DE4009225A1

DE4009225A1 - Verfahren zum herstellen von streifenleitern, insbesondere fuer elektronische hybrid-schaltungen im hochfrequenzbereich

Info

Publication number: DE4009225A1
Application number: DE19904009225
Authority: DE
Inventors: Klaus Kuettner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1990-03-22
Publication date: 1991-09-26
Also published as: WO1991015031A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Streifenleitern, insbesondere für elektronische Hybrid-Schaltungen im Hochfrequenzbereich, wobei auf ein Substrat eine Grundmetallisierung aufgebracht wird und auf der Grundmetallisierung die Streifen leiter erzeugt werden.

Elektronische Hybrid-Schaltungen für den Hochfrequenz bereich bestehen in wesentlichen Teilen aus sogenannten Streifenleitern, deren Hochfrequenzeigenschaften rechnerisch vorgegeben sind. Einen maßgeblichen Ein fluß auf diese Eigenschaften haben neben der elektri schen Leitfähigkeit des Leitmaterials vor allem die mechanischen Abmessungen, wie die Länge, Breite und Höhe und hier vor allem die von Breite und Höhe dar gestellte Querschnittsform des Streifenleiters. Die Länge, Breite und Höhe sollten genau und reproduzierbar hergestellt werden können. Der Querschnitt sollte die Form eines Rechteckes oder eines Quadrates haben, d. h. daß die Flanken des Streifenleiters senkrecht und gerade sein sollten.

Zur Herstellung von derartigen Streifenleitern sind bislang zwei Verfahren bekannt. Hierbei handelt es sich um

- das Subtraktivverfahren und um
- das Semi-Additiv-Verfahren.

Beim Subtraktivverfahren werden auf ein Substrat material, beispielsweise auf eine Al₂O₃-Keramik oder spezielles Leiterplattenmaterial, ein Streifenleiter material aufgebracht, wobei dessen Dicke der späteren Höhe des Streifenleiters entspricht. Danach erfolgt ein Aufbringen einer Ätzmaske mittels eines Fotolackes. Die entsprechende Schaltungsstruktur wird danach naß-chemisch herausgeätzt, wobei es in vielen Fällen zu einem Unterätzen der Ätzmaske kommt. Hierdurch ist die Maßgenauigkeit und vor allem die Formgerechtig keit der Streifenleiter nicht gewährleistet.

Beim Semi-Additiv-Verfahren wird zuerst ein entspre chendes Substrat mit einer Grundmetallisierung belegt. Diese Grundmetallisierung kann beispielsweise ein Ta/Ni-Dünnschicht-System sein. Auf der Grundmetalli sierung wird eine Galvanomaske aufgebaut, welche aus Säulen und Fenstern besteht. In den Fenstern erfolgt durch Abscheidung der Aufbau der Streifen leiter, wobei dieser aus Schichten unterschiedlicher Metalle bestehen kann. Danach wird die Galvanomaske entfernt und die Grundmetallisierung durchgeätzt. Bei diesem Ätzen erfolgt jedoch auch ein Angriff auf die Flanken der Streifenleiter, so daß wieder deren Querschnitt beschädigt wird. Dieses Anätzen der Flanken der Streifenleiter ist um so grö8er, je vielschichtiger das System ist, Edelmetalle die elektrochemischen Spannungspotentiale verschieben, je größer die Dicke der Abscheidung ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Streifen leiter entsprechend einer vorgegebenen Maßgenauigkeit und Formgerechtigkeit herzustellen.

Vorteile der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, daß der Streifenleiter vor dem Wegätzen der Grundmetallisie rung von einem Resist umhüllt wird, so daß es nicht zu einem Angriff auf die Flanken des Streifenleiters kommt, da diese von dem Resist geschützt sind. Es findet lediglich eine Unterhöhlung des Resists statt, wobei hier die Grundmetallisierung bis an die Flanken des Streifenleiters entfernt wird. Damit bleibt der gewünschte und vorgegebene Querschnitt des Streifen leiters erhalten.

