DE1258941B - Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Duennfilmschaltungsplatten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES wSw PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIb

H05k

Deutsche Kl.: 21c-2/34

1 258 941
J25134VIIId/21c

17. Januar 1964

18. Januar 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Dünnfilmschaltungsplatten, bei denen die erforderlichen Schaltungswege durch mehrere dünne Schichten aus Leiter-, Widerstands- und dielektrischem Material gebildet sind, wobei sich zwischen der Leiter- und Isolierschicht eine zusätzliche elektrisch leitende Schicht, z. B. Chromschicht, befindet.

Derartige mehrschichtige Schaltungsplatten sind so zusammengesetzt, daß die erforderlichen Leitungswege und Schaltungselemente durch die dünnen *° Schichten aus leitendem, Widerstands- und dielektrischem Material entstehen. Die Dicke der einzelnen Schichten kann dabei die Größenordnung von 1 μ erreichen, die Breite der Leiter beträgt im allgemeinen etwa ¹I₂ mm. An die Schichten werden sehr hohe Anforderungen gestellt. Die Schichten müssen stabil, sehr gut aneinander haftend und widerstandsfähig gegenüber mechanischen, thermischen und elektrischen Beanspruchungen sein. Vielfach werden z. B. die Leiter der mehrschichtigen Anordnung verzinnt und dann Transistoren oder andere Bauelemente angelötet. Um die Haftung des Leiters, der vorteilhaft aus Kupfer besteht, an dem Dielektrikum zu verbessern, wird vielfach im Vakuum aufgebrachtes Chrom als Unterlage für das Kupfer verwendet. Infolge der sehr geringen Stärke der dielektrischen Schicht zwischen den leitenden Schichten, insbesondere auch durch die dazwischenliegenden Chromscbichten, besteht oft die Gefahr, daß an Kreuzungspunkten von verschiedenen Leitern die isolierende Schicht durchschlagen wird. Als hauptsächliche Ursache für diesen Mangel wurden Vorsprünge, Kanten und ähnliche Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des unteren Leiters am Kreuzungspunkt erkannt. Solche Vorsprünge entstehen beim Aufdampfen des Leitermetalls im Vakuum, außerdem können die Seitenwände der Leiteroberfläche sehr scharfkantig sein, insbesondere wenn das Leitermuster nicht im Maskenverfahren, sondern durch Ätzen hergestellt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mittels dessen solche Ansätze und Vorsprünge zu beseitigen bzw. so weit zu ebnen sind, daß die Gefahr von Durchschlägen an Kreuzungspunkten mindestens verringert, möglichst sogar ganz beseitigt wird. Die erwähnten Kanten und Ansätze sind teilweise von größerer Dicke als die leitende Schicht selbst.

Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß das Muster der leitenden Elemente eine große Anzahl von unterschiedlichen Einzelleitern aufweist, die elektrisch nicht miteinander verbunden, sondern gegeneinander isoliert verlaufen. Will man diese Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen
Dünnfilmschaltungsplatten

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

William Joseph Dobbin, Endwell, N. Y.;
Arthur Eugene Lessor jun.,
Fred Stearns Maddocks,
West Hurley, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. Januar 1963
(252 628)

Leiterelemente zur Beseitigung der erwähnten Ansätze und Vorsprünge chemisch behandeln, insbesondere mittels eines Elektrolytbades zum Zwecke des Elektropolierens, so bestehen große Schwierigkeiten, sämtliche der zahlreichen Leiterelemente an den positiven Pol der Stromquelle elektrisch anzuschließen.

