JPS62281306A - Manufacture of hybrid integrated circuit - Google Patents

Manufacture of hybrid integrated circuit

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JPS62281306A
JPS62281306A JP61124103A JP12410386A JPS62281306A JP S62281306 A JPS62281306 A JP S62281306A JP 61124103 A JP61124103 A JP 61124103A JP 12410386 A JP12410386 A JP 12410386A JP S62281306 A JPS62281306 A JP S62281306A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
hybrid integrated
layer
integrated circuit
tantalum
Prior art date
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Pending
Application number
JP61124103A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
一郎 宗像
小崎 良一
宏明 高木
隆史 小澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS62281306A publication Critical patent/JPS62281306A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔(既要〕 絶縁基板に回路素子を形成および搭載してなる混成集積
回路において、 タンタル抵抗素子の五酸化タンタル層を陽極化成で形成
し、それを不活性雰囲気中で加熱して該素子の特性を安
定化させることで、嫌気性材料の導体パターンを五酸化
タンタル層の形成前に形成可能としたことにより、 混成集積回路の高密度化を実現させたものである。
[Detailed Description of the Invention] 3. Detailed Description of the Invention [(Already required)] In a hybrid integrated circuit in which circuit elements are formed and mounted on an insulating substrate, a tantalum pentoxide layer of a tantalum resistance element is formed by anodization. By heating it in an inert atmosphere to stabilize the characteristics of the device, it was possible to form a conductor pattern of anaerobic material before forming the tantalum pentoxide layer, thereby increasing the density of hybrid integrated circuits. This is what made this possible.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明はタンタル抵抗素子を形成してなる混成集積回路
の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a hybrid integrated circuit formed with tantalum resistance elements.

ガラスやセラミック等にてなる基板に回路素子を形成お
よび搭載してなる混成集積回路において、窒化タンタル
(Ta−N)の薄膜を利用した薄膜抵抗素子が多く使用
されている。一般にかかる抵抗素子は、Ta−Nパター
ンの抵抗値を安定化させる、およびTa−Nパターンを
保護する等を目的とし、Ta−Nパターンの表面に五酸
化クンタル(Ta20、)を形成している。
2. Description of the Related Art Thin film resistive elements using tantalum nitride (Ta-N) thin films are often used in hybrid integrated circuits in which circuit elements are formed and mounted on a substrate made of glass, ceramic, or the like. Generally, such a resistor element has quantal pentoxide (Ta20) formed on the surface of the Ta-N pattern for the purpose of stabilizing the resistance value of the Ta-N pattern and protecting the Ta-N pattern. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は従来の混成集積回路に形成したタンク第4図に
おいて、絶縁基板1に形成したタンタル薄膜抵抗素子2
は、Ta−Nの薄膜抵抗体パターン3と、Ta−Nパタ
ーン3の上に対向形成した一対の電極4と、Ta−Nパ
ターン3の上面に形成したTa205 Jtij 5に
て構成し、一般に電極4は、ニクロム層6に金(All
)層7を積層してなる。
FIG. 4 shows a tantalum thin film resistance element 2 formed on an insulating substrate 1 in a tank formed in a conventional hybrid integrated circuit.
is composed of a Ta-N thin film resistor pattern 3, a pair of electrodes 4 formed oppositely on the Ta-N pattern 3, and a Ta205 Jtij 5 formed on the top surface of the Ta-N pattern 3. 4, the nichrome layer 6 is made of gold (All
) layer 7 is laminated.

Ta2es 5の形成手段には室温で処理する陽極化成
法と、数100℃に加熱する熱酸化法があり、従来の薄
膜抵抗素子2は抵抗値の安定性に優れる熱酸化法、即ち
T a 201層5を形成させると同時に、Ta−Nパ
ターン3とT a 20 s層5の境界で熱拡散するこ
とで抵抗値の安定する熱酸化法が利用されている。
There are two methods for forming Ta2es 5: an anodization method that processes at room temperature, and a thermal oxidation method that heats to several hundred degrees Celsius.The conventional thin film resistor element 2 uses the thermal oxidation method that has excellent resistance value stability, that is, Ta201. A thermal oxidation method is used in which the resistance value is stabilized by thermal diffusion at the boundary between the Ta--N pattern 3 and the Ta20s layer 5 at the same time as forming the layer 5.

