DE2945533A1

DE2945533A1 - Verfahren zur herstellung eines verdrahtungssystems und mit einem derartigen verdrahtungssystem versehene halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE2945533A1
Application number: DE19792945533
Authority: DE
Inventors: Ties Siebolt Te Velde
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-11-14
Filing date: 1979-11-10
Publication date: 1980-05-29
Also published as: NL7811227A; FR2441923A1; GB2036427A; IT1125656B; IT7927193A0; DE2945533C2; NL181611C; US4561173A; CA1150851A; JPS5847858B2; AU5266079A; GB2036427B; NL181611B; FR2441923B1; JPS5568700A

Description

X Philips¹ ffloeüampenfebfen, psdtovep ^ . .... .. 2ÖA5S33

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Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungsysterns und mit einem derartigen Verdrahtungssystem versehene Halbleiteranordnung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungssystems auf einem Trägerkörper, der an einer Oberfläche mit einem ersten Muster aus elektrisch leitendem Material und mit einem zweiten Muster aus elektrisch leitendem Material mit mindestens einer das erste Muster kreuzenden Bahn versehen wird, wobei nach dem Anbringen des ersten Musters über praktisch die ganze Oberfläche eine Schicht (als Zwischenschicht bezeichnet) aus einem in bezug auf die Materialien des ersten und des zweiten Musters selektiv ätzbaren Material angebracht wird, die einer selektiven Aetzbehandlung unterworfen wird, wobei die Bahnen des zweiten Musters eine Aetz-· maske bilden, wobei an der Stelle dor genannten Kreuzung die Zwischenschicht über einen wesentlichen Teil ihrer Dicke entfernt wird und ausserhalb der genannten Kreuzung unter dem zweiten Muster Trägerteile aus der Zwischenschicht gebildet werden, die sich über den ganzen Abstand zwischen dem zweiten Leitermuster und der Oberfläche des Trägerkörpers oder zwischen dem zweiten und dem ersten Muster von Leiterbahnen erstrecken.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Halbleiteranordnung, die mit einem derartigen Verdrahtungssystem versehen ist.

MehrschLchtenvordrahtungsKystcMno mit i soli ertön Kreuzungen sind bekannt und finden allgemein in integrierten Schaltungen Anwendung. Sie vergrössern die Entwarffreiheit, insbesondere wenn eine sehr grosse Anzahl von Schaltungselementen (Transistoren, Widerstände) in einem einzigen Halbleiterkörper integriert werden. Eine Kreuzung der obenbeschriebenen Art ist im allgemeinen durch Luft (gegebenenfalls Vakuum oder ein Füllgas, z.B. Stickstoff) isoliert. Dadurch, dass die Dielektrizitätskonstante von Luft (Vakuum) erheblich kleiner

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als die von Siliziumoxid ist, sind die Streukapazitäten

derartiger Kreuzungen im allgemeinen sehr klein im Vergleich j
j zu denen der üblichen Kreuzungen bei denen die Leiterbahnen

durch Siliziunioxid isoliert sind. Ausserdem werden Kurz-Schlüsse über sogenannte "Feinlunker" (pin-holes) vermieden.

Ein Verfahren der obenbeschriebenen Art ist aus der DE-OS 27 3k 176 der Anmelderin bekannt.

Bei diesem Verfahren wird eine durch Luft isolierte Kreuzung dadurch erhalten, dass unter dem kreuzenden Teil des oberen leitenden Musters die Zwischenschicht völlig weggeätzt wird. Dies bedeutet, dass die Atzbehandlung solange fortgesetzt werden muss, bis sichergestellt ist, dass die Zwischenschicht unter diesem kreuzenden Teil durch laterales Atzen entfernt ist.

Wie auch in der vorgenannten Patentanmeldung boschrieben ist, dienen verbleibende Teile der Zwischenschicht als Trägerteile für die zweite leitende Schicht. An der Stelle eines derartigen Trägerteiles soll die Zwischenschicht denn auch nicht völlig während des genannten Atzschrittes entfernt werden. Um dies zu vermeiden, werden die Bahnen des zweiten leitenden Musters denn auch an der Stelle des Trägerteiles breiter als an der Stelle der Kreuzung gewählt, so dass die Zwischenschicht unter verbreiterten Teilen ausserhalb der Kreuzung wenigstens teilweise erhalten bleibt und das zweite Muster a\is leitendem Material örtlich abstützt.

Diese Massnahme führt jedoch zu Raumverlust infolge der Tatsache, dass örtlich mehr Raum für die Leiterbahnen erforderlich ist. Ausserdem müssen beim gegenseitigen Ausrichten der Masken, die diese Verbreiterungen an den Stellen der Kreuzungen definieren, Ausrichttoleranzen berücksichtigt werden.

Die Erfindung hat u.a. die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine grössere Packungsdichte erreicht werden kann. Veiter hat die Erfindung die Aufgabe, die Geschwindigkeit des Wegätzens der Zwischenschicht an den Stellen der Kreuzungen zu vergrössern und dadurch das Verfahren zu beschleunigen und zu vereinfachen.

