DE4343843A1

DE4343843A1 - Verfahren zur Herstellung strukturierter Metallisierungen

Info

Publication number: DE4343843A1
Application number: DE4343843A
Authority: DE
Inventors: Hilmar Dr Esrom
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ESROM, HILMER, PROF. DR., 68535 EDINGEN-NECKARHAUS
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-06-29

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung strukturierter Metallisierungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Solche Verfahren kommen dort zur Anwendung, wo die Oberflä che eines Substrats mit einer metallischen Struktur zu versehen ist, die beispielsweise als Schaltkreis verwendet werden soll. Die in der Elektrotechnik zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und Chips angewendeten Metallisie rungsverfahren wie Aufdampfen, Sputtern oder Abscheiden aus der Gasphase führen stets zu erhabenen Strukturen. Dabei werden die Substrate in den meisten Fällen ganz flächig me tallisiert. Durch lithographische Verfahren und chemische Abätzverfahren werden die unerwünschten Schichtanteile weg geätzt, so daß erhabene Strukturen auf der Oberfläche des Substrats verbleiben. Diese erhabenen Strukturen sind gegen mechanische Beschädigungen sehr anfällig, da sie von keinen schützenden Schichten umgeben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren auf zuzeigen, mit dem die Oberflächen von Substraten mit einer strukturierten Metallisierung versehen werden können, der art, daß das Substrat eine planare Oberfläche behält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß werden in der Oberfläche eines jeden Sub strates Vertiefungen mit genau vorgegebenen Abmessungen aus gebildet. Hierfür wird eine Strahlungsquelle verwendet. Um die Strahlung an definierte Stellen der Oberfläche leiten zu können, wird zwischen der Oberfläche und der Strahlungs quelle eine Maske mit Durchlässen angeordnet. Die Maske ist genau an den Stellen mit Durchlässen versehen, an denen die Vertiefungen in der Oberfläche des Substrates ausgebildet werden sollen. Es besteht andererseits auch die Möglichkeit, die Strahlung mit optischen Mitteln zu bündeln, und auf de finierte Stellen der Substratoberfläche zu lenken. Als Strahlungsquelle wird ein Laser, vorzugsweise ein Excimer laser verwendet, der gepulste UV-Strahlung emittiert. Die gepulste UV-Strahlung weist eine Wellenlänge von 193 nm, 222 nm, 248, 308 nm und 351 nm auf. Die verwendeten Substrate sind aus AlN gefertigt, oder sind mit einer Schicht aus AlN überzogen. Durch das Bestrahlen der Oberfläche durch die Maske hindurch wird der in der Aluminiumnitridverbindung enthaltene Stickstoff freigesetzt. Zurück bleiben die Ver tiefungen mit den gewünschten Abmessungen. Die Begrenzungs flächen dieser Vertiefungen bestehen aus reinem Aluminium. Anschließend wird das Substrat in einem stromlosen naßchemi schen Metallisierungsbad angeordnet. Hier werden die Ver tiefungen beispielsweise mit Kupfer, Nickel, Gold oder einem anderen Metall ausgefüllt, wobei strukturierte Metallisierungen ausgebildet werden. Da die übrigen Bereiche der Substratoberfläche aus Aluminiumnitrid bestehen, wird hier kein Metall abgeschieden. Selbstverständlich können die Vertiefungen auch mittels thermischem CVD bzw. durch elek trolytische Metallisierung mit einem Metall ausgefüllt werden. Mit diesen Maßnahmen ist es möglich, definierte strukturierte Metallisierungen im Oberflächenbereich eines Substrates anzuordnen, derart, daß das behandelte Substrat eine planare Oberfläche behält.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Bestrahlung einer Substratoberfläche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 2 ein Substrat, das mit Vertiefungen versehen ist,

Fig. 3 ein Substrat, das mit einer strukturierten Metal lisierung und planarer Oberfläche versehen ist,

Fig. 4 ein weiteres Substrat.