Es ist eine Vorrichtung bekannt, bei der zur Bearbeitung von Werkstücken in Elektrolytbädern zwischen der Stromquelle und dem Werkstück kurzzeitig elektrischer Kontakt hergestellt wird durch ein umlaufendes leitendes Band; dieses Band ist aber nicht Bestandteil des Werkstückes, so daß der elektrische Kontakt nur durch Berührung zwischen Band und Werkstück erzielt werden kann und oft nicht ausreichend ist. In einer anderen bekannten Vorrichtung wird die elektrische Verbindung zwischen den im Elektrolytbad zu bearbeitenden Teilen, z. B. elektrisch leitenden Bändern, die kontinuierlich durch das Bad bewegt werden, und der Stromquelle durch in die Kanten der Bänder eingearbeitete Drähte erreicht.

Es ist auch bekannt, bei der Herstellung gedruckter Schaltungsplatten vor dem Aufbringen der eigent-

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lichen Leiterschicht unter dieser, also zwischen der deren Haften an den darunterliegenden dielektrischen

Leiterschicht und der isolierenden Schicht, eine Schichten 18, 14 verbessert wird. Die verschiedenen

zusätzliche, elektrisch leitende Schicht aufzubringen. Schichten werden durch Aufdampfen im Vakuum

Zur Lösung des vorher beschriebenen Problems, auf das Glassubstrat 16 aufgebracht, wobei vielfach nämlich der Verhinderung des Überschlagens an 5 die Flächenform des unteren Leiters 1Od und der ihm Kreuzungspunkten bei der Herstellung von mehr- zugeordneten Schicht 20 durch Ätzen gebildet wird, schichtigen Dünnfihnschaltungsplatten, mußte ein während die Leiter der oberen Schicht, also der Leiter grundsätzlich neues Verfahren gefunden werden. 12 mit der Schicht 22, während des Aufdampfens Gemäß der Erfindung besteht die Lösung dieses mittels Masken geformt werden. Problems darin, daß die zusätzliche leitende Schicht io Die Valcuumeinrichtung für das Aufbringen der nach Ausbildung des Schaltungsmusters sämtliche verschiedenen Materialien wird nicht näher erläutert, Einzelleiter leitend verbindet und diese Leiterschicht da solche Anordnungen bekannt sind. Die Aufzur Herstellung eines leitenden Kontaktes zwischen dampfungsgeschwindigkeit des Materials beim Aufdem Elektrolytbad und den elektrischen Leitern ver- bringen der verschiedenen Schichten wird so niedrig wendet wird, um die beim Aufdampfen oder Aus- 15 gehalten, daß ein massiver Austritt von Aufdampfätzen der Leiterschicht entstandenen Vorsprünge und material vermieden ist. Trotzdem treten bisweilen Kanten durch ein Elektropolierverfahren zu entfernen, zahlreiche kleine Vorsprünge auf, wie sie in F i g. 2c und daß anschließend die frei liegenden Teile der und 2 d bei 24 dargestellt sind, die offensichtlich durch zusätzlichen Leiterschicht entfernt werden. den Austritt mikroskopisch kleiner Teilchen aus dar

Durch das erfindungsgemäße Verfahren erhält 20 Aufdampfquelle bedingt sind. Solche Vorsprünge man ein Stromzuführungssystem, das zur Lösung der und scharfe Kanten wirken sich störend auf die Isoliergestellten Aufgabe mit jedem einzelnen der zu be- schicht 14 aus.

arbeitenden Leiterelemente Kontakt herstellt und Bei der Herstellung des in F i g. 1 gezeigten Kreu-

somit die einwandfreie Wirkung des Elektrolytbades zungspunktes wird zunächst eine Schicht aus einem

zur Durchführung des Elektropoliervorganges ge- 25 Dielektrikum, wie z. B. Siliziutnmonoxyd 18, auf das

währleistet. darunterliegende Material 16, z. B. Glassubstrat,

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des er- aufgebracht (Fig. 2a). Der nächste Schritt, der in findungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Entfernen Fig. 2b dargestellt ist, besteht darin, eine dünne der frei liegenden Teile der zusätzlichen elektrisch Schicht 20 b aufzubringen, die nicht nur zur Verleitenden Schicht durch Ätzen unter gleichzeitigem 30 besserung der Haftwirkung dient, sondern auch als Abdecken der Einzelleiter der Leiterschicht. vorübergehendes Stromzuführungsmittel für das Elek-