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Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, dass dies dadurch erreicht werden kann, dass an der Stelle der Kreuzung die Atzung zweckmässiger und schneller als anderswo durchgeführt wird, indem die Zwischenschicht an der Stelle der Kreuzung von mehreren und/oder anderen Seiten durch den Atzvorgang angegriffen wird.

Ein Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass für diese Atzbehandlung zwischen dem ersten Muster und der Zwischenschicht Aussparungen angebracht werden, die sich mindestens bis unterhalb der Kreuzung erstrecken, wodurch an der Stelle der Kreuzung die Zwischenschicht über die Aussparungen auch auf der Unterseite weggeätzt wird, während an den Stellen der Trägerteile das Material der Zwischenschicht nur lateral angegriffen wird, wobei die Atzbehandlung wenigstens solange fortgesetzt wird, bis das erste Muster an der Stelle der Kreuzung völlig freigelegt ist.

Dadurch, dass nun an der Stelle der Kreuzung das Ätzmittel von verschiedenen Seiten angreift, wird die Zwischenschicht hier selektiv schnell verschwinden. Dies bedeutet, dass unter der Kreuzung die Zwischenschicht derart schnell über einen wesentlichen Teil ihrer Dicke entfernt werden kann, dass ausserhalb der Kreuzung durch Unterätzung nur noch ein kleiner Teil der Zwischenschicht

\ 25 unter den Händern der leitenden Bahnen weggeätzt ist,

während mitten unter diesen Bahnen die Zwischenschicht noch als Trägerteil vorhanden ist.

Es ist grundsätzlich möglich, nur die untere Leiterbahn freizulegen, wobei sich dann an der Stelle der Kreuzung auf der Unterseite des zweiten Musters aus leitendem Material nach wie vor noch Material der Zwischenschicht befindet. Obgleich dies für eine gute Isolierung genügend ist, ward d.ie Zwischenschicht an dor Stelle der Kreuzung doch vorzugsweise fiber ihre ganze Dicke» weggeätzt. Dadurch worden an der Stelle der Kreuzung sowohl die kapazitive Kopplung als auch die Möglichkeit eines Kurzschlusses verringert.

Vorzugsweise sind die Leiterbahnen des zweiten Musters

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kontinuierliche Bahnen mit einer praktisch gleichmässigen Breite. Dies ermöglicht es, diesen Bahnen eine minimale Spurbreite, unabhängig von Ausrichttoleranzen, zu erteilen, was namentlich bei Anwendung als Verdrahtungssystem integrierter Schaltungen zu hohen Packungsdichten führt.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens nacl der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Material des zweiten Musters aus leitendem Material mittels eines galvanischen Anwachsvorgangs angebracht wird.

Dies hat zur Folge, dass das Material des zweiten Musters nur in einer Richtung anwächst. In der Zwischenschicht können sich nämlich, abhängig von dem verwendeten • ~ Material und dem Aufbringungsverfahren, noch Oeffnungen (Feinlinker) befinden. Würde das Material des zweiten Musters nun auf der Zwischenschicht z.B. durch bekannte Techniken, wie Aufdampfen oder Zerstäuben, niedergeschlagen

j werden, so besteht die Möglichkeit, dass diese Oeffnungen

; mit diesem Material ausgefüllt werden. Da dieses Material

beim Entfernen der Zwischenschicht ätzbeständig ist, kann dadurch ein Kurzschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Leitermuster gebildet werden. Dadurch, dass beim galvanischen Anwachsen das Material des zweiten Leitermusters nur in einer Richtung anwächst, wird das Ausfüllen der Oeffnungen und damit die Bildung von Kurzschlüssen vermiede Eine erste wichtige Ausführungsform eines Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Muster aus leitendem Material in Form von Bahnen angebracht wird, deren obere Fläche grosser als die untere Fläche ist, so dass an den Rändern dieser Bahnen Schattenwirkung auftritt, wodurch beim Ablagern der Zwischenschicht unter diesen Rändern kein Material der Zwischenschicht niedergeschlagen wird und die genannten Aussparungen erhalten werden.

Das Aetzmittel hat entlang des unteren Leitermusters freien Zugang und kann von den Aussparungen her die über den unteren Leiterbahnen liegenden Teile der Zwischenschicht entfernen. Die Zwischenschicht wird zu gleicher Zeit von den Rändern des Materials des zweiten Mustors

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aus leitendem Material von oben her geätzt. In diesem Falle sind die Bahnen des zweiten Musters aus leitendem Material breiter als die des ersten Musters aus leitendem Material. Dadurch wird, wenn an der Stelle der Kreuzung die Zwischen-S schicht über dem unteren Leiter völlig weggeätzt wird, die Zwischenschicht an anderen Stellen unter dem zweiten Muster nur teilweise entfernt und bleiben dort Teile der Zwischenschicht als Trägerteile zurück.

