DE2402720A1 - Forming electric connections on electric circuits - by depositing a metal layer, anodically oxidising esp. its edges to cover any protrusions, and applying an outer insulating coating - Google Patents
Forming electric connections on electric circuits - by depositing a metal layer, anodically oxidising esp. its edges to cover any protrusions, and applying an outer insulating coatingInfo
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Abstract
Description
Isolierverfahren üjr elektrische Schaltungs-Leitangszüge Die Erfindung betrifft ein Isolierverfahren für elektrische Schaltungs-Leitungszüge, insbesondere für mehrere gestapelte bzw. aufeinanderliegende Schaltungen mit Leitungszügen. Isolation method for electrical circuit conductors The invention relates to an insulation method for electrical circuit line runs, in particular for several stacked or one on top of the other circuits with cable runs.
Wenn auf einem Substrat wie einer Aluminiumoxidplatte oder einer Siliziumscheibe ein Leitungszug gebildet werden soll, wird als Leiter ein Metall auf die gesamte Oberfläche des Substrats oder der Scheibe aufgebracht durch Aufdampfen im Vakuum, Zerstäuben, chemisches Aufdampfen oder galvanisches Niederschlagen; die niedergeschlagene Metallschicht wird mit einem Photolack bedeckt, dieser wird belichtet zur Bildung einer ätzbeständigen Photoschablone bzw. Lichtmaske der zu bildenden Schaltungs-Leitungszüge, und anschließend wird das belichtete niedergeschlagene Metall mit einem geeigneten Ätzmittel entfernt. Bei diesem Ätzvorgang ist es unvermeidlich, daß in Randflächen der Leitungszüge Unregelmäßigkeiten auftreten infolge der tristallstruktur oder des Niederschlagszustandes der Leitungsziige. Wegen dieser Unregelmäßigkeiten wird die darauf aufgebrachte Isolierschicht häufig von Vorsprüngen durchdrungen, oder die Isolierschicht. wird nur auf die Bodenflächen von Vertiefungen aufgebracht und verhindert die Bildung eines Isolierfilms gleichmäßiger Dicke. Wenn daher auf dem Isolierfilm weitere Leitungsz1.ige gebildet werden, tritt manchmal zwischen den oberen und den unteren Leitungszügen ein elektrischer #urzschluß auf. Insbesondere ist es bei einer integrierten S#haItung, bei der, Leitungszwige übereinanderliegend vorgesehen sind, unvermeidlich, die Randflächen der unteren Leitungszüge zu verwenden. Die Fehler des Isolierfilms in den Randflächen stellen daher ein schwerviegendes Problem dar.When on a substrate such as an alumina plate or a silicon wafer If a cable run is to be formed, a metal is applied to the entire conductor as a conductor Surface of the substrate or the disc applied by vapor deposition in a vacuum, Sputtering, chemical vapor deposition or galvanic Knock down; the deposited metal layer is covered with a photoresist, this becomes exposed to form an etch-resistant photo stencil or light mask of the zu forming circuit conductors, and then the exposed is deposited Metal removed with a suitable etchant. In this etching process it is inevitable that irregularities occur in the edge surfaces of the cable runs due to the tristallstruktur or the state of precipitation on the lines. Because of these irregularities the applied insulating layer is often penetrated by protrusions, or the insulating layer. is only applied to the bottom of wells and prevents the formation of an insulating film of uniform thickness. If therefore on further line cells are formed in the insulating film sometimes occurs between an electrical short circuit on the upper and lower cable runs. In particular It is the case with an integrated S # holding, with the, line branches lying on top of each other are provided, inevitably to use the edge surfaces of the lower cable runs. The defects of the insulating film in the edge surfaces are therefore serious ones Problem.
Wenn der Isoliernilm durch Aufdampfen im Vakuum oder Zerstäuben niedergeschlagen wird, ist es schwierig, den Isolierfilm auf den Randflächen niederzuschlagen, da diese relativ zu den Flugbahnen der Atome oder Molek;ll des Isolierfilms schräg verlaufen oder davor geschützt sind, so daß die Dicke des Isolierfilms kaum einen vorgegebenen Wert annimmt. Es ist daher erforderlich, die Verdampfungs- oder Zerstäubungszeit zu verlängern, wodurch sich die Herstellungskosten der elektrischen Schaltungs-Leitungszüge erhöhen.When the insulating film is deposited by vacuum vapor deposition or sputtering becomes, it is difficult to deposit the insulating film on the peripheral surfaces because these are inclined relative to the trajectories of the atoms or molecules of the insulating film run or are protected from it, so that the thickness of the insulating film is hardly any assumes the specified value. It is therefore necessary to adjust the evaporation or atomization time to lengthen, thereby increasing the manufacturing cost of the electric circuit wiring raise.
