DE2155056B2 - Verfahren zur herstellung einer tantalnitrid-duennschicht-widerstandsschaltung - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer tantalnitrid-duennschicht-widerstandsschaltungInfo
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- H01C7/18—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material comprising a plurality of layers stacked between terminals
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Tantalnitrid-Dünnschichtwiderstandsschaltung
auf einem isolierenden Substrat mit lokalisierten Goldkontakten, bei dem man auf das Substrat,
gegebenenfalls nach dem Aufbringen einer Tantalpentoxid-Zwischenschicht, eine durchgehende Widerstandsschicht
aus Tantalnitrid sowie eine durchgehende Goldkontaktschicht aufbringt und die aufgebrachten
Schichten anschießend zur Herstellung der Goldkontakte
und der Dünnschicht-Widerstandsschaltung selektiv bis auf das Substrat bzw. iiie Tantalpentoxid-Zwischenschicht
ätzt.
Ein derartiges Verfahren ist aus den britischen Patentschriften 11 30 341 und 11 25 394 bekannt. Die
Herstellung von Dünnschicht-Widerstandsschaltungen, die auf einem Substrat Schichten aus Tantal und/oder
einer Tantalverbindung, wie z. B. dem Oxid oder Nitrid, aufweisen, sind aus der französischen Patentschrift
14 62 496 bereits bekannt. Aus der französischen Patentschrift 15 54 759 ist es ferner bekannt, lokalisierte
Edelmetallkontakte auf eine aus einer Tantalschicht bestehende Schaltung aufzubringen.
Bei Tantalnitrid-Dünnschichtwiderstandsschaltungen, die nach den in den britischen Patentschriften 11 30 341
und 11 25 394 angegebenen Verfahren hergestellt wurden, hat sich jedoch gezeigt, daß der Goldkontakt
nicht ausreichend fest auf der Tantalnitrid-Widerstandsschicht haftet Aus der deutschen Offenlegungsschrift
19 08 394 war es lediglich bekannt, daß die Haftfestigkeit zwischen einer Pd-Schicht und einer NiCr-Widerstandsschicht
durch eine Cr-Zwischenschicht verbessert werden kann. In der deutschen Offenlegungsschrift
18 08 579 wird zwar darauf hingewiesen, daß Tantalschichten üblicherweise mit Goldkontakten kontaktierbar
sind, daraus geht jedoch auch hervor, daß die Haftung zwischen den Goldkontakten und der Tantalschicht
offenbar nicht ausreichend ist, weil darin die Verwendung einer Kupferschicht zwischen diesen
beiden Schichten empfohlen wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art
dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Haftung de; Goldkontaktes auf einer Tantalnitrid-Widerstands
schicht über das bisher erzielbare Ausmaß hinau! verbessert wird, so daß eine technisch problemlose unc
feste Verankerung des aus technischen Gründer erwünschten Goldkontaktes auf der Tantalnitrid
Widerstandsschicht ermöglich wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß man zwischen der Widerstandsschicht aus Tantalni
trid und der Goldkontaktschicht eine durchgehende Schicht aus reinem Tantal in einer Dicke von lOnir
aufbringt und in gleichem Umfange wie die Wider Standsschicht und die Goldkontaktschicht seleltiv ätzt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es durcl· Verwendung einer Tantalhaftschicht möglich, die be
Tantalnitrid-Dünnschichtwiderständen auftretender Haftungsprobleme beim Aufbringen von Goldkontak
ten zu beseitigen, wodurch es möglich ist, auf technisch einfache und wirksame Weise die aus technischer
Gründen erwünschten Goldkontakte problemlos und fest auf der Tantalnitrid- Dünnschichtwiderstandsschichi
zu verankern.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung werden sämtliche Schichten, d. h. die
Tantalnitrid-Widerstandsschicht, die Tantal-Haftschichi
und die Goldkontaktschicht, nacheinander in dem gleichen Vakuumbehälter auf dem Substrat abgeschiede.i.
Dadurch ist es möglich, die Herstellung von Tantalnitrid-Dünnschichtwiderstandsschaltungen weitgehend
zu mechanisieren und eine große Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit in bezug auf das gewünschte
Endprodukt zu erreichen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 bis 4 die verschiedenen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Tantalnitrid-Dünnschichtwiderstandsschaltung
mit Goldkontakten,
F i g. 5 ein Fließdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung und
F i g. 6 und 7 Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Herstellung einer Hybridschaltung
bzw. einer Widerstands-Kondensator-Schaltung (RC-Schaltung).