Eine zweite wichtige Ausführungsform eines Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Teile des ersten Musters mit einer praktisch gleichmässigen Hilfsschicht versehen werden, bevor die Zwischenschicht angebracht wird, und dass nach dem Anbringen des zweiten Musters aus leitendem Material die Zwischenschicht einer ersten selektiven Aetzbehandlung unterworfen wird, wobei die Zwischenschicht ausserhalb der Bahnen des zweiten Musters über praktisch ihre ganze Dicke entfernt wird, wonach mittels einer selektiven Aetzbehandlung die Hilfsschicht auf dem unteren Muster entfernt wird, wodurch die genannten Aussparungen erhalten werden, wonach die Zwischenschicht einer zweiten selektiven Aetzbehandlung unterworfen wird, wobei an den Stellen der Kreuzungen das erste Muster freigelegt wird und an anderen Stellen aus der Zwischenschicht die genannten Trägerteile gebildet werden.

Dabei kann zunächst eine Schicht aus Material, aus dem das erste Muster besteht, und darauf eine Schicht aus Material, aus dem die Hilfsschicht besteht, angebracht werden, wonach dann in beide Schichten Bahnen in Forin des ersten Musters geätzt werden können.

Für die unterschiedlichen Muster und Schichten können verschiedene Metalle oder Halbleitermaterialien, wie po-lykristallines Siliziu, gewählt werden.

Für die Zwischenschicht kann in bestimmten Fällen ein Isolator gewählt werden. Vorzugsweise wird dazu ein in bezug auf die Materialien des ersten und des zweiten Musters selektiv ätzbares Metall, das ausserdem schnell geätzt wird, wie z.B. Aluminium, gowMhlt.

Aehnlicho» gilt für die Hilfsschicht, für dio ein

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Isoliermaterial, aber auch ein Metall, wie z.B. Chrom, verwendet werden kann.

Das Verdrahtungs- oder Elektrodensystem, das mit einem der obenbeschriebenen Verfahren erhalten wird, kann auf verschiedenen Trägerkörpers angebracht werden und das Anwendungsgebiet ist also sehr gross. Z.B. ist an Bildwiedergabevorrichtungen zu denken, wie sie in der DE-OS 26 37 703 der Anmelderin beschrieben sind.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verdrah· tungssystem, das auf einem Trägerkörper angebracht ist, der an einer Oberfläche mit einem ersten Muster aus elektrisch leitendem Material und mit einem zweiten Muster aus elektrisch leitendem Material mit mindestens einer das erste Muster kreuzenden Bahn versehen ist, die an der Stelle der Kreuzung von dem ersten Muster durch Vakuum oder Gas getrennt ist, wobei ausserhalb der Kreuzung unter dem zweiten Muster Trägerteile vorhanden sind, die sich über den ganzen Abstand zwischen dem Körper und dem zweiten Muster oder zwischen dem ersten und dem zweiten Muster erstrecken.

Ein Verdrahtungssys tem nach einem zwei ton Aspokt der Erfindung ist deidurch gekennzeichnet, dass die Bahnen dos zweiten Musters durch Bahnen gebildet werden, deren Breito an der Stelle der Kreuzung praktisch gleich der Breite an den Stellen der Trägerteile ist. Mit einem derartigen Verdrahtungssystem können sehr kompakte Strukturen erhalten werden, dadurch, dass die Bahnen so schmal gewählt werden können wie die Anwendung es gestattet.

Die Erfindung ist von besonderem Interesse für integrierte Schaltungen, weil bekanntlich in sogenannten VLSJ-Schaltungen vielfach Mehrschichtonverdrahtungssysteme verwendet werden.

Einige Ausführungsformon der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines Halbleiterkörpern mit einem durch Anwendung eines Verfahrens nach der Ei-findung hergestellten Verdrahtungssystem, Fig. 2 einen Querschnitt durch diese Anordnung lüngs

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der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch dieselbe Anordnung längs der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. k bis 7 Schnitte längs der Linie II-II in Fig. 1 durch die Anordnung während einiger Stufen ihrer Herstellung,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie II-II durch ein Verdrahtungssystem mit einer gleichen Draufsicht wie Fig. 1, das durch Anwendung eines anderen Verfahrens nach der Erfindung hergestellt ist,

Fig. 9 bis 13 die Anordnung nach Fig. 8 während einiger Stufen ihrer Herstellung,

Fig. 14 einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. 1 während einer Stufe der Herstellung, Fig. 15 eine nähere Erläuterung des Mechanismus des galvanischen Anwachsens, und

Fig. 16 die Weise, in der eine Kreuzungsverbindung hergestellt werden kann.

Es sei bemerkt, dass die Figuren nur schematisch und nicht masstäblich gezeichnet sind. Entsprechende Teile sind in der Regel mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Fig. 1 bis 3 beziehen sich auf eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit einem kreuzenden Verdrahtungssystem. Die Anordnung enthält einen Trägerkörper 1, im vorliegenden Beispiel einen Halbleiterkörper, in dem eine Anzahlvon Schaltungselementen, wie z.B. Transistoren, Dioden, Widerstände usw., angebracht sein können. Diese Schaltungselemente, die weiter keinen Teil der Erfindung bilden, sind in den Figuren nicht dargostollt und können im Halbleiterkörper durch allgemein bekannte Techniken zur Herstellung integrierter Schaltungen angebracht werden. Der Halbleiterkörper 1 ist, wie dies üblicherweise der Fall ist, aus Silizium hergestellt, obgleich auch andere Halbleitermaterialien Anwendung finden können. Die Schaltungselemente liefen in der Nähe einer Oberfläche 2, die bekanntlich gewöhnlich mit einer Isolierschicht aus z.B. Siliziumoxid passiviert ist. Die Passivierungsschicht ist der Deutlichkeit halber in der Figur auch nicht dargestellt.