Auf gabe der Erfindung ist die Schaffung eines Isolierverfahrens für elektrische Schaltungs-Leitungszüge, durch das selbst ein dünner Isolierfilm eine hinreichend hohe Durchbruchspannung erhält; dabei soll der Isolierfilm sehr gute Isoliereigenschaften aufweisen, und das Auftreten von Fehlern des Isolierfilms infolge von Unregelmäßigkeiten in Randflächen der Leitungszüge soll verhindert werden.The task of the invention is to create an isolation method for electrical circuit lines through which even a thin insulating film has a sufficiently high breakdown voltage receives; the insulating film should have very good insulating properties, and the occurrence of defects in the insulating film as a result of irregularities in the edge surfaces of the cable runs should be prevented.
Gemäß der Erfindung wird wenigstens auf Randflächen der auf einem Substrat gebildeten Leitungszüge durch anodische Oxidation ein Oxidfilm geformt, auf den zum Isolieren des Leitungszuges ein Isolierfilm aufgebracht wird.According to the invention is at least on edge surfaces on one Substrate formed conductor runs formed by anodic oxidation an oxide film, to which an insulating film is applied to insulate the line run.
Durch die Erfindung wird also ein Isolierverfahren für elektrische Schaltungs-Leitungszüge angegeben, bei dem bestimmte Leitungsz;ige aus anodisch oxidierbarem Metall- auf einem Substrat geformt werden; Randflächen der Leitungszüge werden anodisch oxidiert zur Bildung eines isolierenden Oxidfilms; und auf dem Oxidfilm wird ein Isolierfilm gebildet, wodurch die Randflächen geglättet und Fehler wie z. B. Nadellöcher in dem Isolierfilm beseitigt werden.The invention thus provides an insulation method for electrical Circuit cable runs specified, in which certain cable runs from anodic oxidizable metal being molded on a substrate; Edge surfaces of the cable runs are anodized to form an insulating oxide film; and on the oxide film an insulating film is formed, thereby smoothing the edge surfaces and making defects like z. B. pinholes in the insulating film can be eliminated.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen bereits entwickelten Schaltungs-Leitungszug; Fig. 2 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schaltungs-Leitungszug; Fig. 3 einen Querschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Schaltungs-Leitungszug; Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Endabschnitts eines bereits entwickelten Schaltungs-Leitungszuges; Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Leitungszuges, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren getestet wird; Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI von Fig. 5; Fig. 7 Leckstrom-Spannungskennlinien-Kurven von bereits entwickelten und erfindungsgemäß hergestellten Schaltungs-Leitunszgen; Fig. 8 Leckstromdichte-Speisespannungskennlinien-Kurven verschiedener Leitungszüge; Fig. 9 Leistungskurven von bereits entwickelten und gemäß der Erfindung hergestellten Schaltungs-Leitungszügen.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. The figures show: FIG. 1 a cross section through a circuit line that has already been developed; FIG. 2 shows a cross section through a circuit line according to the invention; FIG. Fig. 3 shows a cross section through a further circuit line according to the invention; 4 is an enlarged perspective view of an end portion of an already developed circuit wiring harness; Fig. 5 is a perspective View of a cable run with which the method according to the invention is tested; Fig. 6 shows a cross section along the line VI-VI of Fig. 5; Fig. 7 Leakage current-voltage characteristic curves of circuit lines already developed and manufactured according to the invention; 8 shows leakage current density versus supply voltage characteristic curves of various line runs; Fig. 9 performance curves of already developed and manufactured according to the invention Circuit cables.
Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung dadurch chrakterisiert, daß die Randabschnitte eines Leitungszuges, auf denen ein Isolierfilm gebildet wird, durch anodische Oxidation erhalten werden. Für diesen anodischen Niederschlag gemäß der Erfindung brauchbare Metalle sind Aluminium, Titan, Tantal und Magnesium, wobei Aluminium und Tantal bevorzugt verwendet werden, da mit ihnen anodische Oxidationsfilme mit guten Isoliereigenschaften erhalten werden können.As already mentioned, the invention is characterized in that the edge portions of a cable run on which an insulating film is formed, can be obtained by anodic oxidation. For this anodic precipitate according to Metals useful in the invention are aluminum, titanium, tantalum and magnesium, where Aluminum and tantalum are preferably used, as anodic oxidation films with them with good insulating properties can be obtained.