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kön- tropolieren verwendet wird. In F i g. 2 c ist der nächste

nen Dünnfilmschaltungsplatten mit hoher Zuver- Schritt dargestellt, bei dem eine leitende Schicht 10 c

lässigkeit auf wirtschaftliche Weise hergestellt werden. aufgebracht wird, aus der der untere Leiter 10 des

Zur Durchführung des Verfahrens stehen für die 35 Kreuzungspunktes geformt wird. Im vorliegenden

einzelnen Teile der Schaltungsplatten mehrere ge- Fall besteht die Schicht 20 b, wie erwähnt, aus

eignete Werkstoffe zur Verfügung, von denen einige Chrom, und die Schicht 10 c ist aus Kupfer hergs-

bevorzugte, in der nachfolgenden Beschreibung des stellt.

Verfahrens genannt sind. Ebenso gibt es für die Zu- Die einzelnen Elemente der ersten Leiterschicht

sammensetzung der Elektrolytbäder und der Ätz- 40 bilden oft unzählige viele komplexe Formsn und

mittel zahlreiche Möglichkeiten, von denen nur Segmente, die für den Aufdampfvorgang mit einer

einige im Ausführungsbeispiel aufgeführt sind. einzigen Maske äußerst schwierig oder sogar unmög-

Die Zeichnungen erläutern die nachfolgende Be- Hch darzustellen sind. Daher werden diese einzelnen

Schreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Leitungselemente mittels chemischer Ätzung aus der.

Fig. 1 ist ein Teilschnitt durch eine Schaltungs- 45 ersten Schicht 10c gewissermaßen ausgeschnitten,

platte mit mehreren dünnen Schichten; Diese Elemente können auf solche Weise beliebig

Fig. 2a bis 2f sind eine Folge von Schnittdar- gestaltet werden, z.B. durch Kunstfotografie, Siebstellungen, die einzelne aufeinanderfolgende Ver- druck oder andere bekannte Verfahren. Fig. 2d f ahrensschritte bei der Herstellung einer Schaltungs- zeigt ein durch chemische Ätzung hergestelltes Leiterplatte gemäß F i g. 1 zeigen, entsprechend dem Schnitt 50 element 10 d. Die so erzeugten, nahezu vertikalen 2-2 in Fig. 1; Wände 26, 28 an den Seiten des Leiterelemsnts 10d

F i g. 3 ist eine auseinandergezogene schaubildliche bilden sehr häufig scharfe Kanten 30, 32 mit der Ober-Darstellung einer Schaltungsplatte und des Rahmens fläche, und die geometrische Form dieser Kanten ist zur Aufnahme der Schaltungsplatte für deren Be- ähnlich der scharfen Spitze 24 an dem Vorsprung, arbeitung im Elektrolytbad, und 55 der während des Aufdampfens des Materials des

F i g. 4 stellt schematisch die Anordnung des Leiters entsteht.

Elektrolytbades dar, in dem die Teile gemäß Fig. 3 Sowohl die scharfen Kanten 30, 32 als auch die

Verwendung finden. Vorsprünge 24 werden nun durch Elektropolieren

In F i g. 1 ist schematisch ein Kreuzungspunkt beseitigt. Zu diesem Zweck wird ein in F i g. 3 geeiner Dünnschichtspeicherschaltung dargestellt. Der 60 zeigter Rahmen benutzt, der dazu dient, zu den ein-Kreuzungspunkt besteht aus einem ersten Leiter 10, zelnen Bereichen der Dünnschicht-Schaltungsplatte 34, der von einem zweiten Leiter 12 durch eine Schicht die bearbeitet werden soll, Kontakt herzustellen. Bei aus isolierendem Material 14, z. B. Siliziummonoxyd, der Darstellung in F i g. 3 führt das Leiterelement Wd getrennt ist. Die darunterliegenden Schichten bestehen nicht direkt zu einem Verbindungssteg am Rand des aus mit Siliziummonoxyd oder einem anderen ge- 65 Werkstücks 34; es befindet sich aber in elektrischem eigneten Dielektrikum 18 überzogenem, poliertem Kontakt mit der darunterliegenden Schicht 20 b, Glassubstrat 16, und die Leiter 10, 12 haben je eine und durch diese wird die erforderliche elektrische Verdünne Unterlage 20, 22 z. B. aus Chrom, wodurch bindung zum Leiterelement IQd hergestellt.