第5図において、縦軸はTa−Nパターンの抵抗値変化
率、横軸は空気中に放置した経過時間であり、特性Aは
熱酸化手段でTa−Nパターン3にTat o s N
 sを形成した抵抗素子2の抵抗特性、特性BはTaz
Os層5を形成しないTa−Nパターン3の抵抗特性で
ある。
In FIG. 5, the vertical axis is the rate of change in resistance value of the Ta-N pattern, the horizontal axis is the elapsed time after being left in the air, and characteristic A is the Ta-N pattern 3 subjected to thermal oxidation.
The resistance characteristic of the resistance element 2 formed with s, characteristic B is Taz
This is the resistance characteristic of the Ta-N pattern 3 on which the Os layer 5 is not formed.

第5図より、Ta−N層とTa2O5層の間で酸素の移
動が起こる特性AおよびTa−N層の表面で酸化が起こ
る特性Bは共に、経時的に抵抗値が増加する。しかし、
特性Aは特性Bより低レベルであり安定であると言える
From FIG. 5, the resistance value increases over time for both characteristic A in which oxygen moves between the Ta--N layer and Ta2O5 layer and characteristic B in which oxidation occurs at the surface of the Ta--N layer. but,
Characteristic A is at a lower level than characteristic B and can be said to be stable.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

タンタル抵抗素子を形成してなる従来の混成集積回路に
おいて、回路構成の基本となる導体パターンは安価であ
る嫌気性材料、例えば銅(Cu)を使用することが望ま
しい。しかし、嫌気性材料は熱酸化法でT a 20 
s層5を形成したとき酸化し表面の導電性が損なわれる
ため、従来は金(Au)を使用していた。
In a conventional hybrid integrated circuit formed with tantalum resistance elements, it is desirable to use an inexpensive anaerobic material such as copper (Cu) for the conductor pattern that is the basis of the circuit configuration. However, anaerobic materials can be heated to T a 20 by thermal oxidation method.
Conventionally, gold (Au) has been used because it oxidizes when the s-layer 5 is formed, impairing its surface conductivity.

一方、混成集積回路において絶縁基板の所定部を粗面化
し、そのことで密着力を確保するようにして、基板表面
にCu等の嫌気性金属の導体パターンを被着させること
は既に行われている。例えばガラスまたはセラミックに
てなる基板の表面を選択的に粗面化し、そこにリフトオ
フ法でCuの導体パターンを形成する、および基板に直
径0.1mm程度の透孔を明けその孔壁および透孔の周
囲を粗面化し、そこにめっき手段でCu層を被着したス
ルーホールを形成することで、混成集積回路を高密度化
する効果が知られている。
On the other hand, in hybrid integrated circuits, a conductor pattern made of an anaerobic metal such as Cu has already been applied to the substrate surface by roughening a predetermined part of the insulating substrate to ensure adhesion. There is. For example, the surface of a substrate made of glass or ceramic is selectively roughened, a Cu conductor pattern is formed thereon by a lift-off method, and a through hole with a diameter of about 0.1 mm is made in the substrate, and the hole wall and the through hole are It is known that it is effective to increase the density of a hybrid integrated circuit by roughening the surface around the surface and forming a through hole in which a Cu layer is deposited by plating.