Als Isolierstoff ist jeder Werkstoff mit einem spezifischen 10 11 Widerstand von 1010-1011#cm oder mehr geeignet, der Kathodenzerstäubung, Aufdampfen im Vakuum, galvanischer Zerstäubung oder chemischem Aufdampfen unterworfen werden kann. Geeignet sind beispielsweise Siliziumdioxid, Siliziummonoxid, Aluminiumoxid, Glas und Siliziumnitrid.As an insulating material, each material has a specific 10 11 Resistance of 1010-1011 # cm or more suitable of sputtering, vapor deposition be subjected to vacuum, galvanic sputtering or chemical vapor deposition can. For example, silicon dioxide, silicon monoxide, aluminum oxide, Glass and silicon nitride.
Als Substrat für die zu bildenden Schaltungs-Leitungszüge können bekannte Werkstoffe wie Aluminiumoxid-, Keramik-, Ferrit- und Glasplatten sowie eine Siliziumscheibe benutzt werden.As a substrate for the circuit lines to be formed, known Materials such as aluminum oxide, ceramic, ferrite and glass plates as well as a silicon wafer to be used.
Zum Formen der Leitungszüge sind bekannte Vakuumaufdampf-oder Zerstäubungsverfahren anwendbar. Dabei ist der Druck der Umgebungsatmosphäre wie folgt; Aluminium: Aufdampfen im Vakuum bei 1 ~ 10 5 bis 1 ~ 10 -7 Torr; Titan: Aufdampfen im Vakuum bei 1 . 10 5 bis 1 ~ 10 -7 Torr; Zerstäubung bei 1 ~ 10-2 bis 1 ~ 10- 3 Torr; Magnesium: Aufdampfen im Vakuum bei 1 ~ 10 5 bis 1 u 10-7 Torr; Tantal: Zerstäubung bei 1 ~ 10-2 bis 1 ~ 10- 3Torr.Known vacuum vapor deposition or sputtering processes are used to shape the lines applicable. At this time, the pressure of the surrounding atmosphere is as follows; Aluminum: vapor deposition in vacuum at 1 ~ 10 5 to 1 ~ 10 -7 Torr; Titanium: vacuum evaporation at 1. 10 5 to 1 ~ 10 -7 Torr; Atomization at 1 ~ 10-2 to 1 ~ 10-3 torr; Magnesium: vapor deposition in vacuum at 1 ~ 10 5 to 1 µ 10-7 torr; Tantalum: atomization at 1 ~ 10-2 to 1 ~ 10-3 torr.
Die Dicke des den späteren Leitungszug bildenden Leiters ist willkürlich wählbar in Abhängigkeit von der Strombelastbarkeit, dem spezifischen Widerstand od. dgl., vorzugsweise beträgt sie im wesentlichen 1-100 /um. Bei bekannten Ätzverfahren für den Leitungszug wird eine geeignete ätzfeste Abdeckschablone in Form des Leitungszuges auf der Metallschicht gebildet, und der freiliegende Teil der Metallschicht wird durch Behandlung in einem geeigneten Ätzbad entfernt. Zum Formen der ätzfesten Abdeckschablone ist aus Genauigkeitsgründen ein mit Photolack durchgeführtes Verfahren zweckmäßig. Als Photolack eignen sich lichtempfindliche Druckfarben wie etwa KPR (Wz), KMER (Wz) und KTFR (Wz).The thickness of the conductor forming the subsequent line run is arbitrary selectable depending on the current carrying capacity, the specific resistance or the like, preferably it is essentially 1-100 µm. With known etching processes A suitable etch-resistant cover template in the form of the cable run is required for the cable run is formed on the metal layer, and the exposed part of the metal layer becomes removed by treatment in a suitable etching bath. For shaping the etch-proof cover template For reasons of accuracy, it is advisable to use a photoresist method. Light-sensitive printing inks such as KPR (TM), KMER are suitable as photoresist (Wz) and KTFR (Wz).