Die Fig. 1 zeigt eine Dünnschicht-Widerstandsschaltung
mit einem isolierenden Substrat 1, das beispielsweise aus Glas besteht, dessen Oberfläche mit dünnen
Überzügen versehen ist. Diese Überzüge bestehen nacheinander, ausgehend von dem Substrat 1, aus einer
Schicht 2 aus Tantalpentoxid, die das Substrat 1 gegen die später zum Ätzen der darauf aufgebrachten
Schichten verwendeten Reagentien schützen soll. Die Verwendung einer solchen Schutzschicht ist an sich
bekannt und beispielsweise in der französischen Patentschrift 13 17 005 bzw. der ihr entsprechenden
britischen Patentschrift 9 62 015 beschrieben. Die Tantalpentoxidschicht kann durch Kathodenzerstäubung
einer Tantalscheibe in einem Behälter, in dem ein Sauerstoffpartialdruck herrscht, hergestellt werden, wie
dies dem Fachmann an sich bekannt ist. Die zweite, auf dem Substrat 1 abgeschiedene Schicht ist eine
Tantalnitridschicht 3, welche die Widerstandsschicht der Widerstandsschaltung bilden soll. Diese Schicht wird
beispielsweise durch Kathodenzerstäubung von Tantal in einem Behälter, in dem ein Stickstoffpartialdruck
herrscht, erhalten. Wie man sieht, können die Schichten 2 und 3 leicht in dem gleichen Behälter aus demselben
Aufprallscheibchen hergestellt werden, wobei die üblichen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um
lie Reinheit der Gasmedien während der aufeinander-Olgenden
Kathodenzerstäubungen zu gewährleisten. Die Dicke der Schichten 2 und 3 liegt in der
3rößenordnung von 100 nm. Die Schicht 4 ist eine 10 nm dicke Schicht aus reinem Tantal, die beispielswei- S
se nach der gleichen Methode wie die vorhergehenden
Schichten, jedoch in Abwesenheit von aktivem Gas, erhalten wurde. Die Schicht 5 ist eine zusammenhängende
Goldschicht, welche den ohmschen Kontakt mit der Widerstandsschicht 3 herstellen soll. Die Schicht 5 kann
ebenfalls durch Kathodenzerstäubung eines entsprechenden Metallscheibchens in inerter Atmosphäre
erhalten werden. Die Schichten 2,3,4 und 5 stellen die
Gesamtheit der zur Herstellung der Widerstandsschaltung und ihrer Kontakte erforderlichen Schichten dar.
Es ist deshalb nicht mehr nötig, in irgendeinem Stadium der Herstellung der Schaltung das Substrat in einen
Vakuumbehälter einzuführen. Die spatere Abscheidung von Masken und das chemische Ätzen können bei
Atmosphärendruck durchgeführt werden. ic
Fig.2 zeigt schematisch die Ätzung des aus der
Goldschicht 5 vor« F i g. I bestehenden Kontakts. Die Anbringung dieses Kontakts umfaßt eine Folge von
dem Fachmann an sich bekannten Verfahrensschritten, die wie folgt zusammengefaßt werden können: Man
scheidet dort, wo die Kontakte angebracht werden sollen, eine Maske 6 ab, wobei man von einer
zusammenhängenden, auf der gesamten Schicht 5 abgeschiedenen, lichtempfindlichen Harzsci.-icht ausgeht,
die durch einen fotografischen Film belichtet wurde. Die nicht gewünschten Teile der Harzschicht
werden dann auf bekannte Weise entfernt. Die Schicht 5 wird dann mit einem geeigneten Reagens behandelt,
welche die Teile des die Schicht 5 bildenden Metalls, welche nicht durch die Maskierung 6 geschützt sind,
weglöst. Das Reagens soll die Schicht 4 nicht angreifen. In dem vorstehenden Beispiel kann dieses Reagens
Königswasser sein, welches Gold ohne Angriff des Tantals löst. Die Maskierung 6 wird dann auf beliebige
bekannte Weise entfernt und man erhält das schematisch in F i g. 3 dargestellte Gebilde. Die Kontakte sind
mit5i und 52 bezeichnet.
