DE2945533C2

DE2945533C2 - Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungssystems

Info

Publication number: DE2945533C2
Application number: DE2945533A
Authority: DE
Inventors: Ties Siebolt te Eindhoven Velde
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-11-14
Filing date: 1979-11-10
Publication date: 1983-11-03
Also published as: IT1125656B; GB2036427B; US4561173A; NL181611C; JPS5847858B2; CA1150851A; JPS5568700A; FR2441923A1; GB2036427A; NL7811227A; FR2441923B1; NL181611B; IT7927193A0; AU5266079A; DE2945533A1

Description

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 f-rste Muster kreuzenden Bahn versehen wird, wobei nach u^n Anbringen des ersten Musters über praktisch die ganze Oberfläche eine Schicht (als Zwischenschicht meze-chnet) aus einem in bezug auf die Materialien des ersten und des zweiten Musters selektiv ätzbaren Material angebracht wird, die einer selektiven Ätzbehandlung un'erworfen wird, wobei die Bahnen des zweiten Mustc . eine Ätzmaske 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 von Leiterbahnen erstrecken.

Mehrschichtenverdrahtungssysteme mit isolierten Kreuzungen sind bekannt und finden allgemein in integrierten Schaltungen Anwendung. Sie vergrößern die Entwurffreiheit, insbesondere wenn eine sehr große Anzahl von Schaltungselementen (Transistoren. Widerstände) in einem einzigen Halbleiterkörper integriert werden.

Eine Kreuzung der oben beschriebenen Art ist im allgemeinen durch Luft (gegebenenfalls Vakuum oder ein Füllgas, z. B. Stickstoff) isoliert. Dadurch, daß die Dielektrizitätskonstante von Luft (Vakuum) erheblich kleiner als die von .Siliziumoxid ist. sind die Streukapazitäten derartiger Kreuzungen im allgemeinen sehr klein im Vergleich zu denen der üblichen Kreuzungen, bei denen die Leiterbahnen durch Sili/iumoxid isoliert sind. Außerdem werden Kurzschlüsse über sogenannte

»Feinlunker« (pin-holes) vermieden.

Ein Verfahren der oben beschriebenen Art ist aus der DE-OS 27 34 176 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 Ätzbehandlung so lange fortgesetzt werden maß, bis sichergestellt ist daß die Zwischenschicht unter diesem kreuzenden Teil uurch laterales Ätzen entfernt ist

Wie auch in der vorgenannten Patentanmeldung beschrieben 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 Ätzschrittes 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 aus leitendem Material örtlirh abstützt

Diese Maßnahme führt jedoch zu Raunverlust 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so weiterzubilden, daß eine größere Packungsdichte erreicht und die Ätzgeschwindigkeit der Zwischenschicht an den Stellen der Kreuzungen vergrößert wird.

Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dies dadurch erreicht werden kann, daß an der Stelle der Kreuzung die Ätzung zweckmäßiger und schneller als anderswo durchgeführt wird, indem die Zwischenschicht an der Stelle der Kreuzung von mehreren Seiten durch den Ätzvorgang angegriffen wird.

Ein Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß für diese Ätzbehandlung 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 Zwischerscnicht 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 Ätzbehandlung wenigstens so lange 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 h'er selektiv schnell verschwinden. Dies bedeutet, daß unter der Kreuzung die Zwischenschicht derart schnell über einen wesentlichen Teil ihrer Dicke entfernt werden k?nn. daß außerhalb der Kreuzung durch Unterätzung nur noch ei-i kleiner Teil der Zwischenschicht unter den Rändern 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 n.ich wie vor noch Material der Zwischenschicht befindet. Obgleich dies für eine gute Isolierung genügend ist wird die Zwischenschicht an der Stelle der Kreuzung doch vorzugsweise über ihre ganze Dicke weggeätzt Dadurch werden an der Stelle der Kreuzung sowohl die kapazitive Kopplung als auch die Möglichkeit eines Kurzschlusses verringert