Der Film des Leitungszuges kann durch Tauchätzen, elektrolytisches Ätzen od. dgl. gebildet werden. Für die Metalle geeignete Ätzlösungen sind folgende: für Aluminium: 1 Vol.-% (20 Gew.-) NaOH, 4 Vol.-% conc. HCl und 1 Vo1.-% (15 Gew.-%) FeC13- 6H20; für Tantal: 10 Vol.-% conc. HN03 und 1 Vol.-% von 49 %-wäßriger HF-Lösung (25 °C).The film of the cable run can be made by immersion etching, electrolytic Etching od. The like. Be formed. The following etching solutions are suitable for the metals: for Aluminum: 1% by volume (20% by weight) NaOH, 4% by volume conc. HCl and 1% by volume (15% by weight) FeC13-6H20; for tantalum: 10 vol .-% conc. HN03 and 1% by volume of 49% aqueous HF solution (25 ° C).
Die elektrolytischen Ätzlösungen sind folgende: für Aluminium: 10-20 Gew.-%-wäßrige Lösung von NaOH oder KOH (Lösungsspannung 1-6 V) oder 8 cm3 conc. H3P04, 2 cm3 konzentriertes H2S04 und 50 g K2CrO4 (Lösungsspannung 5-15 V) oder 10-15 Gew.-% wäßrige HC104-Lösung (Lösungsspannung 5-15 V); für Titan: wäßrige Lösung, enthaltend je 10 % HF, HC1 und HN03 (Lösungsspannung 40 V); für Tantal: 20 Vol.-% conc. HN03 und 1 Vol.-% HF (25 OC); für Magnesium: wäßrige Lösung, enthaltend 100 g/#K2Cr207 und 50 g/# NaH2P04 ~ H20 (50-55 C, Stromdichte 2 1,5-2 A/dm ).The electrolytic etching solutions are as follows: for aluminum: 10-20 % By weight - aqueous solution of NaOH or KOH (solution voltage 1-6 V) or 8 cm3 conc. H3P04, 2 cm3 concentrated H2S04 and 50 g K2CrO4 (solution voltage 5-15 V) or 10-15% by weight aqueous HC104 solution (solution voltage 5-15 V); for titanium: aqueous solution, containing 10% each of HF, HC1 and HN03 (solution voltage 40 V); for tantalum: 20% by volume conc. HN03 and 1% by volume HF (25 OC); for magnesium: aqueous solution containing 100 g / # K2Cr207 and 50 g / # NaH2P04 ~ H20 (50-55 C, current density 2 1.5-2 A / dm).
Die Ätzzeit ist so bemessen, daß das Substrat der Lösung derart ausgesetzt wird, daß die Leitungszüge klar voneinander getrennt werden und ein bestimmtes Muster bilden. Diese Ätzzeit variiert in Abhängigkeit vom Metall und dessen Dicke, sie beträgt für die oben erörterten Dicken vorzugsweise 10 s bis 10 min.The etching time is such that the substrate is exposed to the solution is that the lines are clearly separated from each other and a certain pattern form. This etching time varies depending on the metal and its thickness, they is preferably 10 seconds to 10 minutes for the thicknesses discussed above.
Zur Bildung eines anodischen Films auf Randflächen oder auf Rand- und Oberflächen der durch Ätzen geformten Leitungszüge wird eine bekannte Behandlung mit anodischem Niederschlag durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt liegen, wenndie-ätzfeste Abdeckschicht nicht entfernt ist, nur die Randflächen frei.For the formation of an anodic film on edge surfaces or on edge and surfaces of the lines formed by etching becomes a known treatment carried out with anodic precipitation. At this point lie when the-etch-resistant Covering layer is not removed, only the edge areas are exposed.
Infolgedessen wird der durch anodische Oxidation erhaltene Film nur auf den Randflächen gebildet. Selbstverständlich wird, wenn die ätzfeste Abdeckschicht entfernt ist, der durch anodische Oxidation gebildete Film auch auf den Oberflächen niedergeschlagen.As a result, the anodic oxidation film only becomes formed on the edge surfaces. It goes without saying that if the etch-resistant cover layer is removed, the film formed by anodic oxidation is also on the surfaces dejected.
