DE2512860C2

DE2512860C2 - Verfahren zum fotolithografischen Strukturieren von Widerstandsbahnen in Hybridschaltungen

Info

Publication number: DE2512860C2
Application number: DE19752512860
Authority: DE
Inventors: Gianni Dr. Kloten Berner; Philippe Dipl.-Ing. Nussbaumen Noel; Leo Spreitenbach Schweri
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1975-03-05
Filing date: 1975-03-24
Publication date: 1986-06-19
Also published as: DE2512860A1; SE7602098L; SE417657B; CH613556A5; FR2303444B1; FR2303444A1; DK91576A; GB1535995A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fotolithografischen Strukturieren von Widerstandsbahnen in einer in Dünnfilmtechnik hergestellten Hybridschaltung, bei welchem Vc. fahren als Zwischenprodukt ein Substrat erhalten wird, das vollständig mit einer Widerstandsschicht aus geeignetem Material bedeckt ist, wobei sich auf der Widerstandsschicht ferner Leiterbahnen befinden, die mittels physikalischer elektrochemischer Verfahren selektiv aufgetragen wurden, wobei das Substrat zwecks Strukturierung der Widerstandsbahnen mit Streifen eines lichtempfindlichen Lacks bedeckt wird, weiche die Leiterbahnen wenigstens teilweise überdecken, und wobei das überflüssige Widerstandsmaterial mit einem geeigneten chemischen Ätzmittel entfernt und der Photolack nach dem Ätzen wieder weggenommen wird.

Ein solches Verfahren, bei dem auf einen Grundkörper zunächst eine oxidierbar? Metallschicht, dann eine Schicht aus geeignetem Kontaktmaterial aufgebracht und anschließend beide Schichten in umgekehrter Reihenfolge durch zweifache Fotogravur und Atzung in ihre endgültige Form gebracht werden, ist beispielsweise aus der DE-OS16 15 004 bekannt.

Die Fotogravur wird dabei mittels eines Fotoresist-Lackes durchgeführt, der nach einem aus der DE-OS 23 42 407 bekannten Verfahren zunächst ganzflächig auf die zu strukturierende Schicht aufgebrach! und anschließend durch eine Maske belichtet wird, die der gewünschten Strukturierung entsprechend angefertigt ist. je nach Art des verwendeten Lackes werden in einem nachfolgenden Entwicklungsprozeß die belichteten oder unbelichteten Stellen durch einen Entwickler herausgcwaschen.

Bei der Ätzung der Kontakt- bzw. Leiterbahnen wird oftmals das spätere Leiterbild vorgängig mit einer ätzresistenlen Metallschicht verstärkt. Eine Unterätzung dieser Metallschicht kann, wie dies in der älteren Anmeldung DE-OS 24 15 487 beschrieben ist, dadurch vermieden werden, daß die Metallschicht mit einer Fotoresist-Schicht beschichtet wird, welche die Metallschicht um ein definiertes, der Unterätzung entsprechendes Maß überdeckt.

Während das Ät*en der Leiterbahnen im ersten Strukturierungsvorgang vergleichsweise unproblematisch ist, muß bei der nachfolgenden Strukturierung der Widerstandsbahnen eine chemische Reaktion zwischen dem Ätzmittel und dem Leiterbahnen-Material vermieden werden, urr eine mögliche Unbrauchbarkeit der Endprodukte zu verhindern. Deshalb wurde das zum Entfernen der Widerstandsschicht verwendete Ätzmittel bisher so gewählt, daß es das Material der Leiterbahnen nicht angreift. Als Leiterbahnen-Material wird heute fast ausschließlich Gold verwendet, das in den meisten Ätzmitteln unlöslich ist. Abgesehen von der Kostspieligkeit ist Gold jedoch ein Element, dessen Verfügbarkeit bzw. Beschaffbarkeit in Zukunft starken politischen Beeinflussungen unterworfen sein v/ird und das zudem schon in wenigen Jahren in seinen natürlichen Vorräten erschöpft sein dürfte (Meadows »Grenzen des Wachstums«), Es ist auch aus anderen technologischen wie wirtschaftlichen Gründen zweckmäßig, in gewissen Fällen die Leiterbahnen aus einem anderen Material als Gold zu bilden. Doch verliefen in dieser Richtung unternommene Versuche unbefriedigend, weil das Ätzmittel für die Widerstandsschicht auch das Leiterbahnen-Material angreift.

Selbst bei Verwendung der üblichen Kombination Gold/Nickel-Chrom zeigt sich eine starke Unterätzung der Widerstandsbahnen in der Nähe der Übergange zwischen den beiden Materialien, weil auch in der selektiven Ätzlö&üng elektrochemische Potentialdifferenzen zwischen den zwei Materialien auftreten und zu unregelmäßigen Ätzungen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem es möglich ist. Leiterbahnen ohne Rücksicht auf das verwendete Ätzmittel aus beliebigen Materialien zu bilden und einer Unterätzung der Leiterbahnen vorzubeugen.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß vor dem Ätzen der Widerstandsschicht die gesamte Hybridschaltung mittels des lichtempfindlichen Lacks abgedeckt wird, und zwar so, daß beim nachfolgenden Ätzen nur die zu entfernenden Teile der Widerstandsschicht Ws mit der Ätzlösung in Kontakt kommen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindupgsgemäßen Verfahrens ist irn Unteranspruch dargelegt.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik beschrieben und näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. la die Seitenansicht einer Hybridschaltung, wie sie als Zwischenprodukt vor dem Ätzen der Widerstandsbahnen in einem Verfahren nach dem Stand der

Technik erhallen wird;

Fig. Ib die Draufsicht der Hybridschaltung nach Fig. la;

Fig.2a die Seitenansichl eines ru Fig. la vergleichb.-en Zwischenproduktes nach dem erfindungsgemä- > Ben Verfahren;

F i g. 2b die Draufsicht der Schaltung nach F ι g. 2a.