Vorzugsweise sind die Leiterbahnen des zweiten Musters kontinuierliche Bahnen mit einer praktisch gleichmäßigen Breite. Dies ermöglicht es, diesen Bahnen eine minimale Spurbreite, unabhängig von

ίο Ausrichttoleranzen, zu erteilen, was namentlich bei Anwendung als Verdrahtungssystem integrierter Schaltungen zu hohen Packungsdichten führt

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens nach 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 dero -.ufbringungsverfahren, noch öffnungen (FeinSunker) befinden. Würde das Material des zweiten Musters nun auf der Zwischenschicht z. B. durch bekannte Techniken, wie Aufdampfen oder Zerstäuben, niedergeschlagen werden, so besteht die Möglichkeit, daß diese Öffnungen 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 zwehen Leitermusters nur in einer Richtung anwächst wird das Ausfüllen der öffnungen und damit die Bildung von Kurzschlüssen vermieden.

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 größer 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 Ätzmittel 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 Musters 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 Zwischenschicht über dem untere ■ Leiter völlig weggeätzt wird, die Zwischenschicht an anderen Stellen unter dem zweiten Muster nur teilweise enife/nt 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 Ätzbehandlung unterworfen wird, wobei die Zwischenschicht außerhalb der Bahnen des zweiten Musters über praktisch ihre ganze Dicke entfernt wird, wonach mittels einer selektiven Ätzbehandlung die Hilfsschicht

auf dem unteren Muster entfernt wird, wodurch die genannten Aussparungen erhalten werden, wonach die Zwischenschicht einer zweiten selektiven Ätzbehandlung 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 Form des ersten Musters geätzt werden können.

Für die unterschiedlichen Muster und Schichten können verschiedene Metalle oder Halbleitermaterialien, wie polykristallines Silizium, gewählt werden.

Für die Zwischenschicht kann in bestimmten Fällen ein Isolator gewählt werden. Vorzugsweise wird dazu ein in ucZüg 5üi uic materialien ucS CfSiCTi üfiu uCS zweiten Musters selektiv ätzbares Metall, das außerdem schnell geätzt wird, wie z. B. Aluminium, gewählt.

Ähnliches gilt für die Hilfsschicht, für die ein 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 Trägerkörpern angebracht werden, und das Anwendungsgebiet ist also sehr groß. Zum Beispiel ist an Bildwiedergabevorrichtungen zu denken, wie sie in der DE-OS 26 37 703 der Anmelderin beschrieben sind.

Die Erfindung ist von besonderern Interesse für integrierte Schaltungen, weil bekanntlich in sogenannten VLSI-Schaltungen vielfach Mehrschichtenverdrahtungssysteme verwendet werden.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig.] eine Draufsicht auf einen Teil eines Halbleiterkörpers mit einem durch Anwendung eines Verfahrens nach der Erfindung hergestellten Verdrahtungssystem.

Fig. 2 einen Querschnitt durch diese Anordnung längs der Linie H-II in Fig. 1.

F i g. 3 einen Schnitt durch dieselbe Anordnung längs der Linie Ill-Ill in Fig. 1.

Fig.4 bis 7 Schnitte längs der Linie 11-11 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 F i g. 1, das durci. 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 HI-IiI in F i g. 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 maßstäblich gezeichnet sind. Entsprechende Teile sind in der Regel mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet

F i g. 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 Anzahl von 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 dargestellt und können im I lalbleiterkörper 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.

Um die Schaltungselemente miteinander und mit äußeren Zufuhrleitern zu verbinden, ist der Halbleiterkörper 1 an seiner Oberfläche 2 mit Leitern versehen. Diese sind irn vorliegenden Beispiel in einer!; ersten leitenden Muster angeordnet, das direkt auf dem Halbleiterkörper 1 liegt und zu dem die Bahnen 3 bis 5 gehören. Diese Bahnen können bekanntlich über Kontaktfenster in der genannten Passivierungsschicht mit den unterschiedlichen Zonen der unterliegenden Schaltungselemente verbunden sein.