Fig. 1 zeigt ein flächiges Substrat 1, das bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus Aluminiumnitrid (AlN) gefertigt ist. Um die Oberfläche 1A des Substrates 1 in de finierten Bereichen mit Vertiefungen zu versehen, ist eine Strahlungsquelle 3 in definiertem Abstand über dem Substrat angeordnet. Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um einen Laser, vorzugsweise einen Excimerlaser, der gepulste UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 193 nm, 222 nm, 248 nm, 208 nm und 351 nm emittiert. Zwischen der Strahlungs quelle 3 und dem Substrat 2 ist eine Maske 4 angeordnet. Diese ist mit Durchlässen 4D versehen. Die Durchlässe 4D sind genau dort angeordnet, wo in der Substratoberfläche 1A Vertiefungen ausgebildet werden sollen. Durch die Bestrah lung der Substratoberfläche 1A mit der Strahlungsquelle 3 wird der Stickstoff des Aluminiumnitrids verdampft, und zurück bleiben, wie in Fig. 2 dargestellt, die gewünschten Vertiefungen 2 in der Oberfläche 1A des Substrates 1. Die Begrenzungsflächen 2B der Vertiefungen 2 bestehen vollstän dig aus Aluminium. Die nicht bestrahlten Bereiche der Sub stratoberfläche 1A bestehen weiterhin aus Aluminiumnitrid. Das Substrat 1 kann jetzt in einem stromlosen Metalli sierungsbad angeordnet werden, um die Vertiefungen 2 zur Ausbildung von strukturierten Metallisierungen mit einem Metall in Form von Kupfer, Nickel, Gold, Zink oder anderen Metallen auszufüllen. Das Substrat 1 wird solange in dem Metallisierungsbad gehalten, bis die Vertiefungen 2 soweit ausgefüllt sind, daß das Substrat 1 eine planare Oberfläche aufweist. Die strukturierten Metallisierungen 2S sind da durch, wie Fig. 3 zeigt, geschützt in die Oberfläche 1A eingebettet. Da die nicht bestrahlten Bereiche der Oberflä che 1A des Substrates 1 aus Aluminiumnitrid bestehen, ist damit die Ausbildung einer planaren Oberfläche 1A sehr ein fach möglich.

Fig. 4 zeigt zwei übereinander angeordnete Substrate 1 und 10, die aus Aluminiumnitrid gefertigt sind. Das Substrat 1 ist im Bereich seiner Oberfläche 1A mit einer strukturierten Metallisierung 2S versehen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Das Substrat 10 weist einen Ein schnitt 10E auf, der mit der Strahlungsquelle 3 ausgebildet wurde. Die Begrenzungsflächen dieses Einschnittes 10E beste hen ebenfalls aus Aluminium. Durch Anordnung des Substrates 10 in einem Metallisierungsbad ist es deshalb möglich, den Einschnitt 10E vollständig mit einem Metall auszufüllen, und eine strukturierte Metallisierung 10S auszubilden. Da die strukturierte Metallisierung 10S direkten Kontakt mit der strukturierten Metallisierung 2S hat, wird hierdurch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Oberfläche 10A des Substrates 10 und der strukturierten Metallisierung 2S des Substrates 1 ausgebildet. Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele, vielmehr sind auch elektrisch leitende Verbindungen zwischen mehr als zwei Substraten möglich.

Claims

1. Verfahren zur Ausbildung einer strukturierten Me tallisierung auf der Oberfläche eines Substrats, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Ausbildung der strukturierten Metalli sierungen (2S, 10S) Vertiefungen mit definierten Abmessungen in der Oberfläche (1A, 10A) des Substrates (1, 10) ausgebil det anschließend mit einem Metall ausgefüllt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (2) mit Hilfe einer Strahlungsquelle in der Oberfläche (1A, 10A) des Substrates (1, 10) ausgebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Ausbildung der Vertiefungen (2) ein Laser in Form eines Excimerlasers verwendet wird, der gepulste UV- Strahlung mit einer Wellenlänge von 193 nm, 222 nm, 248 nm, 308 nm und 351 nm emittiert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat (1, 10) aus Aluminiumnitrid oder ein Substrat (1, 10) verwendet wird, das einen Überzug aus Aluminiumnitrid aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Vertiefungen (2) an definierten Stellen der Oberfläche (1A, 10A) zwischen dieser und Strahlungsquelle (2) eine Maske (4) mit Durchlässen (4D) angeordnet oder die UV-Strahlung mit optischen Mitteln ge bündelt und an definierte Stellen der Oberfläche (1A, 10A) gelenkt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit den Vertiefungen (2) versehene Substrat (1, 10) in einem stromlosen naßchemischen Metalli sierungsbad angeordnet wird, und daß die Vertiefungen (2) zur Ausbildung von strukturierten Metallisierungen (2S, 10S) mit einem Metall ausgefüllt werden.