Der in F i g. 3 links und rechts gezeigte Rahmen besteht aus einem Phenolblock 36 mit einer flachen Vertiefung 38 zur Aufnahme der Schaltungsplatte 34. Das Gegenstück 40 des Rahmens besteht ebenfalls aus Phenol und ist mit leitendem Material verkleidet; durch ein Fenster 42 werden die zu elektropolierenden Teile der Platte 34 freigelegt. Das Leitermaterial des Gegenstücks 40 ist so gewählt, daß es sich mit der Schaltungsplatte und dem Elektropolierbad verträgt. Im vorliegenden Beispiel ist Kupfer gewählt. Dieser das Fenster 42 umgebende Kupferrahmen 44' ist so angeordnet, daß er mit dem Rand der Vorderseite der Schaltungsplatte 34 Kontakt hat, wenn diese zwischen den Rahmenteilen eingeklemmt ist. Vielfach verlaufen einige der Leiterelemente auf der Vorderseite der Platte bis zu deren Rand und bilden einen Verbindungssteg, wie z. B. der Leiterzug 46. Vorzugsweise ist das Gegenstück 40 so flexibel ausgebildet, daß mit der Vorderseite der Schaltungsplatte stets über ausreichend große Flächen Kontakt besteht, auch wenn in der Oberfläche geringfügige Unregelmäßigkeiten vorhanden sind. Es wird also überall da Kontakt zu dem Steg 46 hergestellt, wo ein solcher vorhanden ist, und an den anderen Stellen zu der leitenden Schicht 20 b. In beiden Fällen dient die leitende Schicht 20 ά als Zwischenverbindung zu getrennten Elementen, wie z. B. dem Leiterelement 1Oi/.

Das Blankätzen durch Elektropolieren wird in einem Bad ausgeführt, dessen Anordnung in F i g. 4 schematisch dargestellt ist. Die Schaltungsplatte 34 wird zwischen den Rahmenteilen 36 und 40 durch Schrauben 52 und Muttern 54 aus Nylon oder einem anderen unempfindlichen Material festgeklemmt, so daß die zu elektropolierende Vorderseite der Platte 34 durch das Fenster 42 hindurch dem Elektrolytbad 56 ausgesetzt wird. Der Kupferrahmen 44 des Gegenrahmens 40, der, wie erwähnt, Kontakt zu der zu polierenden Vorderseite der Platte hat, weist eine Verbindungsleiste 58 zum Befestigen am positiven Pol 60 der Stromquelle auf. Die Vorderseite der Schaltungsplatte 34 bildet also die Anode in dem Bad 56, während als Kathode eine Platte 62 dient, die parallel zur Schaltungsplatte 34 im Bad 56 angeordnet und mit dem negativen Pol 64 der Stromquelle verbunden ist. Die Kathode 62 kann beispielsweise aus Kupfer bestehen.

Das Ergebnis dieses Elektropolierens ist in F i g. 2e schematisch dargestellt: Das Leiterelement 10d hat seine endgültige Form erhalten. Beim Vergleich mit Fig. 2d sieht man, daß sowohl der Vorsprung 24 als auch die scharfen Kanten 30 und 32 durch den Elektropoliervorgang beseitigt worden sind.