Über diesem unteren ersten leitenden Muster ist ein zweites leitendes Muster vorhanden, zu dem die Bahnen 6 bis 8 ,:shören, die im vorliegenden Beispiel die Bahnen 3 bis 5 des ersten Musters senkrecht kreuzen.

Zwischen den Kreuzungen 9 wird das zweite Muster aus leitendem Material von Trägerteilen 12, im vorliegenden Beispiel aus Aluminium, abgestützt. Nötigenfalls können auch diese Trägerteile 12 über Kontaktlöcher in der Passivierungsschicht mit unterliegenden Zonen der Schaltungselemente verbunden sein. Obwohl die Trägerteile !2 ir der Draufsicht nach F i g. 1 naturgemäß nicht sichtbar s:nd. ist der Deutlichkeit halber ihre Lage in Fig. 1 durch die schraffierten Gebiete 12 angedeutet. In der Ebene des Querschnittes nach Fig. 3 kommen sie nicht vor; daher ist ihre Lage schematisch durch gestrichelte Linien angedeutet.

Die Herstellung der Anordnung nach den F i g. 1 bis 3 wird an Hand der Fig.4 bis 7 nä^v :r erläutert, die Schnitte gleich dem Schnitt nach ^F i g. 2 längs der Linie H-II in Fig. 1 während verschiedener Stufen der Herstellung der Anordnung zeigen.

Es wird (Fig.4) von einem Halbleiterkörper 1 ausgegangen, in dem mit Hilfe an sich bekannter Techniken, z. B. durch maskierte Diffusion oder Implantation der geeigneten Verunreinigungen, die verschiedenen Zonen der Schaltung angebracht sind und der an seiner Oberfläche 2 mit einer Passivierungsschicht oder mit Passivierungsschichten versehen ist. in der oder denen Kontaktlöcher gebildet sind. Über diese Kontaktlöcher können die zu bildenden Bahnen 3 bis 5 mit den verschiedenen Zonen im Halbleiterkörper kontaktiert werden. Nach dem Anbringen der Bahnen 3 bis 5 wird über praktisch die ganze Oberfläche eine Zwischenschicht 14 aus in bezug auf das erste Muster und das später anzubringende zweite Muster 6, 7, 8 aus leitendem Material selektiv ätzbarem Material angebracht (F i g. 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 der Kreuzungen 9 aus der Zwischenschicht Trägerteile 12 gebildet werden.

Nach der Erfindung wird die Zwischenschicht 14 außerdem an den Stellen der Kreuzungen 9 auch auf der

Unterseite dadurch weggeätzt, daß zwischen dem ersten Muster aus leitendem Material und der Zwischenschicht 14 Aussparungen 11 zum Zuführen des Ätzmittels angebracht werden, wobei die Ätzbehandlung wenigstens so lange fortgesetzt wird, bis das erste Muster an der Stelle der Kreuzung völlig freigelegt ist.

Die Aussparungen können auf verschiedene Weise erhalten werden. Im vorliegenden Beispiel weisen die Bahnen j bis S Ränder mit einer negativen Neigung auf (siehe Fig.2), so daß beim Niederschlagen der Zwischenschicht 14 Schattenwirkung auftritt, wodurch die genannten Aussparungen U gebildet werden (siehe Fig. 7).

Um die Bahnen 3 bis 5 zu bilden wird der Halbleiterkörper 1 zunächst über seine ganze Oberfläehe mit einer Schicht 15 (Fig.4), im vorliegenden Beispiel aus Chrom, überzogen. Diese Schicht weist eine Dicke von etwa 0,05 nm auf und kann durch Zerstäuben oder Aufdampfen angebracht werden.