Ein Beispiel für die typischen Bedingungen für das Aufbringen eines anodischen Niederschlags ist wie folgt: Für Aluminium: 1) Chromsäureverfahren: 3-5 %-wäßrige Lösung, 30-40 °C, Spannungsanstieg auf 40 V mit einer Geschwindigkeit von 40 V/15 min, Halten auf 40 V ffir 35 min, Spannungsanstieg auf 50 V mit einer Geschwindigkeit von 50 V/5 min, Halten auf diesem Wert für 5 min; 2) Oxalsaureverfahren: 2 %-wäßrige Lösung, 80 V, 30 min; 3) Schwefelsäureverfahren: 20 °Bé-wäßrige Lösung, 20-30 Or, 12 V (1,5 A/dm2), 60 min; 4) Sulfamidsäureverfahren: 7,5 Gew.-%-tösung, 25 oC, A/dm2 , 60 min.An example of the typical conditions for applying a Anodic deposition is as follows: For aluminum: 1) Chromic acid method: 3-5 % aqueous solution, 30-40 ° C, voltage rise to 40 V at one rate from 40 V / 15 min, hold at 40 V for 35 min, voltage rise to 50 V with a Speed of 50 V / 5 min, hold at this value for 5 min; 2) oxalic acid process: 2% aqueous solution, 80 V, 30 min; 3) sulfuric acid process: 20 ° Bé aqueous solution, 20-30 Or, 12V (1.5 A / dm2), 60 min; 4) Sulphamic acid process: 7.5 wt% solution, 25 oC, A / dm2, 60 min.
Für Tantal: Zitronensäure, 2-3 Gew.-0/0-Lösung1 20-30 OC, 0,1 A/dm2.For tantalum: citric acid, 2-3% by weight 0/0 solution1 20-30 OC, 0.1 A / dm2.
Für Titan: 1) Mischung aus Borsäure und Weinsäure 2) 1 % Zitronensäure 3) Mischung aus Schwefelsäure, Phosphorsäure und Essigsäure.For titanium: 1) mixture of boric acid and tartaric acid 2) 1% citric acid 3) Mixture of sulfuric acid, phosphoric acid and acetic acid.
Für Magnesium: Mischung aus Ammoniumsulfat, Natriumdichromat und Salmiakgeist, 50-60 OC, 0,2 A/dm2.For magnesium: mixture of ammonium sulphate, sodium dichromate and ammonia, 50-60 OC, 0.2 A / dm2.
Für die Dicke des durch anodische Oxidation aufgebrachten Films genügt es, daß er mindestens aus einem dichten niedergeschlagenen Film und einem darauf befindlichen porösen niedergeschlagenen Film besteht, der zum Schutz des dichten Films erforderlich ist. Eine Dicke von 0,1 um oder mehr geneigt im wesentlichen. Da sich bei anodischer Oxidationsbehandlung das elektrische Feld an Vorsprüngen konzentriert, werden solche elektrolytisch geglättet. Das Glätten der Randflächen kann also gleichzeitig mit der Bildung des anodisch niedergeschlagenen Films durchgeführt werden.Sufficient for the thickness of the anodic oxidation film it that he made at least one dense cast down movie and one on it located porous deposited film is used to protect the dense Film is required. A thickness of 0.1 µm or more is inclined substantially. Since with anodic oxidation treatment, the electric field on projections concentrated, such are electrolytically smoothed. Smoothing the edge surfaces that is, it can be carried out simultaneously with the formation of the anodic deposited film will.
Da ein- anodisch niedergeschlagener Film allein nicht zur Isolation ausreicht, selbst wenn die gesamte freie Oberfläche damit bedeckt ist, wird ein geeigneter Isolierfilm auf den durch den anodischen Niederschlag gebildeten Leitungszug aufgebracht.As an anodically deposited film alone is not for isolation sufficient even if the entire free surface is covered with it, becomes a suitable insulating film on the line run formed by the anodic deposit upset.
Das Verfahren zum Aufbringen dieses Isolierfilms hängt vom verwendeten Werkstoff ab. Im folgenden werden einige Beispiele hierfür angegeben: Für SiO: : Aufdampfen im Vakuum bei 1250-1400 0C und 10 4 bis 10 Torr Für SiO2: : chemisches Aufdampfen: CH3SiCl3 oder SiH4 0,5#/min, 02 0,15#/min und N2 5/ /min galvanische Zerstäubung: Ar-02-Atmosphäre, 10 2 bis 10 -3 Torr für Si 3N4 Hochfrequenzzerstäubung: Ar-Partialdruck 10 bis 10 -3 Torr für Al203: Zerstäubung: 10 bis 10 3Torr für Glas: Zerstäubung: Ar 10 2 bis 10 3Torr.The method of applying this insulating film depends on the one used Material. Some examples are given below: For SiO:: Evaporation in a vacuum at 1250-1400 0C and 10 4 to 10 Torr For SiO2:: chemical Vapor deposition: CH3SiCl3 or SiH4 0.5 # / min, 02 0.15 # / min and N2 5 / / min galvanic Sputtering: Ar-02 atmosphere, 10 2 to 10 -3 Torr for Si 3N4 High frequency sputtering: Ar partial pressure 10 to 10 -3 Torr for Al203: atomization: 10 to 10 3 torr for glass: atomization: Ar 10 2 to 10 3 torr.