Im nächsten Verfahrensschritt werden die außerhalb des Leitermusters verbliebenen Teile der leitenden Schicht 20 b entfernt, die sonst in unerwünschter Weise die verschiedenen Leiterelemente untereinander verbinden würden. Dies wird durch chemische Ätzung erreicht, die das frei liegende Material der Schicht 206, z. B. Chrom, angreift, ohne aber das Material des Leiters 10 anzugreifen. Die Leitung 10 kann statt dessen aber auch, solange die unerwünschten Materialteile der Schicht 20 b weggeätzt werden, vorübergehend mit einem schützenden Material überzogen werden.

Wenn der Leiter 10 und die entsprechende Unterschicht 20 ihre endgültige, in Fig. 2f dargestellte Form erhalten haben, können die übrigen Schichten 14, 22 und 12 (Fig. 1) in der üblichen Weise auf sie aufgedampft werden. Der obere Leiter 12 und dessen Unterschicht 22 sind etwas verjüngt dargestellt, nämlich in einer Form, die beim Aufbringen dieser Schichten durch eine Maske hindurch entsteht. Dadurch sind scharfe Kanten an den Seiten des Leiters im allgemeinen vermieden, gegenüber denjenigen an den Seiten eines geätzten Leiterelements, wie z. B. des in Fig. 2d gezeigten Elements 1Od. Selbst dann aber, wenn das Element 10ei gemäß Fig. 2d mit Hilfe einer Maske gestaltet wird, besteht trotzdem noch die Möglichkeit, daß ein Vorsprung 24 in die darüberliegende isolierende Schicht 14 eindringt und die Gefahr eines Isolierdurchschlages birgt. Das Elektropolierverfahren ist daher nicht auf diejenigen Fälle beschränkt, in denen die durch Elektropolieren bearbeiteten Leiter durch Ätzen geformt worden sind. Nachfolgend werden für die oben beschriebenen Verfahrensschritte typische Einzelheiten angegeben.

Schritt 1:

Aufdampfen der Dielektrikumschicht 18, SiO, 2 μ dick; Vakuumkammerdruck: 1 · 10~^e Torr; Substrattemperatur: 350⁰C. Ergebnis: Fig. 2a.

Schritt 2:

Aufdampfen der Chromschicht 20b, 0,04 μ. dick; Vakuumkammerdruck: 5-10~⁶Torr; Substrattemperatur: 170⁰C. Ergebnis: Fig. 2b.

Schritt 3:

Aufdampfen der Leiterschicht 10 c, Cu, 1,25 μ dick; Vakuumkammerdruck: 5-10~⁶Torr; Substrattemperatur: 170°C. Ergebnis: Fig. 2c.

Schritt 4:

Aufbringen der entsprechend geformten Schutzschicht zum Abgrenzen des Umrisses des Leiterelements 1Od. Beispiele für die Schutzschicht sind: Photowiderstandsmaterial oder mit Siebdruck aufgebrachte Asphaltfarbe. Selbstverständlich gibt es noch zahlreiche andere geeignete Materialien.

Schritt 5:

Wegätzen der ungeschützten Teile der Leiterschicht 10c unter Zurücklassen aller Teile der Chromschicht 20 b. Hierzu kann jedes Ätzmittel benutzt werden, das Kupfer, aber nicht Chrom angreift, z. B. Chloreisenoxyd, in der Konzentration 30 g/l bei 25 ⁰C, oder Chromsäure.

Schritt 6:

Beseitigung der Schutzschicht vom Leiterelement 1Oi/. Zum Beispiel kann Photowiderstandsmaterial durch Eintauchen in Cyclohexanon mit Ultraschall beseitigt werden bzw. Asphaltfarbe mit Trichloräthylen. Ergebnis: Fig. 2d.

Schritt 7:

Abtragen von etwa 0,25 μ durch Elektropolieren von der Oberfläche des Elements 10 t? unter Verwendung eines nicht reduzierenden, zähflüssigen Elektropolier-Elektrolyten 56 in der Einrichtung gemäß Fig. 4.