即ら、前記導体パターンはCu膜をエツチング形成して
なるものよりサイドエッチが少ないという特徴があり、
前記スルーホールはスクリーン印刷技術を利用した導体
層を被着したスルーホールより微小領域に形成および近
接形成が可能になる特徴があり、それらの特徴によって
高密度の混成集積回路が実現する。
That is, the conductor pattern has a feature that side etching is less than that formed by etching a Cu film.
The through-hole has a feature that it can be formed in a smaller area and closer to each other than a through-hole coated with a conductive layer using screen printing technology, and these features enable a high-density hybrid integrated circuit to be realized.

しかし、熱酸化法を利用しタンタル抵抗素子の形成され
た従来の混成集積回路は、Ta205を形成することで
酸化し電気的接続ができなくなる嫌気性金属のパターン
を、T a 205の形成前に設けることができない。
However, in conventional hybrid integrated circuits in which tantalum resistance elements are formed using a thermal oxidation method, an anaerobic metal pattern, which is oxidized by forming Ta205 and no longer allows electrical connection, is created before forming Ta205. cannot be set up.

と共に、ぶつ酸系のエツチング液等を使用し、T a 
20 sの形成後に前記粗面化をしようとすると、タン
タル抵抗素子を完全に保護することが困難になる。
At the same time, use a butic acid-based etching solution, etc.
If the surface roughening is attempted after the formation of 20 s, it becomes difficult to completely protect the tantalum resistive element.

そのため、タンタル抵抗素子を形成してなる従来の混成
集積回路は、前記効果を有する製造方法が適用出来ない
という問題点があった。
Therefore, conventional hybrid integrated circuits formed with tantalum resistance elements have a problem in that the manufacturing method having the above-mentioned effects cannot be applied.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

Taz05の形成前に嫌気性材料にてなる導体パターン
の形成を可能にし、混成集積回路の高密度構成を目的と
した本発明方法は第1図に示すように、嫌気性導体パタ
ーン14.20を設けた基板12上に窒化タンタルの抵
抗素子パターン16を形成し、陽極化成により窒化タン
タルパターン16の表面に五酸化タンタル層18を形成
させたのち、不活性雰囲気中で加熱し窒化タンタルパタ
ーン16と五酸化タンタル層18との境界に熱拡散層2
1を形成させることを特徴とする混成集積回路の製造方
法である。
The method of the present invention, which enables the formation of a conductor pattern made of anaerobic material prior to the formation of Taz05 and is aimed at high-density construction of a hybrid integrated circuit, as shown in FIG. A resistive element pattern 16 of tantalum nitride is formed on the provided substrate 12, and a tantalum pentoxide layer 18 is formed on the surface of the tantalum nitride pattern 16 by anodization, and then heated in an inert atmosphere to form a tantalum nitride pattern 16. Heat diffusion layer 2 at the boundary with tantalum pentoxide layer 18
1 is a method for manufacturing a hybrid integrated circuit, the method comprising: forming a hybrid integrated circuit;

〔作用〕 上記手段によれば、嫌気性材料にてなるパターンを形成
した基板にタンタル抵抗素子を形成し、該嫌気性パター
ンを酸化させることなく、タンタル抵抗素子の安定化が
実施できることによって、混成集積回路の高密度構成を
実現した。
[Operation] According to the above means, a tantalum resistance element is formed on a substrate on which a pattern made of an anaerobic material is formed, and the tantalum resistance element can be stabilized without oxidizing the anaerobic pattern. Achieved a high-density configuration of integrated circuits.

〔実施例〕〔Example〕

以下に図面を用いて、本発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below using the drawings.

第1図は本発明の一実施例による混成集積回路の要部を
示す側面図、第2図は第1図の抵抗素子一部分を破断し
た第1図において、混成集積回路11はセラミック等に
てなる基板12に、タンタル抵抗素子13と導体パター
ン14とスルーホール15を形成してなる。
FIG. 1 is a side view showing the main parts of a hybrid integrated circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially cutaway view of the resistor element in FIG. A tantalum resistance element 13, a conductor pattern 14, and a through hole 15 are formed on a substrate 12.