Durch anodisches Oxidieren der Endflächen der Leitungszüge ist der darauf aufgebrachte Isolierfilm im wesentlichen von gleichmäßiger Dicke und weist keine Fehlerstellen auf. Infolgedessen kann selbst bei einem dünnen Isolierfilm eine hinreichende Isolierung erwartet werden.By anodically oxidizing the end faces of the cable runs, the thereon applied insulating film of substantially uniform thickness and has no defects. As a result, even with a thin insulating film adequate isolation can be expected.
Die Isolierschicht ist so dick, daß der Leck- oder Reststrom mindestens bei der verwendeten Spannung niedriger als der vorgegebene Wert ist. Beispielsweise muß bei einem einfachen Dünnfilm-Magnetkopf der Leckstrom bei 20 V niedriger als etwa 100 /uA sein. Bei einer Dicke des Isolierfilms von 0,5 /um oder mehr beträgt der Leckstrom bei 20 V O /uA oder weniger.The insulating layer is so thick that the leakage or residual current is at least at the voltage used is lower than the specified value. For example For a simple thin film magnetic head, the leakage current at 20 V must be lower than be about 100 / uA. When the thickness of the insulating film is 0.5 µm or more the leakage current at 20 V O / uA or less.
Fig. 1 zeigt einen Dünnfilm-Magnetkopf mit einem Leitungszugelement aus einem Ferritsubstrat 1, einem z. B. aus Aluminium bestehenden Leitungszug 2 und einem z. B. aus Siliziummonoxid bestehenden Isolierfilm 4.Fig. 1 shows a thin film magnetic head with a wire drawing member from a ferrite substrate 1, a z. B. made of aluminum cable run 2 and a z. B. made of silicon monoxide insulating film 4.
Fig. 4 ist eine 3000fache Vergrößerung einer Randfläche des Leitungszuges, betrachtet durch ein Raster-Elektronenmikroskop unter einem Winkel von 300. Die Figur zeigt ein Ferritsubstrat 6, in der Randfläche des Aluminiums gebildete Ätzgrübchen 7 und eine Aluminiumschicht 9. Wenn auf diese Randfläche ein Isolierfilm unmittelbar aufgedampft wird, wird in der Isolierschicht über jedem Ätzgrübchen 7 ein Loch gebildet. Wenn infolgedessen auf die Isolierschicht noch ein Leitungszug aufgebracht wird, füllt Leiterwerkstoff für den Leitungszug das Loch in der Isolierschicht aus, so daß die Leitungszüge kurzgeschlossen werden.Fig. 4 is a 3000 times enlargement of an edge surface of the line run, viewed through a scanning electron microscope at an angle of 300. The Figure shows a ferrite substrate 6, etch pits formed in the edge surface of the aluminum 7 and an aluminum layer 9. If an insulating film is placed directly on this edge surface is evaporated, a hole is formed in the insulating layer over each etching pit 7. If, as a result, another cable run is applied to the insulating layer, if conductor material for the cable run fills the hole in the insulating layer, see above that the lines are short-circuited.
Gemäß Fig. 2 sind durch anodische Oxidation gebildete Filme 3 nur an Randabschnitten des Leitungszuges 2 geformt. Um den durch anodische Oxidation gebildeten Film 3 nur auf die Randflächen des Leitungszuges aufzubringen, wird die mit einer ätzbeständigen Abdeckung versehene Oberfläche des Leitungszuges der anodischen Oxidation ausgesetzt. Gemäß der Erfindung kann dieses anodische Oxidationsverfahren ohne Entfernen der ätzbeständigen Abdeckung leicht durchgeführt werden.2, films 3 formed by anodic oxidation are only formed on edge portions of the cable run 2. To the by anodic oxidation to apply formed film 3 only on the edge surfaces of the cable run, the with an etch-resistant cover provided surface of the line run of the anodic Exposed to oxidation. According to the invention, this can be anodic oxidation process can be easily performed without removing the etch-resistant cover.
Gemäß Fig. 3 ist der durch anodische Oxidation gebildete Film 3 auf der Gesamtoberfläche des Leitungszuges vorgesehen im Gegensatz zu Fig. 2, wobei die ätzbeständige Abdeckung auf der Oberseite des Leitungszuges von der anodischen Oxidation entfernt wurde, so daß dessen Gesamtoberfläche der Behandlung ausgesetzt war.3, the anodic oxidation film 3 is up of the total surface of the cable run provided in contrast to Fig. 2, wherein the etch-resistant cover on top of the cable run from the anodic Oxidation has been removed so that its entire surface is exposed to the treatment was.