Vorzugsweise erfolgt nach dem Umhüllen der Streifen leiter durch das Resist ein Belichten des Resists über eine Fotovorlage, wobei anschließend das Resist entwickelt wird. Hierdurch entstehen bereits Fenster zwischen den Streifenleitern, so daß das Ätzmittel die Grundmetallisierung von allen Seiten her unter dem Resist entfernen kann.

Aus der IC-Fertigung ist das sogenannte Plasma-Ätzen bekannt. Durch das Plasma-Ätzen wird eine hohe Genauig keit und eine gute Kantendefinition erreicht. Aller dings ist das Plasma-Ätzen ein relativ aufwendiges Verfahren (Vakuumprozeß), jedoch erscheint dies bei den hohen Stückzahlen (Element/Fläche) auch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten gerechtfertigt. Bei geringeren Stückzahlen, bei denen ein ungünstigeres Verhältnis von Element zu Fläche, wie z. B. bei Hoch frequenz-Hybriden, besteht, ist das naß-chemische Ätzen ein kostengünstigeres Verfahren. Es ist anwendbar auf alle Einfach- oder Mehrfachsysteme, deren Grund metallisierung im sauren oder schwach-alkalischen Bereich ätzbar ist.

Von der Erfindung wird auch eine elektrische Hybrid- Schaltung mit Streifenleitern umfaßt, die nach dem eben beschriebenen Verfahren hergestellt sind. Hierbei sind die Streifenleiter auf einem Substrat bzw. einer Grundmetallisierung aufgebaut und von einem Resist eingehüllt. Zwischen Resist und Substrat ist unter Entfernung der Grundmetallisierung bis an die Flanken der Streifenleiter hin eine Unterhöhlung ausgebildet.

Zeichnung

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Er findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Streifenleiter für eine Hybrid-Schaltung insbesondere für den Hoch frequenzbereich, hergestellt nach dem bekannten Sub traktivverfahren;

Fig. 2 bis 5 Querschnitte durch einen Streifenleiter entsprechend Fig. 1 in verschiedenen Herstellungs stufen, wobei die Herstellung nach dem bekannten Semi-Additiv-Verfahren erfolgt;

Fig. 6 bis 8 Querschnitte durch einen Streifenleiter für elektronische Hybrid-Schaltungen in verschiedenen erfindungsgemäßen Herstellungsstufen.

Die Herstellung von Streifenleitern S nach dem soge nannten Subtraktivverfahren ist bekannt. Hierzu wird auf ein Substrat 1 ein Streifenleitermaterial 2 aufge bracht. Als Substrat wird beispielsweise ein Al₂O₃- Keramik oder ein spezielles Leiterplattenmaterial verwendet, während als Streifenleitermaterial ein Metall, z. B. Kupfer, Anwendung finden kann. Die Dicke der Schicht des Streifenleitermaterials, d. h. die Dicke der Metallschicht, entspricht der späteren Höhe des Streifenleiters 2. Das Aufbringen von Streifen leitermaterial 2 kann auch beidseits auf dem Substrat material erfolgen.

Auf das Streifenleitermaterial 2 wird dann ein Foto lack entsprechend der Schaltungsstruktur aufgebracht. Die nicht beschichteten Flächen des Streifenleiter materials 2 werden mittels eines Lack- oder Metall resists naß-chemisch herausgeätzt. Dabei unterfließt in der Regel das Ätzmedium auch die vom Fotolack gebildete Ätzmaske 3 und unterätzt diese Ätzmaske 3 in unregelmäßigen Strukturen. Damit ist die Maß genauigkeit und vor allem die Formgerechtigkeit der aus dem Streifenleitermaterial 2 gebildeten Leiter schicht nicht mehr gewährleistet.

In einem anderen bekannten Verfahren, dem sogenannten Semi-Additiv-Verfahren, wird auf das Substrat 1 eine Grundmetallisierung 4, vorzugsweise beidseitig, aufge bracht. Diese Grundmetallisierung kann je nach Gesamt system z. B. aus einem Dünnschicht-System TaNi mit einer Schichtdicke von 0,25 µm bestehen. Als Grund metallisierung 4 kann auch chemisch abgeschiedenes Kupfer mit einer Dicke von 1-3 µm gewählt werden.