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Um die Schaltungselemente miteinander und mit äusse-

ren Zufuhrleitern zu verbinden, ist der Halbleiterkörper 1 j

\ an seiner Oberfläche 2 mit Leitern versehen. Diese sind im

4
? vorliegenden Beispiel in einem ersten leitenden Muster an-

J 5 geordnet, das direkt auf dem Halbleiterkörper 1 liegt und j zu dem die Bahnen 3 bis 5 gehören. Diese Bahnen können be-

i kanntlich über Kontaktfenster in der genannten Pasivierungs·

I schicht mit den unterschiedlichen Zonen der unterliegenden

} Schaltungselemente verbunden sein.

i 10 Ueber diesem unteren ersten leitenden Muster ist ein j zweites leitendes Muster vorhanden, zu dem die Bahnen 6 bis

■ 8 gehören, die im vorliegenden Beispiel die Bahnen 3 bis 5 j

\ des ersten Musters senkrecht kreuzen.

ι Zwischen den Kreuzungen 9 wird das zweite Muster aus

j 15 leitendem Material von Trägerteilen 12, im vorliegenden Bei·

j spiel aus Aluminiu, abgestützt. Nötigenfalls können auch

i diese Trägerteile 12 über Kontaktlöcher in der Passivier-

■ ungsschicht mit unterliegenden Zonen der Schaltungselemente verbunden sein. Obwohl die Trägerteile 12 in der Draufsicht

20 nach Fig. 1 naturgemäss nicht sichtbar sind, ist der Deut- ! lichkeit halber ihre Lage in Fig. 1 durch die schraffierten

j Gebiete 12 angedeutet. In der Ebene des Querschnittes nach

j Fig. 3 kommen sie nicht vor; daher ist ihre Lage schamtisch

I durch gestrichelte Linie angedeutet,

; 25 Die Herstellung der Anordnung nach den Fig. 1 bis 3

wird an Hand der Fig. k bis 7 näher erläutert, die Schnitte gleich dem Schnitt nach Fig. 2 längs der Linie IX-TI in

': Fig. 1 während verschiedener Stufen der Herstellung der

Anordnung zeigen.

30 Es wird (Fig. k) von einem Halbleiterkörper 1 ausgegangen, in dem mit Hilfe an sich bekannter Techniken, z.H. durch maskierte Diffusion oder Implantation der goeigneten Verunreinigungen, die verschiedenen Zonen der Schaltung angebracht sind und der an seiner Oberfläche 2 mit einer Psis-35 siviei'ungsschicht oder mit Passivierungsschicliten vorsehen ist, in der oder denen Kontaktlöcher gebildet sind. Heber diese Kontaktlöcher können die zu bildenden Bahnen ') bis 5 mit den verschiedenen Zonen im Halbleiterkörper kontaktiort

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werden. Nach dem Anbringen der Bahnen 3 bis 5 wird über praktisch die ganze Oberfläche eine Zwischenschicht 1'» aus in bezug auf das erste Muster und das später anzubringende zweite Muster (6,7»8) aus leitendem Material selektiv ätzbarem Material angebracht (Fig. 7). Mit dem zweiten Muster als Maske wird dann an den Stellen der Kreuzungen die Zwischenschicht 14 über einen wesentlichen Teil ihrer Dicke entfernt, während ausserhalb der¹ Kreuzungen 9 aus der Zwischenschicht Trägerteile 12 gebildet werden.

Nach der Erfindung \v7ird die Zwischenschicht 1^+ ausserdem an den Stellen der Kreuzungen 9 auch auf der Unterseite dadurch weggeätzt, dass zwischen dein ersten Muster aus leitendem Material und der Zwischenschicht 1^1 Aussparungen 11 zum Zuführen des Aetzniittels angebracht werden, wobei '5 die Aetzbehandlung wenigstens solange fortgesetzt wird, bis das erste Muster an der Stelle der Kreuzung völlig f rei gelegt ist.

Die Aussparungen können auf verschiedene lveise erhalten werden. Im vorliegenden Beispiel weisen die Bahnen 3 bis 5 Ränder mit einer negativen Neigung auf (siehe Fig. 2), so dass beim Niederschlagen der Zwischenschicht 1^ Schattenw.i rkung auftritt, wodurch die genannten Aussparungen 11 gebildet werden (siehe Fig. 7)·

Um die Bahnen 3 bis 5 zu bilden, wird der Halbleiterkörper 1 zunächst über seine ganze Oberfläche mit einer Schicht 15 (Fig. ^)> im vorliegenden Beispiel aus Chrom, überzogen. Diese Schicht weist eine Dicke von etwa 0,0.5 mm ;juf und kann durch Zerstäuben oder Aufdampfen angebracht werden.

