DE2459924A1 - Verfahren zur herstellung von schaltkreisen in duennschichttechnik - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München, 18tDEi 1974

Berlin und München Wittelsbacherplatz 2

74/1208

Verfahren zur Herstellung von Schaltkreisen in . Dünnschichttechnilu

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schaltkreisen in Dünnschichttechnik, insbesondere in Tantaldünnschichttechnik, welche kapazitive elektrische Bauelemente enthalten, deren Dielektrikum durch anodische Oxydation einzelner freigelassener Oberflächenbereiche eines teilweise mit einer Maskierungsschicht abgedeckten Netzwerkes' aus einem Ventilmetall, insbesondere Tantal^erzeugt wird.

Zur Herstellung von elektrischen Schaltkreisen in Dünnschichttechnik wird bevorzugt von einer durch Kathodenzerstäubung auf einer isolierenden Unterlage, beispielsweise einer Trägerplatte aus Glas, aufgebrachten Tantalschicht ausgegangen, wobei Tantal als Vertreter der Ventilmetalle zu betrachten ist. Unter dem Begriff Ventilmetalle werden Metalle wie Tantal, Aluminium, Silicium, Niob u. a. zusammengefaßt, da sie als Elektroden in Elektrolyte eingetaucht bei Anlegen des elektrischen Stromes nur in einer Richtung den elektrischen Strom leiten unter Bildung ihres Oxids.

Durch Ätzen unter Anwendung von Fotoabdecklacken wir.d aus dieser Tantalschicht ein zusammenhängendes Netzwerk sowohl für elektrische Bauelemente wie Kondensatoren und Widerstände als auch für

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Leitungsbahnen der Schaltkreise herausgearbeitet. Zur Erzeugung von elektrischen Widerständen und Dielektrikumsschichten für Kondensatoren werden, einzelne vorbestimmte Bereiche der vorhandenen Tantaloberfläche anodisch oxydiert, während die übrige Tantaloberfläche, insbesondere die Leitungsbahnen, welche nicht oxydiert werden sollen, mit einer Maskierungsschicht in Form einer Klebefolie abgedeckt wird. Anschließend an die anodische Oxydation wird unter Anwendung einer dem Schaltungsmuster entsprechenden Maske eine Metallschicht aufgebracht, welche als Gegenbelegung der Kondensatoren dient und gleichzeitig die Leitfähigkeit der Leiterbahnen verstärkt. Fotoätztechniken, d. h. Einätzen einer Struktur in Metalloberflächen, unter Anwendung einer Ätzmaske, welche durch Belichtung und Entwicklung fotoempfindlichen Materials, z. B. Fotolacken, entstanden ist, sind bereits ausreichend bekannt» Jedoch als Maskierungsschichten für den Verfahrensschritt einer anodischen Oxydation konnten bisher derartige durch Fototechniken erzeugte, bestimmte Bereiche der Oberfläche abdeckende Schichten nicht verwendet werden? da sie bei den während der anodischen Oxydation an ihnen liegenden Spannungen nicht ausreichend spannungsfest sind«

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für die Herstellung elektrischer Dünnschichtschaltkreise mit Ventilmetallbasisschicht, insbesondere Tantalschicht, ein Verfahren zut Maskierung bestimmter Oberflächenbereiche eines letzwerks z. B. aus Tantal während der Bildung des Oxids z. B₀ Tantalpentoxid durch anodische Oxydation beispielsweise für Dielektrikumsschichten anzugeben, wobei es erforderlich ist, daß die Maskierungsschicht über längere Zeit bei Spannungen bis zu 200 V völlig leckstrom-

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frei arbeitet und sich nach der Oxydation, rückstandsfrei entfernen läßt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein lichtempfindlicher Lack auf die Oberfläche eines aus einer Ventilmetallbelegung, z. B. einer Tantalbelegung, herausgearbeiteten Netzwerkes in mehreren Schichten übereinander- ohne dabei die zuletzt aufgetragene Schicht abzulösen - gleichmäßig aufgewalzt wird, daß in einem fototechnischen Prozeß bestimmte Oberflächenbereiche des Netzwerks, an denen anodisch oxydiert werden soll, freigelegt werden, und daß nach ausgeführter anodischer Oxydation die Maskierungsschicht rückstandsfrei entfernt wird.

Indem der lichtempfindliche Lack in mehreren Schichten übereinander aufgewalzt wird, ohne dabei die zuletzt aufgetragene Schicht abzulösen, wird in vorteilhafter Weise eine porenfreie, gleichmäßig starke Maskierungsschicht erstellt.

Dadurch, daß der in mehreren Schichten aufgewalzte lichtempfindliche Lack bis zu einer gleichmäßigen Gesamtschichtdicke von ca. 10 /um aufgetragen wird, entsteht eine extrem dicke und bis zu. 250 V und darüber spannungsfeste Maskierungsschicht.

Vorteilhafterweise wird als lichtempfindlicher Lack ein positiv arbeitendes polymeres System, dessen UV-Fotosensibilität auf o-Chinondiazo-Gruppierungen beruht, angewendet. Durch die Verwendung eines derartigen lichtempfindlichen Lackes, in einer Phototechnik werden Schichten erzeugt, welche aiich unter den Bedingungen einer anodischen Oxydation die abgedeckten Flächen, die innerhalb des herzustellenden Schaltkreises beliebig angeordnet sein können, einwandfrei maskieren.