タンタル抵抗素子13はTa−Nパターン16と、Ta
−Nパターン16の上に形成した一対の電極17および
Ta、05層18にてなり、Ta−Nパターン16とT
a201層18との境界には熱拡散層21(第2図)が
 □形成されている。
The tantalum resistance element 13 has a Ta-N pattern 16 and a Ta
It consists of a pair of electrodes 17 formed on the -N pattern 16 and a Ta,05 layer 18, and the Ta-N pattern 16 and T
A thermal diffusion layer 21 (FIG. 2) is formed at the boundary with the a201 layer 18.

第1図と共通部分に同一符号を使用した第2図(イ)に
おいて、Ta205層1日を形成する前の基板12はT
a−Nパターン16と、一対の電極17と、導体パター
ン14およびスルーホール15を形成してなる。
In FIG. 2 (A), in which the same reference numerals are used for parts common to those in FIG.
An aN pattern 16, a pair of electrodes 17, a conductor pattern 14, and a through hole 15 are formed.

導体パターン14は基板12の所定部に粗面処理を施し
、該粗面処理部分にリフトオフ法でCuを被着したもの
である。
The conductive pattern 14 is obtained by roughening a predetermined portion of the substrate 12 and depositing Cu on the roughened portion by a lift-off method.

基板12の上面に形成した回路と下面に形成した回路と
を接続するためのスルーホール15は、基板12に透孔
19を明け、透孔19の孔壁およびその周囲に粗面処理
を施し、該粗面処理部分にCuを被着したものである。
The through hole 15 for connecting the circuit formed on the upper surface of the substrate 12 and the circuit formed on the lower surface is formed by forming a through hole 19 in the substrate 12, and roughening the hole wall of the through hole 19 and its surroundings. The roughened surface is coated with Cu.

電極17は、Ta205を形成する処理液に対し耐性を
要するため、ニクロム層にAuを積層している。
Since the electrode 17 requires resistance to the treatment solution that forms Ta205, Au is laminated on the nichrome layer.

そこで、導体パターン14とスルーホール15を図示し
ないレジストで被覆したのち、基板12を化成液に浸漬
し、電極17を介し所定の化成電流をTa−Nパターン
16に印加すると、Ta−Nパターン16の表面には第
2図(0)に示すように、陽極化成によるTazOs層
18が層成8れる。
Therefore, after covering the conductor pattern 14 and the through hole 15 with a resist (not shown), the substrate 12 is immersed in a chemical solution and a predetermined chemical current is applied to the Ta-N pattern 16 through the electrode 17. As shown in FIG. 2(0), a TazOs layer 18 is formed on the surface by anodization.

次いで、窒素ガス(N2)や水素ガス(N2)等の不活
性ガスを充填し例えば200℃に加熱した不活性雰囲気
中で、4時間程度加熱すると第2図(ハ)に示すように
、加熱前は図中に二点鎖線で示す如く明瞭な境界で接し
ていたTa−Nパターン16とTazOs層18と層成
8、熱拡散されてなる中間層(熱拡散層)21ができ、
タンタル薄膜抵抗素子13の抵抗値が安定化される。
Next, when heated for about 4 hours in an inert atmosphere filled with an inert gas such as nitrogen gas (N2) or hydrogen gas (N2) and heated to 200°C, heating occurs as shown in Figure 2 (c). The Ta-N pattern 16 and the TazOs layer 18, which were previously in contact with each other with a clear boundary as shown by the two-dot chain line in the figure, form a layer 8, and an intermediate layer (thermal diffusion layer) 21 formed by thermal diffusion is formed.
The resistance value of the tantalum thin film resistance element 13 is stabilized.