Dann wird die Anordnung mit einer Schicht iö aus einem photoempfindlichen Material überzogen, in der auf allgemein bekannte Weise ein Muster angebracht wird, das dem Muster der anzubringenden Leiterbahnen 3 bis 5 entspricht (Fig.4). Mit diesem Muster aus photoempfindlichem Material als Maske wird anschlie-Bend die Chromschicht 15 auf den nicht von der Maske geschützten Teilen der Oberfläche 2 weggeätzt. Als Ätzmittel wird z. B. eine Lösung von 50 g Cerammoniumnitrat (Ce(NH₄)J(NO₃W und 100 cm³ Salpetersäure (HNOs) in einem Liter Wasser verwendet, während für die Pho'omaske ein allgemein bekannter Photolack, wie AZ 24Oo Shipley, benutzt wird. Versuche haben ergeben, daß diese Kombination durch eine bessere Haftung des Chroms an dem Photolack als an der Oberfläche 2, die mit Siliziumoxid überzogen ist, beim Ätzen die gewünschte negative Neigung der Ränder der Bahnen 3 bis 5 bewirkt. Nach Beendigung dieser Ätzbehandlüng sind also die Bahnen 3 bjs3 erhalten, die eine obere Fläche aufweisen, die größer als die untere Fläche ist(Fig.5).

Damit ist das erste Muster aus elektrisch leitendem Material angebracht Zur Herstellung einer kreuzenden Verwindung wird dann über die ganze Oberfläche eine Zwischenschicht 14 aus einem Material angebracht, das in bezug auf die Materialien des ersten und des zweiten Musters selektiv ätzbar ist, im vorliegenden Beispiel Aluminium mit einer Dicke von etwa 0,2 bis 1 μπι.

Auf der Zwischenschicht 14 wird dann das zweite Muster aus leitendem Material angebracht Dies erfolgt z. B. dadurch, daß ein geeignetes leitendes Material so aufgedampft und anschließend in Muster geätzt oder dieses Material unter Verwendung einer Maskierung niedergeschlagen wird.

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

Infolge der Tatsache, daß die Ränder 13 der Bahnen 3 bis 5 eine negative Neigung aufweisen, sind beim Niederschlagen der Zwischenschicht 14 durch Schattenwirkung die Aussparungen 11 in der Zwischenschicht entlang der Ränder des ersten Musters frei von Aluminium geblieben. Diese Aussparungen dienen nach der Erfindung dazu, in einem nächstfolgenden Herstellungsschritt, bei dem die Zwischenschicht aus Aluminium weggeätzt wird, das Ätzmittel überall entlang 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 Ätzmaske) angreift. Als Ätzmittel wird z. B. eine 10%ige NaOH-Lösung verwendet, die zwar das Aluminium schnell wegätzt, aber das Chrom und Nickel nicht oder nahezu nicht angreift.

Wie in F i g. 7 mit den Pfeilen 18 angegeben ist, muß die Ätzflüssigkeit 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 größer 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 Ätzen ist die Anordnung nach F i g. 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 frei bleiben.

Eine Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung, bei dem 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 F i g. 1 und einem Querschnitt längs der Linie U-II in Fig. 1 nach Fig.8 gezeigt werden.

Die in Fig.8 gezeigte Anordnung enthält einen Trägerkörper !, der an seiner Oberfläche 2 mit einem Verdrahtungssystem mit Kreuzungen 9 versehen ist, das durch Anwendung eines Verfahrens nach der Erfindung hergestellt ist. Außerhalb dar 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 F i g. 8 wird an Hand der Fig.9 bis 13 näher erläutert, die Schnitte gleich dem Schnitt nach Fig.9 längs der Linie H-Il in F i g. 8 während verschiedener Stufen der Herstellung der Anordnung zeigen.

Auf dem Trägerkörper 1 wird eine erste Schicht 15 aus leitendem Material z. B. durch Zerstäuben oder Aufdampfen angebracht Diese erste leitende Schicht 15 wird dann, auch wieder durch Zerstäuben oder Aufdampfen, mit einer Hilfsschicht 19 überzogen. Die erste leitende Schicht 15 besteht in diesem Beispiel aus Titan, während die Hilfsschicht 20 aus Chrom besteht Beide Schichten weisen eine Dicke von 0,05 bis 1 μπι auf.