Beispiele

a) Als Elektrolytbad 56 50 Volumprozent Orthophosphorsäure und 50 Volumprozent gesättigte wäßrige Lösung von Natriumlaurylsulfat. Tem-

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peratur: 25°C; Strom: 0,165 Ampere/cm² des kann die oben für diese Chromschicht angegebene

zu polierenden Kupfers. Bei einem Abstand Dicke von 0,04 μ, entsprechend 400 Angstrom, weg-

zwischen der Schaltungsplatte 34 und der Ka- geätzt werden, wie oben beschrieben, ohne daß das

thode 62 von etwa 50 mm und etwa übereinstim- Element 10 in nennenswertem Maße unterhöhlt wird,

mender Form und Fläche von Kathode und Vor- 5 Bei anderen ähnlichen Versuchen hat es sich dagegen

derseite der Schaltungsplatte beträgt die erforder- gezeigt, daß einerseits eine nur 100 Angstrom starke

liehe Spannung etwa 1 Volt, und die gewünschte Chromschicht in dem Elektrolytbad merklich ver-

Wirkung des Elektropolierens tritt nach etwa ringert wird und andererseits eine Chromschicht von

5 Sekunden ein. 1000 Ängström Stärke so dick ist, daß beim Ätzen

b) Als Elektrolytbad 56 50 Volumprozent Ortho- *° die Leiterelemente stark unterhöhlt werden, phosphorsäure und 50 Volumprozent von 2 Ge- Bei mittlerer Stärke der Chromschicht 206, z. B. wichtsprozent wäßriger Lösung aus Natrium- 400 Ängström, wie oben angegeben, wird ein entkarboxylmethylzellulose. Im übrigen wie vor- sprechender Elektropolierstrom während des Schritstehendes Beispiel a) ^tes 7 ^au^ die zu polierenden Kupferelemente verteilt.

c) Als Elektrolytbad eine der bekannten Kupfer- ¹^ Jie Lösung des Kupfers in der Phosphorsäure yon reinigungslösungen. Im übrigen wie Beispiel a). Schritt 7 ist so, daß auch diejenigen Teile von Kupfer-

leitern, wie z. B. 10«, die vom Kupferrahmen 44 des

In jedem Beispiel ist das Elektrolytbad 56 zähflüssig Rahmens gemäß F i g. 3 einen beträchtlichen Ab- und ist nicht reduzierend, um die Chromschicht 20 ό stand haben, ausreichend bearbeitet werden, während nicht ungünstig zu beeinflussen. Ergebnis: Fig. 2e. 20 die direkt an den Rahmen angrenzende dünne Chromschicht 20 δ unbeeinflußt bleibt.

Schritt 8: j)j_e Verwendung von Kupfer, Chrom und Silizium-

Beseitigen der frei liegenden Teile der Schicht 20b monoxyd in den vorgenannten Beispielen hat vermit einem beliebigen Ätzmittel, das den Leiter 10 schiedene Vorteile. Kupfer ist ein guter Leiter und nicht angreift._ 25 läßt sich zum Anbringen aktiver Elemente oder

Beispiele für Ätzbäder: anderer Anschlüsse an der Dünnschicht-Schaltungs-

a) Aluminiumchlorid in Wasser mit einer spezi- P^latte> ^{zu der der} Kreuzungspunkt gehört, leicht verfischen Dichte von 32 ⁰Be- zinnen. Chrom wird als das vorübergehende Strom-Zinkchlorid, um die .spezifische Dichte der Zuführungsmittel während des ElektropoHervorganges Lösung auf 41°Be zu erhöhen; ³° bevorzugt, weil es während des Elektropolierens Phosphorsäure in einer Konzentration von praktisch nicht erodiert; außerdem verbessert es die 30 cm³/l der vorgenannten Lösung. Haftfähigkeit des Kupfers an dem Sihzmmmonoxyd,