Dann wird die Anordnung mit einer Schicht 16 aus einem plio toeinp.i'i jjd 1 i chen Material, überzogen, in der auf all ge ine .i η bekannte Weise ein Muster angebracht wird, das dem Muster der Einzubringenden Leiterbahnen 3 bis 5 entspricht (Fig. ^). Mit diesem Muster tins pbo toompf i ndli .ehern Müi.'M'.iiil als Maske vi rd ans chi i e s so n<i di eChroms chi cht 1j) iiul' den nicht von der Maske geschützten Te ϊ I en dor Oberfläche .? wegge/i tzl . Als Ae tzini t tel wird z.B. eine Lösung von ^r)O ,··; Cc rfiiiiiiion i uinin tra (. (Co(NlI^ ),,(\'() ) - ) nnil 100 cm'

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Salpetersäure (lINO„) in einem Liter Wasser verwendet, wahrend für die Photomaske ein allgemein bekannter Photolack, wie ΛΖ 2^00 Shipley, benutzt wird. Versuche haben ergeben, dass diese Kombination durch eine bessere Haftung des Chroms an dom Photolack als an der Oberfläche 2, die mit Siliziumoxid überzogen ist, beim Aetzen die gewünschte negative Neigung der Ränder der Bahnen 3 t>i^s 5 bewirkt. Nach Beendigung tiieser Aetzbehandlung sind also die Halmen 3 bis 5 erhalten, die eine obere Fläche aufweisen, die grosser als die untere Fläche ist (Fig. 5).

Damit ist das erste Muster aus elektrisch leitendem Material angebracht. Zur Herstellung einer kreuzenden V'ervindung wird dann über die ganze Oberfläche eine Zwischenschicht λΗ aus einem Material angebracht,__ das in bezug auf die Materialien des ersten und des zwei-fctrn Musters selektiv ätzbar ist, im vorliegenden Beispiel Aluminium mit einer Dicke: von etwa 0,2 bis 1 aim, ~

Auf der Zwischenschicht "\k wird dann das zwei to Muster aus leitendem Material angebracht. Dies erfolgt z.H. dadurch dass ein geeignetes leitendes Material aufgedampft und anschliessend in Muster geätzt oder dieses Material unter Verwendung einer Maskierung niedergeschlagen wird.

Vorzugsweise wird das Material des zwei ton Musters aber durch galvanisches Anwachsen, im vorliegenden He i spiel von Nickel bis zu einer Dicke von 0,05 bis 0,8 ,um, abhängig von der Anwendung, angebracht (Fig. 7). Durch das galvanische Anwachsen werden, wie nachstehend noch näher auseinandergesetzt werden wird, mögliche Kurzschlüsse zwischen (Jem ersten und dem zweiten Muster aus leitendem Material verhindert.

Infolge der Tatsache, dass die Ränder 13 der Hahnen 3 bis 5 eine negative. Neigung aufweisen, sind lic im Niederschlagen der Zw.i sohenschi cJi I 1^-1 durch Schal. I e nw.i rUting die Aussparungen 11 in der Zwischenschicht entlang der HMiulei· des ersten Musters frei von Aluminium geblieben. Diese- Aussparungen dienen nach der FrJ" in dung d;i /u, in einem nächstfolgende.·}! Hers tellungssehri11, bei dem die Zwischenschicht au.s A.Luiii i η i um weggeätzt, wi. rd, das Ae t zin j t I.e. .I Überall en I-

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lang des unteren Musters zu führen, so dass es die Aluminiumschicht sowohl von der Unterseite als auch von der Oberseite (mit den Bahnen des zweiten Musters als Aetzmaske) angreift. Als Aetzmittel wird z.B. eine 1O=ige NaOH-Lösung verwendet, die zwar das Aluminium schnell wegätzt, aber das Chrom und Nickel nicht oder nahezu nicht angreift.

Wie in Fig. 7 mit den Pfeilen 18 angegeben ist, muss die Aetzflüssigkeit von den Aussparungen 11 her die Zwischenschicht 14 über einen Abstand wegätzen, der gleich der halben Breite der Bahnen 3 bis 5 ist. Dies bedeutet, dass einerseits der Abstand zwischen zwei dieser Bahnen bei diesem Verfahren grosser als die Bandbreite sein muss, um noch Trägerteile 12 übrigzubehalten, während andererseits die Bahnen des zweiten Musters breiter als die des ersten Musters aus leitendem Material sein müssen.

Nach dem Aetzen ist die Anordnung nach Fig.2 erhalten .

Ein Muster, das die gewünschte Schattenwirkung ergibt, kann auch dadurch erhalten werden, dass das erste Muster aus leitendem Material aus einer Doppelschicht hergestellt wird, wobei die untere Schicht schneller als die obere Schicht gelöst werden kann, wodurch beim Niederschlagen der Zwischenschicht Aussparungen freibleiben.