Anschließend wird über die ganze Oberfläche eine Schicht 16 aus photoempfindlichem Material angebracht in der auf allgemein bekannte Weise eine Maske definiert wird, die das Chrom in einem folgenden Ätzschritt schützen muß (Fig. 10). Diese Photomaske weist die gleiche Form wie das zu bildende erste Muster aus leitendem Material auf und enthält im vorliegenden Beispiel parallele Bahnen mit einer Breite von 5 bis ΙΟμπι und einem gegenseitigen Abstand von 10 bis 20 um

An den nicht von der Photomaske geschützten Stellen wird dann das Chrom weggeätzt wobei als Ätzmittel

eine Lösung von 50 g Cerammoniumnitrat (Ce(NH₄J₂(NOjW und 100 cm¹ Salpetersäure (HNO,) in 1 I 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. 10). In einem folgenden Schritt wird das Titan auf den nicht geschützten Teilen mit z. B. einer 5%igen Fluor'vasserstofflösung weggeätzt.

Die Oberfläche 2 ist nun mit einer Doppelschicht aus Titan-Chrom in Form des ersten Musters (mit in diesem Beispiel den parallelen Bahnen 3 bis 5) überzogen.

Anschließend wird die Zwischenschicht 14 aus einem Material angebracht, das in bezug auf das Titan und das für das zweite Muster zu verwendende Nickel selektiv ätzbar ist, z. B. Aluminium. Diese Zwischenschicht 14 weist eine Dicke von etwa 0,15 μιτι auf. Auf dieser Zwischenschicht wird eine Nickelschicht galvanisch angewachsen, wonach in die Nickelschicht das zweite obere Muster mit Hilfe einer 10%igen Salnetersänrelösung nach einer kurzzeitigen Tauchätzung (10 Sekunden in 50%iger Salzsäure), um die Oberfläche chemisch aktiv zu machen, geätzt wird. Durch diese Ätzbehandlung 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 (F i g. 11).

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

Diese Ätzung 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 Ätzmitteln zum Ätzen des verbleibenden Aluminiums freigelegt (Fig. 12).

Die Fig. 13 und 14 zeigen eine Zwischenstufe während des Ätzvorgangs im Querschnitt längs der Linie H-II bzw. längs der Linie III-Ill in der Draufsicht nach Fig. 1.

Von den Aussparungen 11 her hat das Ätzmittel, im vorliegenden Beispiel Natronlauge (NaOH), freien Zugang auf der Unters-ite der Zwischenschicht 14, so daß sich diese Aussparungen 11 schnell erweitern (Fig. 13). Über der Bahn 5 befindet sich eine Aussparung 11. Von dieser Aussparung 11 her greift das Ätzmittel die Unterseite der Zwischenschicht 14 an, so daß über diesen Aussparungen 11 öffnungen 21 gebildet werden, durch die das Ätzmittel noch weiter und leichter vordringen kann (F i g. 14). Endgültig ergibt der Ätzvorgang den (schematisch gezeigten) Schnitt nach so Fig. 8.

Wie bereits bemerkt wurde, erfolgt das Anbringen der Nickelschicht durch galvanisches Anwachsen, damit Kurzschlüsse vj/mieden werden. Es hat sich herausgestellt, daß das Aluminium, das für die Zwischenschicht 14 verwendet wird, in der Regel noch Öffnungen 22 (sogenannte Feinlunker) enthält, die beim Niederschlagen des Nickels durch Zerstäuben mit Nickel ausgefüllt werden können (Fig. 15a). In den oben beschriebenen Ätzschritten, in denen die Zwischenschicht entferni wird, wird dieses Nickel nicht angegriffen, so daß sich dabei die Möglichkeit von Kurzschluß an den Stellen der öffnungen 22 ergibt.