Auf der Grundmetallisierung 4 wird zur Herstellung einer Schaltungsgeometrie eine Galvanomaske 5 foto lithographisch erzeugt. Die dazu geeigneten Fotolacke sowie deren Verarbeitung sind bekannt. Die Galvanomaske besteht im wesentlichen aus Säulen 6 und Fenster 7. Entsprechend Fig. 4 werden in die Fenster 7 der Galvanomaske 5 zum Aufbau von Schaltungselementen ein oder mehrere elektrisch leitende Metalle, z. B. Kupfer/Gold, Kupfer/Nickel/Gold, abgeschieden. Gemäß Fig. 4 werden drei Leiterschichten 8, 9 und 10 dargestellt. Die Gesamtschichtdicke aller Leiter schichten 8, 9 und 10, Grundmetallisierung und Ver stärkung entsprechen zusammen der Höhe der gewünschten Streifenleiter 12. Deren Maßgenauigkeit und Formgerech tigkeit sind durch die Genauigkeit der Galvanomaske 5 mit den Säulen 6 und Fenster 7 vorgegeben.

Nach dem Aufbau der Schichten 8, 9 und 10 wird die Galvanomaske 5 entfernt, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Nun kann die Grundmetallisierung 4 zur endgültigen Herstellung der Schaltungselemente durchgeätzt werden. Dabei tritt jedoch, ebenfalls wie beim Subtraktiv verfahren, ein Anätzen der Leiterbahnflanke auf, das um so größer ist je vielschichtiger das System ist und/oder Edelmetalle enthält, welche die elektro chemischen Spannungspotentiale verschieben und je höher der Streifenleiter ist.

Um diese Nachteile zu verhindern, wird nach dem Ent fernen der Galvanomaske 5 entsprechend Fig. 5 ein Resist 11 (positiv oder negativ) auf die Grundmetalli sierung 4 und die Leiterschichten 8, 9 und 10 über deckend aufgebracht. Dabei ist darauf zu achten, daß das Resist keine Lufteinschlüsse enthält und gut an den Leiterbahnflanken anliegt.

Über eine entsprechende Fotovorlage wird dann das Resist 11 so belichtet und anschließend entwickelt, daß es die aus den Leiterschichten 8, 9 und 10 bestehen den Streifenleiter 12 vollständig umhüllt. Dies ist in Fig. 7 gezeigt. Dabei bilden sich jedoch zwischen zwei von dem Resist 11 umhüllten Streifenleiter 12 wiederum Fenster 13, welche bis auf die Grundmetalli sierung 4 durchgehen.

Nunmehr erfolgt entsprechend Fig. 8 ein selektives Durchätzen der Grundmetallisierung, wobei zwar der Sockel des Resists 11 herausgeätzt wird, das Resist aber ansonsten als Flankenschutz für die Streifenleiter 12 stehen bleibt. Der Ätzprozeß ist so zu führen, daß die Grundmetallisierung 4 auch unter dem als Flankenschutz dienenden Resist 11 bis an den Streifen leiter heran herausgeätzt wird, was zu einer Unter höhlung 13 führt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Streifenleitern, insbesondere für elektronische Hybrid-Schaltungen im Hochfrequenzbereich, wobei auf ein Substrat eine Grundmetallisierung aufgebracht wird und auf der Grundmetallisierung die Streifenleiter erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenleiter von einem Resist umhüllt und dann die Grundmetallisierung unter dem Resist unter Ausbildung einer Unterhöhlung bis zum Streifenleiter entfernt, insbesondere wegge ätzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Umhüllen der Streifenleiter das Resist über eine Fotovorlage belichtet und anschließend entwickelt wird, wobei Fenster zwischen den Streifen leitern entstehen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Umhüllen mittels des Resists die Streifenleiter durch Abscheiden von Schich ten aus elektrisch leitenden Metallen in Fenstern einer Galvanomaske hergestellt werden.

4. Elektronische Hybrid-Schaltung mit Streifenleitern auf einem Substrat bzw. einer Grundmetallisierung, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifenleiter (12) von einem Resist (11) eingehüllt ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Resist (11) und Substrat (1) unter Ent fernung der Grundmetallisierung (4) bis an die Flanken der Streifenleiter (12) eine Unterhöhlung ausgebildet ist.