Es folgt dann die Ätzung der gewünschten Widerstandsschicht unter Wiederholung der vorstehend in
bezug auf die Ätzung der Schicht 5 beschriebenen Verfahrensstufen. Mit 7 wird die Maske bezeichnet,
welche die die Widerstandsschaltung bildende Schicht schützen soll. Das zum Angriff verwendete Reagens
wird so gewählt, daß gleichzeitig die Tantalschicht und die Tantalnitridschicht entfernt werden. Zu diesem
Zweck eignet sich ein Gemisch aus Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure. Nach Entfernung der Maske
liegt die Schaltung in der in F i g. 4 dargestellten Form vor. Wie vorstehend angegeben, dient die Schicht
ausschließlich dem Schutz des Substrats 1 während dieses Säureangriffs. Bei Verwendung anderer Regentien
kann sie weggelassen werden. Der Widerstand besteht im wesentlichen somit aus einer in die
Tantalnitridschicht 3 eingeätzten Bahn, die von einer Tantalschicht überlagert ist. Wegen der geringen Dicke
dieser letzteren beeinflußt diese nicht die Stabilität des erhaltenen Widerstandswertes. Im Gegenteil ermöglicht
ihre Anwesenheit eine leichtere Einstellung des Widerstandes der Schaltung auf den gewünschten Wert
nach der Ätzung durch anodische Oxidation der Schicht 4, wie dies in der französischen Patentschrift 12 70
und der französischen Patentschrift 15 54 760 erläutert
Die erfindungsgemäß hergestellten Widerstandsschaltungen besitzen eine sehr gute Qualität der
ohmschen Kontakte 5 sowohl in elektrischer als auch Ία mechanischer Beziehung. In einem besonderen Beispiel
hält ein Golddraht mit einem Durchmesser von 25 Mikrometer der durch Thermokompression an einen
trfindungsgemäß erhaltenen Kontakt angeschweißt wurde, eine Zugspannung von 58;·* N (6 g) aus.
Die F i g. 5 zeigt die verschiedenen Verfahrensstufen der Anbringung ohmscher Kontakte an erfindungsgemäß
hergestellten Dünnschicht-Widerstandsschaltungen. Mit 10 ist die Vorbehandlung des Substrats, z. B.
durch Polieren oder Reinigen angegeben, die bezweckt, daß mindestens eine der Substratoberflächen die für die
Abscheidung dünner Schichten erforderlichen Eigenschaften besitzt. Die nachfolgende Verfahrensstufe 11
besteht in einer Abscheidung der die Dünnschicht-Widerstandsschaltung aufbauenden Schichten auf der
gesamten Oberfläche des Substrats, wobei diese Schichten in der für die spätere Behandlung erforderlichen
Reihenfolge abgeschieden werden; die letzte oberste Schicht besteht aus einem Goldkontaktfilm. Mit
12 ist die Ätzung der Goldschicht bezeichnet, was zur Entfernung des Goldes von der Oberfläche der
Schaltung mit Ausnahme der genauen Kontaktbereiche führt Nach erfolgter Anbringung der Kontakte erfolgt
bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die chemische Ätzung der eigentlichen Widerstandsschaltung.
Diese Verfahrensschritte, die in Fig. 5 mit 13 und 14 bezeich net sind, hängen von der Art der gewünschten
Schaltung ab. Nach Fertigstellung der Schaltung dienen die Kontakte zum Verschweißen der Schaltung mit
äußeren Elementen je nach der beabsichtigten Verwendungsart.
In F i g. 6 ist eine Hybridschaltung dargestellt, die
außer der Dünnschicht-Widerstandsschaltung noch an der Schaltung angebrachte aktive Elemente besitzt. Die
verschiedenen, der Schaltung von F i g. 6 und derjenigen der F i g. 1 bis 4 gemeinsamen Elemente sind mit
gleichen Bezugszeichen versehen. So dient der Kontakt 5i der Schaltung von F i g. 4 der Verbindung der
Widerstandsschaltung mit einem aktiven Element, z. B. einem Transistor, der im wesentlichen aus einem kleinen
Halbleiterbelag, beispielsweise aus Silizium, besteht. Die Schweißverbindung zwischen der Widerstandsschaltung
und dem Transistor 20 erfolgt beispielsweise durch bekannte Legierungsbildung. Die erfindungsgemäße
Verwendung einer Tantalschicht 4 zwischen der Tantalnitridschicht 3 und den Goldkontakten 5t und
ermöglicht eine beträchtliche Verbesserung der Verschweißung des Elementes 20. Tatsächlich zeigt die
Erfahrung, daß in Abwesenheit dieser Haftschicht das Gold nicht ausreichend an dem Tantalnitrid haftet, um
der im Augenblick der Bildung der Gold-Siliziumlegierung ausgeübten Anziehung zu widerstehen. Nahezu die
Gesamtheit des den Kontakt Si bildenden Goldes wird dann von dem Belag 20 absorbiert und dieser wird nichi
mit der Schaltung verschweißt. Die Tantalschicht hall hingegen genügend Gold zurück, um dies zu vermeiden.