Beim galvanischen Anwachsen tritt bekanntlich durch die Wirkung des verwendeten elektrischen Feldes der Anwuchs nur in einer Richtung auf, so daß gegebenenfalls vorhandene Öffnungen 22 nicht ausgefüllt, sondern durch die anwachsende Nickelschicht auf ihrer Obets»ite verschlossen werden. Damit ist die Möglichkeit von Kurzschluß ausgeschlossen (Fig. 15b).

F i B. 16 7p.'\pt. wie im Ipt'/toren Vorpnnp rino Iriirnrlr Verbindung (Kreuzungsverbindung) zwischen dem ersten und dem zweiten Muster gebildet weiden kann. An der Stelle der anzubringenden Kreuzungsverbindung wird die Hilfsschicht 19 aus Chrom entfernt. Dadurch wird beim Anbringen der Zwischenschicht 14 aus Aluminium an der Steile der Kreuzung diese direkt auf dem unteren Muster angebracht. Dadurch, daß hier nun die Hilfsschicht fehlt, wird an dieser Stelle auch keine Aussparung 11 erhalten, so daß das Ätzmittel hier die Zwischenschicht während der zweiten Ätzbehandlung der Zwischenschicht nur lateral angreift, wodurch hier ein Trägerteil 10 gebildet wird, der zugleich das erste Muster mit dem zweiten Muster leitend verbindet.

Bei einer besonderen Anwendung können durch die beschriebene Technik erhaltene Kreuzungen als elektrostatisch gesteuerte Schalter benutzt werden. Eine derartige Anwendung ist z. P in einem programmierbaren Auslesespeicher (PROM) t..öglich, wobei das untere Leitermuster z. B. in einer Form angebracht wird, bei der in Zusammenarbeit mit dem oberen Muster eine Matrix von Schaltern gebildet wird, die mit einer in dem Halbleiterkörper angebrachten Matrix · or. Schaltungselementen (z. B. Dioden) gekoppel' sind und die während der Programmierung nach ^v unsch geschlossen werden können.

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

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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 and des zweiten Musters selektiv ätzbarem Material angebracht wird, die einer selektiven Ätzbehandlung unterworfen wird, wobei die Bahnen des zweiten Musters eine Ätzmaske 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 Trägerteüf aus der Zwischenschicht gebildet werden, die sicir 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 Ätzbehandlung 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 Zwischenschicht über die Aussparungen auch auf der Unterseite geätzt wird, während an den Stellen der Trägerteile das Material der Zwischenschicht auf der Unterseite .lur lateral angegriffen wird, wobei die Ätzbehantlung wenigstens so lange fortgesetzt wird, bis das erste luster an der Stelle 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 gekennzeichnet. d?ß die Leiterbahnen des zweiten Musters kontinuierliche Bahnen mit einer praktisch gleichmäßigen Breite enthalten.

4. Verfahren nach einem 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 der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß das erste Muster aus leitendem Material in Form von Bahnen angebracht wird, de^en obere Fläche größer als die untere Fläche 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 der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß Teile des ersten Musters mit einer gleichförmigen Hilfsschicht versehen werden, bevor die Zwischenschicht angebracht wird, und daß nach dem Anbringen des /weilen Musters aus leitendem Material die

Zwischenschicht einer ersten selektiven Ätzbehandlung unterworfen wird, wobei die Zwischenschicht außerhalb der Bahnen des zweiten Musters über praktisch ihre ganze_ Dicke entfernt wird, wonach durch eine selektive Ätzbehandlung die Hilfsschicht auf dem unteren Muster entfernt wird, wodurch die genannten Aussparungen erhalten werden, wonach die Zwischenschicht einer zweiten selektiven Ätzbehandlung unterworfen wird, wobei an dta 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 Muster örtlich entfernt wird, wodurch beim Anbringen der Zwischenschicht diese direkt auf der unteren Leiterbahn angebracht und beim Ätzen der Zwischenschicht auf dieser unteren Leiterbahn ein leitender Trägerteil erhalten wird, der eine leitende Verbindung zwischen einer Bahn des zweiten Musters und dem genannten ersten Muster bildet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper ein Halbleiterkörper ist