Ein anderes Verfahren nach der Erfindung, bei dem ²^ die obengenannte Beschränkung in bezug auf den Abstand . zwischen zwei Bahnen nicht zutrifft, ist in den Fig. 9 bis 13 dargestellt, in denen verschiedene Stufen der Herstellung einer Anordnung mit einer gleichen Draufsicht wie Fig. 1 und einem Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 nach Fig. 8 gezeigt werden.

Die in Fig. 8 gezeigte Anordnung enthält einen Träg(«rl<firpor 1 , der an seiner Oberfläche 2 mit einem Verdrahtungssystem mit Kreuzungen 9 versehen ist, das durch Anwendung eines Verfahrens nach der Erfindung hergestellt ist. Ausserhalb der Stellen 9, an denen sich die Bahnen des unteren und des oberen Musters kreuzen, wird das obere Muster von Trägerteilen 12 abgestützt.

Die Herstellung der Anordnung nach Fig. 8 wird an

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Hand der Fig. 9 bis 13 näher erläutert, die Schnitte gleich dem Schnitt nach Fig. 9 längs der Linie II-II in Fig. 8 während verschiedener Stufen der Herstellung der Anordnung zeigen.

⁵ Auf dem Trägerkörper 1 wird eine erste Schicht 15

ι aus leitendem Material z.B. durch Zerstäuben oder Aufdampfen

1 angebracht. Diese erste leitende Schicht 15 wird dann, auch

j wieder durch Zerstäuben oder Aufdampfen, mit einer Hilfs-

', schicht 19 überzogen. Die erste leitende Schicht 15 besteht

*■ Ό in diesem Beispiel aus Titan, während die Hilfsschicht 20

aus Chrom besteht. Beide Schichten weisen eine Dicke von ; 0,05 bis 1yum auf.

ν Anschliessend wird über die ganze Oberfläche eine

, Schicht 16 aus photoempfindlichem Material angebracht, in

j '* der auf allgemein bekannte Weise eine Maske definiert wird, : die das Chrom in einem folgenden Aetzschritt schützen muss

I (Fig. 10). Diese Photomaske weist die gleiche Form Wie das

^; zu bildende erste Muster aus leitendem Material auf und ent-

j hält im vorliegenden Beispiel parallele Bahnen mit einer

,' 20 Breite von 5 bis 10/Um und einem gegenseitigen Abstand von < 10 bis 20/urn.

Ί /

; An den nicht von der Photomaske geschützten Steilen

? wird dann das Chrom weggeätzt, wobei als Aetzmittel eine

'. Lösung von 50 g Cerammoniumni trat (Ce(NHi )_y(N0_),) und

²⁵ K)O cnr Salpetersäure (HNO ) in 1 1 Wasser verwendet wird.

- Die Hilfsschicht 19 aus Chrom erhält auf diese Weise das

gleiche Muster wie das zu bildende erste untere Muster aus

■ leitendem Material (Fig. 1θ). In einem folgenden Schritt : wird das Titan auf den nicht geschützten Teilen mit z.B. ; ³⁰ einer 5$igen Fluorwasserstofflösung weggeätzt.

■ Die Oberfläche 2 ist nun mit einer Doppelschicht aus : Titan-Chrom in Form des ersten Musters (mit in diesem lioi-

; spiel den parallelen Bahnen 3 bis 5) überzogen.

: Anschliessend wird die Zwischenschicht 1^1 aus einem

³⁵ Material angebracht, das in bezug auf das Titan und das für das zweite Muster zu verwendende Nickel selektiv ützhar is~t, z.B. Aluminiu. Diese Zwischenschicht I'* weist eine

. Dicke von etwa 0, 15 /um auf. Auf dieser Zwischenschicht w.Li-d

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eine Nickelschicht galvanisch angewachsen, wonach in die Nickelschicht das zweite obere Muster mit Hilfe einer 10$- igen Salpetersäurelösung nach einer kurzzeitigen Tauchätzung (1O Sekunden in 50$iger Salzsäure), um die Oberfläche chemisch aktiv zu machen, geätzt wird. Durch diese Aetzbehandlung werden die Bahnen 6 bis 8 erhalten. Dann wird zwischen den Bahnen 6 bis 8 das Aluminium weggeätzt, wodurch überall ausserhalb der Kreuzungen das untere Muster mit den Bahnen 3 bis 5 mit der Schicht 19 praktisch freigelegt wird (Fig. 1i).

Danach wird das Chrom 19 mit der genannten Lösung von Cerammoniumnatrat und Salpetersäure weggeätzt.

Diese Aetzung erfolgt in sehr kurzer Zeit, und zwar in der Grössenordnung von einigen Minuten; dadurch werden in der Anordnung über dem ersten Muster Aussparungen 11 zum Zuführen von Aetzmitteln zum Aetzen des verbleibenden Aluminiums freigelegt (Fig. 12).

Die Fig. 13 und "\h zeigen eine Zwischenstufe während des Aetzvorgangs im Querschnitt längs der Linie H-II bzw. längs der Linie HI-III in der Draufsicht nach Fig. 1 .