F i g. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform eine: erfindungsgemäß hergestellten, Anschlüsse aufweisen
den Widerstandsschaltung, wobei die Schaltung voll ständig aus Dünnfilmen besteht, die jedoch eini
RC-Schaltung bilden. Unter diesen Bedingungen stell der Kontakt 5i der Schaltung von F i g. 4, welche ja nu
Widerstände aufweist, die untere Elektrode eine Dünnfilmkondensators dar. Mit 21 und 22 werden da
Dielektrikum bzw.dieGegenelektrodediesesKondense
tors bezeichnet, die durch die Elektrode 5 mit der Widerstandsschaltung verbunden sind. Die Beläge 21
und 22 werden durch aufeinanderfolgende Abscheidung eines Dielektrikums und eines Leiters durch eine
Maskierung hindurch, beispielsweise durch Kathodenzerstäubung, erhalten.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung einer Tantainitrid-Dünnschicht-Widerstandsschaltung
auf einem isolierenden Substrat mit lokalisierten Goldkontakten, bei
dem man auf das Substrat, gegebenenfalls nach dem Aufbringen einer Tantalpentoxid-Zwischenschicht,
eine durchgehende Widerstandsschicht aus Tantalnitrid sowie eine durchgehende Goldkontaktschicht
aufbringt und die aufgebrachten Schichten anschließend zur Herstellung der Goldkoniakte und der
Dünnschicht-Widerstandsschaltung selektiv bis auf das Substrat bzw. die Tantalpentoxid-Zwischenschicht
ätzt, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen der Widerstandsschicht (3) aus
Tantalnitrid und der Goldhontaktschicht (5) eine durchgehende Schicht (4) aus reinem Tantal in einer
Dicke von 10 nm aufbringt und in gleichem Umfange
wie die Schichten (3) und (5) selektiv ätzt. zo
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man sämtliche Schichten (3, 4, 5)
nacheinander in dem gleichen Vakuumbehälter auf dem Substrat abscheidet.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7039766 | 1970-11-05 | ||
FR7039766A FR2112667A5 (de) | 1970-11-05 | 1970-11-05 |
Publications (3)
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DE2155056A1 DE2155056A1 (de) | 1972-05-10 |
DE2155056B2 true DE2155056B2 (de) | 1977-03-31 |
DE2155056C3 DE2155056C3 (de) | 1977-12-01 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2833919A1 (de) * | 1978-08-02 | 1980-02-14 | Siemens Ag | Elektrische schichtschaltung auf kunststoffolie und herstellungsverfahren |
DE19961180A1 (de) * | 1999-12-18 | 2001-06-28 | Daimler Chrysler Ag | Dünnschichtwiderstand mit hohem Temperaturkoeffizienten als passives Halbleiterbauelement für integrierte Schaltungen und Herstellungsverfahren |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2833919A1 (de) * | 1978-08-02 | 1980-02-14 | Siemens Ag | Elektrische schichtschaltung auf kunststoffolie und herstellungsverfahren |
DE19961180A1 (de) * | 1999-12-18 | 2001-06-28 | Daimler Chrysler Ag | Dünnschichtwiderstand mit hohem Temperaturkoeffizienten als passives Halbleiterbauelement für integrierte Schaltungen und Herstellungsverfahren |
DE19961180C2 (de) * | 1999-12-18 | 2002-02-28 | Daimler Chrysler Ag | Dünnschichtwiderstand mit hohem Temperaturkoeffizienten als passives Halbleiterbauelement für integrierte Schaltungen und Herstellungsverfahren |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1368139A (en) | 1974-09-25 |
DE2155056A1 (de) | 1972-05-10 |
IT942744B (it) | 1973-04-02 |
BE774345A (fr) | 1972-02-14 |
US3793175A (en) | 1974-02-19 |
FR2112667A5 (de) | 1972-06-23 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |