnummern der folgenden Tabelle. Der Position 3 ist die Stelle im Substrat mit der größten Abtragung zugeordnet.

TABELLE IV

	Röntgenstrahlenintensität X 1000	W	F	0,3
Position	Si	128,0	0,3
1	0,3	126,0	0,6
2	1,3	1,0	13,0
3	40,3	15,0	4,5
4	11,0	4,5
5	35,0

Die gute Selektivität beim Aufwachsen des Metalls wird durch die scharfe Grenzlinie zwischen den Aufwachsgebieten und dem geätzten Substrat erreicht.

Das Überziehen von Metalleitungen kann bei der Herstellung elektronischer Schaltkreise vorteilhaft durchgeführt werden. Beispielsweise kann es dazu dienen, die Materialwanderung von Metallen zu verhindern, die Korrosion der Leitungen zu vermindern, thermische Ausdehnungskoeffizienten anzugleichen, den Leitungen eine größere Härte oder verbesserte Adhäsion zu geben sowie gegen chemische Einflüsse oder eine Diffusion zu schützen.

Im folgenden werden einige typische Anwendungsbeispiele des Ver-Docket YO 970 051, YO 970 062 209829/0844

fahrens beschrieben:

1) Selektives Aufbringen von Wolfram auf ein Substrat aus Borosilicatglas.

a) Aufbringen des Glases auf eine Aluminiumoxydunterlage.

b) Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd, Silicium, Siliciumnitrid oder ein anderes geeignetes Schutzmaterial wird in einem Muster auf das Glas aufgebracht.

c) Wolfram wird durch Reduktion von Wolframhexafluorid mit Wasserstoff auf dem Schutzmaterial niedergeschlagen.

2) überziehen von Metall-Leitungen.

a) Aufbringen von Borosilicatglas auf eine Aluminiümoxydunterlage.

b) Aufbringen von Chrom-Kupfer-Schichten oder anderem Schutzmaterial auf die Glasoberfläche.

c) Selektives Aufbringen von Photolack auf das Schutzmaterial.

d) Selektives Entfernen des Schutzmaterials durch Galvanoplastik.

e) Entfernen des Photolacks.

f) Selektives Aufbringen von Wolfram durch Wasserstoffreduktion von Wolframhexafluorid auf das Schutzmaterial.

3). Das gleiche Verfahren wie bei 2) , jedoch erfolgt das selektive Entfernen des Schutzmaterials durch Ätzen.

A). Verwendung von teilweise gebranntem Borosilicatglas als Subtratoberflache.

a) wie bei 1), 2) und 3).

b) Auffüllen mit Glas und teilweises Brennen.

c) Selektives Aufbringen eines Schutzüberzuges auf das teilweise gebrannte Glas.

d) Selektives Aufbringen von Wolfram.

e) Entfernen des nicht abgeätzten, aufgefüllten Glases und weiteres Brennen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum selektiven Aufbringen einer Metallschicht auf ein Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit einem schützenden Überzug in einer dem Muster der aufzubringenden Metallschicht entsprechenden Anordnung versehen wird und daß anschließend mindestens eine gasförmige Verbindung des aufzubringenden Metalls und ein diese Verbindung reduzierendes Gas über das Substrat geleitet werden, wobei durch die Reduktion das Metall freigesetzt ^ wird und sich auf dem schützenden Überzug niederschlägt

und das unbedeckte Substrat abgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als reduzierendes Gas Wasserstoff verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtragen des Substrats durch die gasförmige Verbindung des aufzubringenden Metalls und ein bei dessen Reduktion entstehendes gasförmiges Nebenprodukt erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als aufzubringendes Metall Wolfram,

ψ Molybdän, Tantal, Hafnium, Zirkonium, Rhenium oder Silicium gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmige Verbindung ein Fluorid oder ein Chlorid des aufzubringenden Metalls verwendet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmige Verbindung Wolframhexafluorid verwendet wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein mit dem Substratmaterial chemisch reagierendes Gas über das Substrat geleitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als mit dem Substratmaterial reagierendes Gas Fluorwasserstoff, Chlorwasserstoff, Schwefelhexafluorid oder Schwefelhexachlorid verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als aufzubringendes Metall Kupfer und als dessen gasförmige Verbindung Kupferhexafluoracetylaceton verwendet werden und daß die Reduktion dieser Verbindung bei 130 bis 150 ⁰C erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall aufgebracht wird, das eine gasförmige Verbindung oder eine Verbindung mit relativ hohem Dampfdruck im Bereich zwischen Raumtemperatur und 700 °C bildet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat aus Natronkalkglas, Borosilicatglas, Aluminiumborosilicatglas, Aluminiumphosphorsilicatglas oder Phosphorsilicatglas verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein schützender Überzug aus Chrom, Wolfram, Molybdän, Kupfer, Aluminium, Siliciumdioxyd, Silicium, Aluminiumoxyd, Siliciumnitrid oder zusammengesetzten Schichten aus Chrom-Kupfer oder Chrom-Kupfer-Chrom verwendet wird.

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