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DE2052424C3 - Verfahren zum Herstellen elektrischer Leitungsverbindungen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen elektrischer Leitungsverbindungen

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DE2052424C3
DE2052424C3 DE2052424A DE2052424A DE2052424C3 DE 2052424 C3 DE2052424 C3 DE 2052424C3 DE 2052424 A DE2052424 A DE 2052424A DE 2052424 A DE2052424 A DE 2052424A DE 2052424 C3 DE2052424 C3 DE 2052424C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen elektrischer Leitungsverbindungen mit Hilfe der anodischen Oxydation von Teilen einer Metallschicht.
Unter Verwendung von Aluminium vorsieh gehende selektive Ätzverfahren sind in weitem Umfang zum Herstellen elektrischer Leitungsverbindungen bekannt. Dabei wird eine Aluminiumschicht auf die Oberfläche einer Unterlage aus einem halbleitenden, isolierenden ■"> oder leitfähigen Material, welches mit einer isolierenden Filmschicht bedeckt ist, aufgedampft, wobei dann eine Photolackschicht auf die Aluminiumschicht für die Maskierung aufgebracht wird. Danach wird die Aluminiumschicht mit Ausnahme der Zonen, die die elektrischen Leitungsverbindungen bilden sollen, durch einen Ätzprozeß entfernt. Bei diesem Verfahren tritt jedoch oft der Fall ein, daß die Dicke der Aluminiumschicht ungleichmäßig wird und daß der Ätzprozeß aufgrund einer inhomogenen Ätzflüssigkeit nicht Γ)0 gleichförmig abläuft, so daß eine genaue Steuerung der Form der elektrischen Leitungsverbindungen schwierig ist.
In der DE-OS 19 30 669 wird anstelle des bisher üblichen selektiven Ätzverfahrens die selektive anodi- r" sehe Oxydationstechnik vorgeschlagen, um einen sehr zuverlässig arbeitenden mehrschichtigen Halbleiterleitungsaufbau zu erhalten. Bei diesem Verfahren, bei dem die für die Leitungsverbindungen vorgesehenen Zonen der Oberfläche der angelagerten Aluminiumschicht direkt mit einem lichtelektrischen Material überdeckt wird, kann es jedoch manchmal vorkommen, daß der Randbereich der Photolackschicht nicht der anodisierenden Behandlung widersteht und dadurch ein Oxidwachstum in einer beträchtlichen Länge innerhalb b5 und unterhalb der Photolackschicht auftreten kann. Es wird angenommen, daß dieser Umstand auf die Reaktionswärme aufgrund des chemischen Anodisierprozesses zurückzuführen ist
Weiterhin ist aus der US-PS 31 69 892 ein Verfahren bekannt das zur Herstellung von elektrischen Leitungsverbindungen mit Hilfe der anodischen Oxydation von Teilen einer Metallschicht dient Dabei werden die Leitungsverbindungen durch selektive Ablagerung auf dem Grundmaterial aufgebracht Danach wird eine dielektrische Schicht durch die selektive Umwandlung von Teilen des Metalls in dessen Oxyd darauf ausgebildet Auf der sich daraus ergebenden Oberfläche werden, dann weitere Leitungsverbindungen aufgebracht Bei diesem Verfahren ist jedoch nicht gewährleistet daß das vorgesehene Leitungsmuster exakt ausgebildet wird.
Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen elektrischer Leitungsverbindungen mit Hilfe der anodischen Oxydation von Teilen einer Metallschicht zu schaffen, durch das eine genaue Ausbildung des Leitungsmusters bzw. der elektrischen Leitungsverbindüngen erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß eine Oberfläche einer Unterlagenschicht mit einem anodisch oxydierbaren Metall in gleichförmiger Dicke überzogen wird, daß dann eine erste anodische Oxydation derart durchgeführt wird, daß eine dünne Schicht eines porösen Oxids auf der Oberfläche der Metallschicht ausgebildet wird, daß dann die Oberfläche der porösen Oxidschicht mit einer Photolackschicht selektiv unter Freilassung des gewünschten Leitungsmusters überdeckt wird, daß danach der nicht durch die Photolackschicht abgedeckte Teil der Metallschicht im Verlauf einer zweiten anodischen Oxydation an seiner Oberfläche in eine nichtporöse Oxidschicht umgewandelt wird, daß anschließend die Photolackschicht entfernt wird und die gesamte Metallschicht mit Ausnahme des Bereiches, dessen Oberfläche durch die nichtporöse Oxidschicht geschützt ist, durch eine dritte anodische Oxydation in poröses Oxid umgewandelt wird.
Durch die Ausbildung des dünnen Aluminiumoxidfilms auf der gesamten Oberfläche der abgelagerten Aluminiumschicht können die Leitungswege der Leitungskanäle so ausgebildet werden, daß sie ganz genau dem beabsichtigten Leitungsmuster entsprechen, welches durch die ursprüngliche Glasmaske bestimmt war. Ferner wird das während des folgenden Prozesses der selektiven Anodisierung wirkende elektrische Feld sowohl auf die Photolackschicht als auch auf die zuerst gebildete Aluminiumoxidschicht verteilt. Tatsächlich kann daher das in der Photolackschicht wirkende elektrische Feld abgeschwächt werden und es wird möglich, daß die nichtporöse Aluminiumoxidschicht, die als Maskierung gegen die selektive anodische Oxydation dienen soll, bei einer höheren Spannung als bisher ausgebildet werden kann. Dies gibt eine Verbesserung in der Widerstandsfähigkeit der nichtporösen Aluminiumoxidschicht als Maskierungsschicht gegen die Bildung einer porösen Aluminiumoxidschicht im nachfolgenden Schritt, was der große Vorteil des Verfahrens ist.
Ferner haben Experimente ergeben, daß die Photolackschicht gleichmäßiger an der anodisierten Aluminiumoberfläche als an der Aluminiumoberfläche selbst anhaftet. Somit wird die Photolackschicht in wünschenswerter Weise nicht auf die unmittelbare Aluminiumoberfläche wie beim bekannten Verfahren, sondern gemäß der Erfindung auf die anodisierte Aluminiumoberfläche aufgebracht, um das Anhaften sicherzustellen.
Wenn zusätzlich die abgelagerte Aluminiumschicht durch Anodisierung vor dem Aufbringen der Photolackschicht in ein Oxid umgewandelt wird, wird diese Schicht in einer vorgegebenen Atmosphäre sowohl chemisch stabil als auch in mechanischer Hinsicht gegen eine Verkratzung widerstandsfähig. Nach diesem Verfahrensschritt der Anodisierui;g kann der Halbleiteraufbau weggelegt werden, und zwar ohne die Gefahr einer Aluminiumabtragung. Danach kann zu einem beliebigen Zeitpunkt in einem weheren Verfahrensschritt die Photolackschicht aufgebracht werden. Auf diese Weise wird der Produktionsablauf wirksam verbessert
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als anodisch oxydierbares Metall Aluminium, Niob, Tantal oder Titan verwendet
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch näher erläutert
Die Figur zeigt Querschnitte A bis E durch einen Halbleiteraufbau zur Veranschaulichung Jes Verfahrens zum Herstellen von Leitungswegen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrensablaufs.
Bei dem Verfahren findet die selektive anodische Oxydationstechnik Verwendung. Zuerst wird dabei eine dünne Aluminiumschicht 12 von 2 μιη Dicke gleichmäßig auf die glatte Oberfläche einer isolierenden Unterlage oder Unterlageschicht 11 aufgedampft, wie es in F i g. A gezeigt ist wonach die gesamte Oberfläche der dünnen Aluminiumschicht 12 einem ersten Anodisierungsprozeß unterworfen wird, um gemäß F i g. B eine poröse Aluminiumoxidschicht 13 von etwa 0,1 (im Dicke auszubilden. Bei der Bildung dieser porösen Aluminiumoxidschicht ist es wünschenswert, in Wasser gelöstes 10%-iges Chromtrioxid zu verwenden und eine konstante Spannung von 10 Volt über 10 Minuten hinweg anzulegen.