Fig. 5 und 6 zeigen einen ersten Leitungszug 11, einen Zweiten Leitungszug 12, eine Isolierschicht 13, ein Substrat 14 und einen auf den Randflächen des Leitungszuges 11 durch anodische Oxidation gebildeten Film 15.5 and 6 show a first line run 11, a second line run 12, an insulating layer 13, a substrate 14 and one on the edge surfaces of the line run 11 film 15 formed by anodic oxidation.
In Fig. 7 stellen die Kurven A1, A2 und A3 die Leckstromdichte dar, bezogen auf die Speisespannungskennlinien eines durch anodische Oxidation auf der Randfläche und der Oberfläche des Leitungszuges gebildeten Films. Hier ist die Isolierschicht 4 von Fig. 3 nicht vorgesehen. Die Kurve A1 bezieht sich auf einen durch anodische Oxidation gebildeten Film einer Dicke von 0,5 /um, während sich die Kurven A2 und A3 auf derartige Filme einer Dicke von 1,0 bzw. 1,5 /um beziehen. In allen Fällen nimmt mit zunehmender Speisespannung der Leckstrom zu.In Fig. 7, curves A1, A2 and A3 represent the leakage current density, based on the supply voltage characteristics of an anodic oxidation on the Edge surface and the surface of the line run film formed. Here is the insulation layer 4 of FIG. 3 is not provided. The curve A1 refers to a through anodic Oxidation formed a film with a thickness of 0.5 / µm, while curves A2 and A3 refer to such films with a thickness of 1.0 and 1.5 µm, respectively. In all cases the leakage current increases with increasing supply voltage.
Die Kurven B1 und B2 stellen die Leckstromdichte, bezogen auf die Speisespannungskennlinien, dar für die Fig. 2 und 3 entsprechende Kombination des durch anodische Oxidation gebildeten Films mit dem Isolierfilm. Die Kurve B1 bezieht sich darauf, daß ein Siliziumdioxidfilm mit einer Dicke von 1 /um auf einem auf der Gesamtoberfläche des Leitungszuges durch anodische Oxidation aufgebrachten Film einer Dicke von 1 /um zerstäubt wird, während bei Kurve B2 ein durch anodische Oxidation gebildeter Film nur auf die Randabschnitte des Leitungszuges mit einer Dicke von 1 /um aufgebracht wird und ein Siliziumdioxidfilm einer Dicke von 1 /um auf die Gesamtoberfläche des Leitungszuges aufgebracht wird. In den beiden letztgenannten Fällen ist bei einer Speisespannung von 10 V der Leckstrom niedriger als 5 ~ 10 9 A.The curves B1 and B2 represent the leakage current density, based on the Supply voltage characteristics are for FIGS. 2 and 3 corresponding combination of the film formed by anodic oxidation with the insulating film. The curve B1 relates insists that a silicon dioxide film with a thickness of 1 / µm on one applied to the entire surface of the cable run by anodic oxidation Film with a thickness of 1 / µm is atomized, while at curve B2 a through anodic Oxidation formed film only on the edge sections of the cable run with a 1 / µm thick and a silicon dioxide film 1 / µm thick is applied to the entire surface of the cable run. In the latter two In cases where the supply voltage is 10 V, the leakage current is less than 5 ~ 10 9 A.