Von den Aussparungen 11 her hat das Aetzmittel, im vorliegenden Beispiel Natronlauge (NaOH), freien Zugang auf der Unterseite der Zwischenschicht 1^, so dass sich diese Ausspai'ungen 11 schnell erweitern (Fig. 13)· Ueber der BaUn 5 befindet sich eine Aussparung 11. Von dieser Aussparung 11 her greift das Aetzmittel die Unterseite der Zwischenschicht lh an, so dass über diesen Aussparungen 11 Oeffnungen 21 gebildet werden, durch die das Aetzmittel noch weiter und leichter vordringen kann (Fig. lh). Endgültig ergibt der Aetzvorgang den (schematisch gezeigten) Schnitt nach Fig. 8.

Wie bereits bemerkt wurde, erfolgt das Anbringen der Nickelschicht durch galvanisches Anwachsen, damit Kurzschlüsse! vermieden worden. E.s hat sich herausgestellt, dass d;is Aluminium, das Tür dJ e Zwischenschicht 14 verwendet wird, in der* Regel noch Oeffnungen 22 (sogenannte Feinlunker) enthält, die beim Niederschlagen des Nickels durch Zerstäuben mit Nickel ausgefüllt werden können

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(Fig. 15a). In den obenbeschriebenen Aetzschritten, in denen die Zwischenschicht entfernt wird, wird dieses Nickel nicht angegriffen, so dass sich dabei die Möglichkeit von Kurzschluss an den Stellen der Oeffnungen 22 ergibt.

Beim galvanischen Anwachsen tritt bekanntlich durch die Wirkung des verwendeten elektrischen Feldes der Anwuchs nur in einer Richtung auf, so dass gegebenenfalls vorhandone Oeffnungen 22 nicht ausgefüllt, sondern durch die anwaehsende Nickelschicht auf ihrer Oberseite verschlossen werden, Damit ist die Möglichkeit von Kurzschluss ausgeschlossen (Fig. 15b).

Fig. 16 zeigt, wie im letzteren Vorgang eine leitende Verbindung (Kreuzungsverbindung) zwischen dem ersten und dem zweiten Muster gebildet werden kann. An der Stelle der anzubringenden Kreuzungsverbindung wird die llilfsschicht 19 aus Chrom entfernt. Dadurch wird beim Anbringe» der Zwischenschicht ]h aus Aluminium an der Stelle dor Kreuzung diese direkt auf dein unteren Mustor angebracht. Dadurch, dass hier nun die Hilfsscbicht fehlt, wird an dieser Stelle auch keine Aussparung 11 erhalten, so das;; das Aetzmittel hier die Zwischenschicht während dex" zweiten Aetzbehandlung der Zwischenschicht, nur lateral angreift., wodurch hier ein Trägerteil 10 gebildet wird, der zugleich das erste Muster mit dein zweiten Muster leitend vorbindet.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Beispiele beschrankt ist, sondern d.-i.^s im KahriK'ii der K r C i lu.ltmg I^-(If den Ka cliuiii im noch viele Abwandlungen mögl i cli sind. So wurde bereits bemerk L, dass das Material der Zwischenschicht nicht bei allen Anwendungcn völlig entfernt zu werden braucht. Auch beschränkt sich die Erfindung natürlich nicht; auf senkrechte Kreuzungen paralleler Bahnen, sondern ist für sowohl das untere als auch das obere Muster aus leitendem Material jede denkbare Konfiguration möglich.

3i> Bei einer besonderen Anwendung können durch die beschriebene Technik erhaltene Kreuzungen a.l.s e-lok L ro» ta Ii sch •gesteuerte· Schalter benutzt werden. Eine dera rl. i ge Anwendung ist z.H. in einem programmierbaren Aus Ie: .<· s pt i ehe r

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(PROM) möglich, wobei das untere Leitermuster z.B. in einer Form angebracht wird, bei der in Zusammenarbeit mit dein oberen Muster eine Matrix von Schaltern gebildet wird, die mit einer in dem lialblei terkörper angebrachten Matrix von Schaltungselementen (ζ.Π. Dioden) gekoppelt sind und d-i e wahrend der Progranuni erung nach Wunsch geschlossen werden können.

Schliesslich sind natürlich auch andere als die genannten Aetzmittel(ζ.B. auch Plasmaätzen) und andere Materialien für die verschiedenen Muster und Schichten möglich. Gegebenenfalls kann der Raum zwischen zwei sifa kreuzenden Bahnen später wieder mit einem schützenden isolierenden Harz ausgefüllt werden.