Wird eine Hybridschaltung in bekannter Weise in Dünnfilmtechnik hergestellt, so wird als Zwischenprodukt stets ein Substrat erhalten, das vollständig mit einer <> < Widersiandsschicht {Nickel-Chrom, Tantal usw.) bedeckt ist. In Fig. la, die ein solches Zwischenprodukt zeigi, ist das Substrat mit Su. die Widerstandsschicht mit Ws bezeichnet. Auf ι er Widerstandsschicht ¹Vi befinden sich Leiterbahnen Lb. die mittels physir. .· ι, scher oder elektrochemischer Verfahren selektiv aufgetragen werden. Um die Widerstandsbahnen Wbzu strukturieren, wird das Substrat mit Steifen eines fotoempfindlichen Lacks (Fotoresist) Phr bedeckt, welche die Leiterbahnen Lb teilweise überdecken. Das .-u überflüssige Widerstandsmaterial wird mit einem 'geeigneten chemischen Atzmittel entfernt, so daß die gewünschten Widerstandsbahnen sowie die Leiterbahnen Lbübrigbleiben sollen(Fig Ib)

Anhand der Fig 2 sei nun die Erfindung näher erläutert F1 g 2a zeigt ein Zwischenprodukt, bestehend 'aus Substrat Su, Widerstandsschicht Ws und Leiterbahnen Lb. Die Leiterbahnen selbst können aus irgendeinem Material oder einem Sandwich verschiedener Materialien bestehen. Die Schaltung wird dann vollständig mit einem lichtempfindlichen Lack (»Fotoresist«, s.o.) bedeckt. Die Belichtung des Fotoresists erfolgt durch eine Fotomaske, die einerseits die Struktur der Widerstände und andererseits die um einen beliebigen Betrag Λ (ζ. B. um ca. 50 μιη) erweiterte Struktur der Leiterbahnen aufweist. Somit werden die Leiterbahnen vollständig mit Schutzlack abgedeckt.

Nach dem Ätzen des Widerstandsmaterirls (Fig.2b) weisen die Schaltungen eine Struktur auf, die aus Widerstandsbahnen und aus Leiterbahnen besteht. Die Leiterbahnen erhalten eine z. D. etwa 50 μιη breite Umrahmung aus Widerstandsmaterial.

Wie ersichtlich, ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe mit dem vorgeschlagenen Verfahren gelöst, denn

2.

es ist damit möglich, Leiterbahnen aus beliebigen ^Materialien zu bilden.

j Für das Ätzen der Wiäerstandsschicht können auch 'nicht selektiv ätzende !vlittej Verwendung finden,

sofern sie den Fotpresistnicht zerstören.

Die. Uikerätzüng der Widerstandsbahnen wird auf ■ein Minimum reduziert.

Hierzu 1 Blatt ZeicKriungen

Claims

Patentansprüche: •ft' :

1. Verfahren zum fotoüthografischen Strukturieren von Widerstandsbahnen in einer in Dünnfilmtechnik hergestellten Hybridschaltung, bei welchem Verfahren als Zwischenprodukt ein Substrat erhalten wird, das vollständig mit einer Widerstandsschicht aus geeignetem Material bedeckt ist, wobei sich auf der Widerstandsschicht ferner Leiterbahnen befinden, die mittels physikalischer oder elektrochemischer Verfahren selektiv aufgetragen wurden, wobei das Substrat zwecks Strukturiemng der Widerstandsbahnen mit Streifen eines lichtempfindlichen Lacks bedeckt wird, weiche die Leiterbahnen wenigstens teilweise überdecken, und wobei das überflüssige Widerstandsmaterial mit einem geeigneten chemischen Ätzmittel entfernt und der Fotolack nach dem Ätzen wieder weggenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ätzen der Widerstandsschicht (Ws) die gesamte Hybridschaltung mittels des lichtempfindlichen Lacks (Phr) abgedeckt wird, und zwar so, daß beim nachfolgenden Ätzen nur die zu entfernenden Teile der Widerstandsschicht (Ws) mit der Ätzlösung in Kontakt kommen.

2. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Substrat (Su), Widerstandsschicht (Ws) und Leiterbahnen (Lb) bestehende Zwischenprodukt zunächst vollständig mit einem lichtempfindlichen Lack (Phr) bedeckt wird, daß die Belichtung der fotoempfindlichen Schicht durch eine Fotomaske erfolgt, die einerseits die Struktur der Widerstände und andererseits die um eine Größe ö erweiterte Struktur der Leiterbahnen (Lb) aufweist, so daß nach dem Ätzen des Widerstandsmaterials die Schaltungen eine Struktur zeigen, die aus den Widerstandsbahnen (Wb) und aus Leiterbahnen (Lb) besteht, die eine aus Widerstandsmaterial bestehende Umrahmung von der Dicke δ erhalten.

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