In Fig. 8 veranschaulicht die Kurve C1 die Kennlinie des Leckstroms, bezogen auf die Speisespannung, wenn der Leitungszug aus Tantal besteht und auf diesem ein Tantaloxidfilm einer Dicke von 0,35 /um durch anodische Oxidation niedergeschlagen ist. Gemäß Fig. 7 und 8 sind die Isoliereigenschaften von Tantaloxid besser als die von Aluminiumoxid. Die Kurve C2 bezieht sich darauf, daß auf dem Tantaloxidfilm ein Siliziumdioxidfilm einer Dicke von 0,5 #um durch Zerstäuben gebildet ist. In diesem Fall wird der Leckstrom bei einer Speisespannung von 100 V auf etwa 1/100 verringert gegenüber dem Leckstrom im Fall von Tantalpentoxid allein. Der Leckstrom ist sogar noch niedriger als bei dem auf Aluminiumoxid aufgebrachten Siliziumdioxidfilm einer Dicke von 1 um Die Kurve C3 bezieht sich darauf, daß der Leitungszug Titan ist, durch anodische Oxidation Titanoxid einer Dicke von 0,35 /um darauf niedergeschlagen wird und darauf durch Zerstäuben ein Siliziumdioxidfilm einer Dicke von 0,5 #um aufgebracht wird. Die Kurve C4 bezieht sich darauf, daß der Leitungszug Magnesium ist, Magnesiumoxid durch anodische Oxidation mit einer Dicke von 0,35 /um darauf niedergeschlagen wird und darauf durch Zerstäuben ein Siliziumdioxidfilm einer Dicke von 0,5 /um aufgebracht wird.In Fig. 8, curve C1 illustrates the characteristic of the leakage current, based on the supply voltage if the cable run is made of tantalum and on a tantalum oxide film 0.35 µm thick was deposited thereon by anodic oxidation is. 7 and 8, the insulating properties of tantalum oxide are better than that of alumina. Curve C2 refers to that on the tantalum oxide film a silicon dioxide film having a thickness of 0.5 µm is formed by sputtering. In In this case, the leakage current at a supply voltage of 100 V becomes about 1/100 reduced over the leakage current in the case of tantalum pentoxide alone. The leakage current is even lower than that of the silicon dioxide film deposited on alumina a thickness of 1 µm. The curve C3 refers to the fact that the line run is titanium is deposited thereon by anodic oxidation titanium oxide to a thickness of 0.35 µm and then a silicon dioxide film 0.5 µm thick by sputtering is applied. The curve C4 relates to the fact that the line length is magnesium is, magnesium oxide by anodic oxidation with a thickness of 0.35 µm thereon is deposited and thereon a silicon dioxide film of a thickness by sputtering of 0.5 / µm is applied.
Fig. 9 zeigt die Änderung der Fehlerrate des durch anodische Oxidation niedergeschlagenen Films relativ zum Aufbau der Isolierschicht sowie die Dicken der Isolierschicht und des niedergeschlagenen Oxidfilms. Die Kurve D1 bezieht sich nur auf den durch anodische Oxidation niedergeschlagenen Film (Aluminiumoxid); Kurve D2 bezieht sich nur auf den Siliziumdioxidfilm ohne den durch anodische Oxidation niedergeschlagenen Film; Kurve D bezieht sich auf den Fall, daß beide Filme 3 gebildet sind. Bei den Kurven D1 und D3 wurden die durch anodische Oxidation gebildeten Filme (d. h. A1203) auf die gesamte Oberfläche des Aluminium-Leitungszuges aufgebracht, wobei jedoch bei Kurve D3 (letzter Strich) anodisch niedergeschlagene Oxidfilme nur auf den Randflächen des Leitungszuges gebildet wurden. Das Vorhandensein von Fehlern wird bestimmt in Abhängigkeit davon, ob bei Anlegen einer Spannung von 10 V ein Kurzschluß auftritt oder nicht. Bei dieser Untersuchung traten bei kurzgeschlossenen Filmen selbst bei Speisespannungen von etwa 1 V ziemlich große Leckströme auf, während bei nicht kurzgeschlossenen Filmen selbst bei Speisespannungen von 10 V nur ein Leckstrom von etwa 10 9 A auftrat. Infolgedessen hat ein Leitungszug, der sowohl einen durch anodische Oxidation gebildeten Film als auch einen Isolierfilm aufweist, eine sehr hohe Belastbarkeit.Fig. 9 shows the change in the failure rate of the anodic oxidation deposited film relative to the structure of the insulating layer and the thicknesses the insulating layer and the deposited oxide film. The curve D1 relates only on the anodic oxidation deposited film (aluminum oxide); Curve D2 only refers to the silicon dioxide film excluding that by anodic oxidation dejected film; Curve D relates to the case that both films 3 are formed are. In curves D1 and D3, the films formed by anodic oxidation became (i.e. A1203) applied to the entire surface of the aluminum cable run, however, at curve D3 (last line), anodically deposited oxide films were only formed on the edge surfaces of the cable run. The presence of Errors are determined depending on whether when applying a voltage of 10 V a short circuit occurs or not. This investigation occurred when shorted Even at supply voltages of around 1 V, quite large leakage currents occur while in the case of non-short-circuited films, even with supply voltages of 10 V, only one Leakage current of about 10 9 A occurred. As a result, a cable run that has both has a film formed by anodic oxidation and an insulating film, a very high resilience.
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