Dann wird gemäß F i g. C eine Photolackschicht bzw. Photolackschicht 14 so auf die Unterlagefläche aufgebracht, daß die Photolackschicht sämtliche Bereiche mit Ausnahme derjenigen, die die Leitungskanäle bilden sollen, überdeckt. Unter Verwendung der Photolackschicht 14 als Maskierung oder Maskierungsschicht wird der zweite Anodisierungsprozeß durchgeführt, um gemäß F i g. D eine nichtporöse Aluminiumoxidschicht 15 in der Zone auszubilden, die keine Photolackschicht trägt. Bei dem Prozeß der Bildung der nichtporösen Aluminiumoxidschicht 15 ist es wünschenswert, daß eine mit borsaurem Ammonium gesättigte Lösung von Äthylenglykol verwendet wird, wobei eine konstante Spannung von 80 Volt während einer Dauer von 15 Minuten angelegt wird.
ω Nach diesem Prozeß wird die lichtempfindliche Abdeckschicht 14 entfernt, und die nichtporöse Aluininiumoxidschicht 15, die auf den Bereichen gebildet wurde, die als Leitungsverbindungen dienen sollen, wird als Maskierung verwendet, während die gesamte übrige Aluminiumschicht um die Leitungsverbindungen 17 in eine poröse Aluminiumschicht 16 anodisiert wird, wie es in F i g. E gezeigt ist Bei diesem Prozeß der Bildung der porösen Aluminiumoxidschicht wird unter Anlegen einer konstanten Spannung von 20VoIt eine 2%-ige verdünnte Schwefelsäurelösung von 200C verwendet
Bei dem oben beschriebenen Verfahrensablauf ist es einfach, die selektive Anodenoxydation bei der dünnen Metallschicht anzuwenden, die durch einen Verdampfungs- oder Aufstäubungsprozeß abgelagert wurde, um auf diese Weise eine Aluminiumoxidschicht zu bilden, die als elektrisch isolierende Schicht wirkt Die Oberfläche der auf diese Weise gebildeten Aluminiumoxidschicht ist nahezu eben. Dies erleichtert den
J° nachfolgenden Verfahrensablauf. Gemäß diesem Verfahrensablauf wird der mehrschichtige Leitungsaufbau so gebildet daß Öffnungen in den Abschnitten in der nichtporösen Aluminiumoxidschicht vorgesehen werden, durch welche eine elektrische Leitungsverbindung mit einer darüberliegenden Schicht oder Lage gebildet werden soll, wobei dann der vorangegangene Verfahrensablauf mehrfach wiederholt wird. Für das Einbringen von öffnungen in die nichtporöse Aluminiumoxidschicht ist es wünschenswert daß beispielsweise eine Mischung aus 35 g Chromtrioxid und 20 cm3 Phosphorsäure in 1 1 Wasser gelöst wird, und daß diese Lösung bei einer Flüssigkeitstemperatur von 70 bis 75° C zum Ätzen Verwendung findet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen elektrischer Leitungsverbindungen mit Hilfe der anodischen Oxydation von Teilen einer Metallschicht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche einer Unterlageschicht (11) mit einem anodisch oxydierbaren Metall (12) in gleichförmiger Dicke überzogen wird, daß dann eine erste anodische Oxydation derart durchgeführt wird, daß eine dünne Schicht w eines porösen Oxids (13) auf der Oberfläche der Metallschicht (12) ausgebildet wird, daß dann die Oberfläche der porösen Oxidschicht (13) mit einer Photolackschicht (14) selektiv unter Freilassung des gewünschten Leitungsmusters überdeckt wird, daß |5 danach der nicht durch die Photolackschidit (14) abgedeckte Teil der Metallschicht im Verlauf einer zweiten anodischen Oxydation an seiner Oberfläche in eine nichtporöse Oxidschicht (15) umgewandelt wird, daß anschließend die Photolackschidit (14) entfernt wird und die gesamte Metallschicht (12) mit Ausnahme des Bereiches, dessen Oberfläche durch die nichtporöse Oxidschicht (15) geschützt ist, durch eine dritte anodische Oxydation in poröses Oxid (16) umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als anodisch oxydierbares Metall Aluminium, N iob, Tantal oder Titan verwende t wird.
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