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Claims

7-7-1979
PATENTANSPRUECHE:

( 1 .J Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungssystems auf einem Trägerkörper, der an einer Oberfläche mit einem ersten Muster aus elektrisch leitendem Material und mit einem zweiten Muster aus elektrisch leitendem Material mit mindestens einer das erste Muster kreuzenden Bahn versehen wird, wobei nach dem Anbringen des ersten Musters über praktisch die ganze Oberfläche eine Schicht (als Zwischenschicht bezeichnet) aus in bezug auf die Materialien des ersten und des zweiten Musters selektiv ätzbarem Material angebracht wird, die einer selektiven Aetzbehandlung unterworfen wird, wobei die Bahnen des zweiten Musters eine Aetzmaske bilden,wobei an der Stelle der genannten Kreuzung die Zwischenschicht über einen wesentlichen Teil ihrer Dicke entfernt wird und ausserhalb der genannten Kreuzung unter dem zweiten Muster Trägerteile aus der Zwischenschicht gebildet werden, die sich über den ganzen Abstand zwischen dem zweiten Leitermuster und der Oberfläche des Trägerkörpers oder zwischen dem zweiten und dem ersten Muster aus leitendem Material erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass für diese Aetzbehandlung zwischen dem ersten Muster und der Zwischenschicht Aussparungen angebracht werden, die sich wenigstens bis unterhalb der Kreuzung erstrecken, wodurch an der Stelle der Kreuzung die Zviischfmschdeht über die Aussparungen auch auf der Unterseite geätzt wird, während an den Stellen der Trägerteile das Material der Zwischenschicht auf der Unterseite nur lutoreil angegriffen wird, wobei die Aetzbehandlung wenigstens solange fortgesetzt wird, bis das erste Muster an der Stolle der Kreuzung völlig freigelegt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht an der Stelle der Kreuzung über ihre ganze Dicke weggeätzt wird.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

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zeichnet, dass die Leiterbahnen des zweiten Musters kontinuierliche Bahnen mit einer praktisch gleichmässigen Breite enthalten.

k. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des zweiten Musters aus leitendem Material durch galvanisches Anwachsen angebracht wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Muster aus leitendem Material in Form von Bahnen angebracht wird, deren obere Fläche grosser als die untere Flächt ist, so dass an den Rändern dieser Bahnen Schattenwirkung auftritt, wodurch bei der Ablagerung der Zwischenschicht unter diesen Rändern kein Material der Zwischenschicht niedergeschlagen wird und die genannten Aussparungen erhalten werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass das erste Muster aus leitendem Material aus einer Doppelschicht hergestellt wird, deren untere Schicht sich schneller als die obere Schicht löst.

7· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis h_t dadurch gekennzeichnet, dass Teile des ersten Musters mit einer gleichförmigen Hilfsschicht versehen werden, bevor die Zwischenschicht angebracht wird, und dass nach dem Anbringen des zweiten Musters aus leitendem Material die Zwischenschicht einer ersten selektiven Aetzbehandlung unterworfen wird, wobei die Zwischenschicht ausserhalb der Bahnen des zweiten Musters über praktisch ihre ganze Dicke entfernt wird, wonach durch eine selektive Aetzbehandlung die Hilfsschicht auf dem unteren Muster entfernt wird, wodurch die genannten Aussparungen erhalten werden, wonach die Zwischenschicht einer zweiten selektiven Aetzbehandlung unterworfen wird, wobei an den Stellen der Kreuzungen das ,erste Muster freigelegt wird und an anderen Stellen aus der Zwischenschicht die genannten Trägerteile gebildet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anbringen der Zwischenschicht in Form einer leitenden Schicht die genannte Hilfsschicht über dem ersten

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Muster örtlich entfernt wird, wodurch beim Anbringen der Zwischenschicht diese direkt auf der unteren Leiterbahn angebracht und beim Aetzen der Zwischenschicht auf dieser unteren Leiterbahn ein leitender Trägerteil erhalten wird, ΐ 5 der eine leitende Verbindung zwischen einer Bahn des zwei-

i ten Musters und dem genannten ersten Muster bildet.

] 9· Verdrahtungssystem, das mit Hilfe eines Verfahrens

ί nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist.

; 10. Verdrahtungssystem, das auf einem Trägerkörpor angc-

{ 10 bracht ist, der an einer Oberfläche mit einem ersten Muster

i aus elektrisch leitendem Material und mit einem zweiten

j Muster aus elektrisch leitendem Material mit mindestens

i einer das erste Muster kreuzenden Bahn versehen wird, die

5 an der Stelle der Kreuzung von dem ersten Muster durch

j 15 Vakuum oder Gas getrennt ist, wobei ausserhalb der Kreuzung

j unter dem zweiten Muster Trägerteile vorhanden sind, die

i sich über den ganzen Abstand zwischen dem Körper und dom

j zweiten Muster oder zwischen Bahnen des ersten und des

j zweiten Musters erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass

ι 20 die Bahnen des zweiten Musters durch Bahnen gebildet worden,

j deren Breite an der Stelle der Kreuzung praktisch gleich

j der Breite an den Stellen der Trägerteile ist.

: 11. Verdrahtungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekeiin-

>, zeichnet, dass die Bahnen des ersten Musters aus elektrisch

j 25 leitendem Material, im Querschnitt gesehen, an der unteren j Fläche schmäler als an der oberen Fläche sind, und dass

j diese Bahnen schmäler als die des zweiten Mustors aus

i leitendem Material sind, während der minimale gegenseitige

j Abstand der Bahnen des ersten Musters aus elektrisch lei-

: 30 tendem Material grosser als die Breite der Bahnen des

j ersten Musters ist.

j 12. Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper, der

I mit einem Verdrahtungssystem nach einem der Ansprache 9

! oder 11 versehen ist.

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