第3図において、縦軸はTa−Nパターン16の抵抗値
変化率、横軸は空気中に放置した経過時間であり、特性
CはTa205 isを形成し不活性雰囲気中で焼なま
ししたTa−Nパターン16の抵抗特性、特性りはT’
azOs t8を形成してないTa−Nパターン16の
抵抗特性であって第4図の特性Bに相当し、特性Eは陽
極化成手段でT1120S 18を上面に形成し焼なま
ししてない’r’a−Nパターン16の抵抗特性である
In Fig. 3, the vertical axis is the rate of change in resistance value of the Ta-N pattern 16, the horizontal axis is the elapsed time after being left in the air, and characteristic C is the Ta205 is formed and annealed in an inert atmosphere. -The resistance characteristics and characteristics of the N pattern 16 are T'
The resistance characteristics of the Ta-N pattern 16 on which azOs t8 is not formed corresponds to characteristic B in FIG. 'a-N pattern 16 resistance characteristics.

第3図より、特性C−Eはそれぞれ時間の経過と共に抵
抗値が増加するが、特性りは特性Eより低レベルであり
、特性Cは特性Eよりも低レベルであり第5図の特性A
とほぼ一致する。
From FIG. 3, the resistance values of characteristics C-E increase with the passage of time, but characteristics A are at a lower level than characteristic E, characteristic C is at a lower level than characteristic E, and characteristic A in FIG.
almost matches.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、嫌気性金属にてな
る導体パターンおよびTa−Nパターンを形成し、陽極
化成によるT a z Osを形成しそれを不活性雰囲
気中で加熱し熱拡散層を形成させたことで、混成集積回
路の高密度構成を可能にした効果がある。
As explained above, according to the present invention, a conductor pattern and a Ta-N pattern made of an anaerobic metal are formed, T a z Os is formed by anodization, and it is heated in an inert atmosphere to form a thermal diffusion layer. The formation of this has the effect of enabling a high-density configuration of a hybrid integrated circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例による混成集積回路の要部を
示す側面図、 第2図は第1図に示す抵抗素子の主要工程を説第4図は
従来の混成集積回路に形成したタンクである。 図中において、 11は混成集積回路、 12は基板、 13はタンタル薄膜抵抗素子、 14.20は嫌気性導体(Cu)パターン、16は窒化
タンタルパターン、 18は五酸化タンタル層、 21は熱拡散層、 を示す。
FIG. 1 is a side view showing the main parts of a hybrid integrated circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the main steps of the resistance element shown in FIG. It's a tank. In the figure, 11 is a hybrid integrated circuit, 12 is a substrate, 13 is a tantalum thin film resistive element, 14.20 is an anaerobic conductor (Cu) pattern, 16 is a tantalum nitride pattern, 18 is a tantalum pentoxide layer, and 21 is a thermal diffusion layer. layer, is shown.

Claims (1)

【特許請求の範囲】  絶縁基板(12)に窒化タンタルの抵抗素子パターン
(16)と嫌気性材料の導体パターン(14、20)と
を形成し、 陽極化成により該窒化タンタルパターン(16)の表面
に五酸化タンタル層(18)を形成したのち、不活性雰
囲気中で加熱し、該窒化タンタルパターン(16)と該
五酸化タンタル層(18)との境界に熱拡散層(21)
を形成させることを特徴とする混成集積回路の製造方法
[Claims] A resistance element pattern (16) made of tantalum nitride and a conductor pattern (14, 20) made of an anaerobic material are formed on an insulating substrate (12), and the surface of the tantalum nitride pattern (16) is formed by anodization. After forming a tantalum pentoxide layer (18) on the surface, it is heated in an inert atmosphere to form a thermal diffusion layer (21) at the boundary between the tantalum nitride pattern (16) and the tantalum pentoxide layer (18).
1. A method for manufacturing a hybrid integrated circuit, comprising: forming a hybrid integrated circuit.
JP61124103A 1986-05-29 1986-05-29 Manufacture of hybrid integrated circuit Pending JPS62281306A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010524008A (en) * 2007-03-15 2010-07-15 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード Copper interconnects for flat panel display manufacturing

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JP2010524008A (en) * 2007-03-15 2010-07-15 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード Copper interconnects for flat panel display manufacturing

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