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An Hand der Figuren 1-4 wird im Nachfolgenden das Verfahren nach der Erfindung näher erläutert, wobei die Figuren ein Stück eines Schaltkreises in Tantaldünnschichttechnik im Querschnitt in verschiedenen aufeinanderfolgenden Verfahrensphasen schematisiert darstellen.

Fig. 1 zeigt ein Stück eines Schaltkreises im Querschnitt zu Beginn der Ausführung der Fotote-chnik für eine anodische Oxydation. Auf ein Substrat 1, das vowiegend aus einer Glasoder Keramikplatte besteht, ist eine dünne, etwa 300 500 m /u starke Tantalschicht, beispielsweise mit Hilfe eines Kathodenzerstäubungsverfahrens, aufgestäubt. Innerhalb der Tantalschicht 2 ist die Grundstruktur eines zu erstellenden Schaltkreises in einem Ätzverfahren festgelegt. Auf dieser Tantalgrundstruktur befinden sich Leiterbahnen 3, z. B. in Form van Goldbelegungen. Auf die gesamte Oberfläche ist ein lichtempfindlicher Lack in mehreren Schichten - ohne dabei jeweils die zuletzt aufgetragene Lackschicht abzutragen - gleichmäßig aufgewalzt. Die gesamte Schichtdicke des Fotolacks beträgt ca. 10 /um. In dieser Stärke ist die Fotolackschicht 4 bis zu 25O V Spannung durschlagsfest. Der angewendete Fotolack ist ein positiv arbeitender Lack und stellt ein polymeres System dar, dessen UV-Fotos/ jbilität auf o-Chinondiazo-Gruppie-

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rungen beruht.

Nach dem Belichten einzelner Bereiche der mit Fotolack beschichteten Oberfläche durch eine Maske und Entwickeln der belichteten Bereiche mit üblichen Entwicklern besitzt der Schaltkreis den in Fig. 2 gezeigten Querschnitt. In der Fotolackschicht 4 ist ein Fenster 5 ausgearbeitet. Es liegen dort

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Teile der Tantalschicht 2 und des Substrats 1 frei, während an den unbelichteten Stellen die Fotolackschicht 4 erhalten ist und das Tantalnetzwerk mit den darauf befindlichen leiterbahnen 3 abdeckt.

Pig. 3 stellt den Querschnitt des Schaltkreises nach dem Verfahrensschritt der anodischen Oxydation dar. Auf der im Fenster 5 freiliegenden Tantaloberfläche hat sich Tantalpentoxid gebildet. Die anodische Oxydation wird bei Spannungen bis zu 250 V ausgeführt; daher werden an die in diesem Verfahrensschritt verwendete Maskierungsschicht erhöhte Anforderungen hinsichtlich Porenfreiheit und Durchschlagsfestigkeit gestellt.

Fig. 4 zeigt schließlich den Querschnitt eines 'fertiggestellten Schaltkreises. Die Fotolackschicht 4 ist rückstandsfrei entfernt und durch eine ganzflächig aufgebrachte Metallschicht 7» beispielsweise eine Nickel-Gold-Chrom-Legierung, ersetzt. In einem Ätzprozeß ist bereits ein Bereich der Metallschicht 7 zur Ausbildung einer Gegenelektrode entfernt.

Mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung wird bei der Erstellung eines Schaltkreises in Dünnschichttechnik für den Verfahrensschritt der anodischen Oxydation eine Maskierungsschicht in einem fototechnischen Prozeß erzeugt, welche porenfrei und bei Spannungen bis zu 250 V durchschlagsfest ist und außerdem nach der anodischen Oxydation leicht und rückstandsfrei entfernt werden kann.

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Die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung gestattet weiterhin, das Schaltungsmuster des Schaltkreises vielseitiger zu gestalten und dabei zu vereinfachen, da auf die Lage der Leiterbahnen, die bei der bisherigen Maskierung mit Klebefolie in einem Bezirk des Schaltkreises zusammengezogen sein sollten, keine Rücksicht genommen werden muß und die Leiterbahnen auf die gesamte Fläche des Schaltkreises verteilt sein können.

3 Patentansprüche

4 Figuren

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Claims (6)

1. P_a_t_e_n_t_a_n_s_p__r_ü_c h e

   }. Verfahren zur Herstellung von Schaltkreisen in Dünnschichttechnik, insbesondere in Tantaldünnschichttechnik, welche kapazitive elektrische Bauelemente enthalten, deren Dielektrikum durch anodische Oxydation einzelner freigelassener Oberflächenbereiche eines teilweise mit einer Maskierungsschicht abgedeckten Netzwerkes aus einem Ventilmetall, insbesondere Tantal, erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet , daß ein lichtempfindlicher Lack auf die Oberfläche eines aus einer Ventilmetallbelegung, z. B. einer Tantalbelegung» herausgearbeiteten Netzwerkes in mehreren Schichten übereinander - ohne dabei die zuletzt aufgetragene Schicht abzulösen - gleichmäßig aufgewalzt wird, daß in einem fototechnischen Prozeß bestimmte Oberflächenbereiche des Netzwerkes, an denen anodisch oxydiert werden soll, freigelegt werden und daß nach ausgeführter anodischer Oxydation die Maskierungsschicht rückstandsfrei entfernt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekenn zeichnet , daß der in mehreren Schichten aufgewalzte lichtempfindliche Lack bis zu einer gleichmäßigen Gesamtschichtdicke von ca. 10 /um aufgetragen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet , daß als lichtempfindlicher Lack ein positiv arbeitendes, polymeres System, dessen TJV-Potosensibilität auf o-Chinondiazo-Gruppierungen beruht, angewendet wird. "*
4. VPA 9/H0/4035
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