,.,„,.. . . . , ^ j. , und gleichzeitig läßt es sich gegenüber dem Kupfer

b) 6-n-Saksaure m einer nicht oxydierenden ^ s^^^yd _ist ^S J_n ^ isolator, der Umgebung. In beiden Fallen ist jeweils das ₃₅ ^ _{verd ft Wie} ^_{n erwähl}f_{t kann außerdem} zu atzende Chrom mit Zinkkugelchen in dem ^ _Schicht ^ _{auch durch andere mttd beseiü} Bad in Kontakt zu brmgen^Die Ätzung wird _werdeQ ^ _{durch Ätzen}_ _{Da jedoch} ^ _OberMch ^S _e dann fortgesetzt, bis das Chrom vollständig _{der Chromschicllt 20έ} p_assiviert ist, z. B. durch einen ern is . fache Berührung mit der Atmosphäre, oder das

Ergebnis: Fig. 2f. 4° Material der Schicht20Z> auf andere Weise dem

Elektrolytbad widersteht, kann die gewünschte, sehr

Schritt 9: geringe Stärke der Schicht 20 & erreicht werden.

Aufdampfen der isolierenden Schicht 14, SiO, Bestehen zu den einzelnen Leitern, z. B. 46, direkte 2 μ dick, unter Anwendung des gleichen Ver- Kontakte, so ist natürlich die Schicht 20 & als Stromfahrens wie in Schritt 1. 45 zuführung nicht unbedingt notwendig.

In der Schicht 10 c können an Stelle des Kupfers

Schritt 10: sach. andere Materialien verwendet werden, wobei

Aufdampfen der Chromschicht 22, 0,04 μ dick. der Elektrolyt 56 entsprechend zusammengesetzt sein Es wird das gleiche Verfahren wie in Schritt 2 muß. Das wesentlichste Kriterium für die Wahl dieser angewendet, aber während des Aufdampfens eine 50 beiden Materialien ist das Ziel, sehr dünne Schichten Maske zum Festlegen der Grenzen der Schicht zu elektropolieren.

benutzt, damit diese die Form eines Leiters erhält. Bei den üblichen Elektropolierverfahren müssen

relativ grobe Oberflächenteile beseitigt werden, die

Schritt 11: häufig weit mehr über die umgebende Oberfläche

Aufdampfen der Leiterschicht 12, Cu, 1,0 μ dick. 55 hinausragen als das hier behandelte Leiterelement 10 d. Das Verfahren entspricht demgemäß Schritt 3 Zum Unterschied dazu wird der hier verwendete unter Benutzung der gleichen Maske wie in Elektrolyt 56 derart zähflüssig gemacht, daß eine Schritt 10. Der Aufdampfungsschritt 11 kann äußerst genaue Elektropolierwirkung möglich ist, die nach Belieben kurz vor dem Ende des Auf- Vorsprünge, wie 24, und Kanten, wie 30 und 32, an dampfungsschrittes 10 eingeleitet werden, so daß 60 einem Element, wie 1OJ, angreift, das etwa 1 μ dick während einer kurzen Überschneidungszeit Chrom und 0,5 mm breit ist. Auch wenn der Vorsprung 24 und Kupfer gleichzeitig aufgebracht und daher selbst etwa 1 μ dick ist, wird er wegen seines Überstehens zur besseren Haftung vermischt werden. zufriedenstellend entfernt. Bei Verwendung eines ge

wöhnlichen, unverdickten Elektrolyten, z. B. mit

Wie in Fig. 2f bei 66 angedeutet ist, wird bei 65 70 Volumprozent einer wäßrigen Lösung von Ortho-Schritt 8 das Leiterelement 10 leicht unterhöhlt. Bei phosphorsäure, wäre die Elektroerosionswirkung übernur dünner Chromschicht 20 & erreicht diese Unter- mäßig stark, so daß das gesamte Leiter element 1Oi höhlung aber nur ein geringes Ausmaß. Zum Beispiel zerstört würde.

Allgemein gilt, daß es um so besser ist, je zähflüssiger der Elektrolyt ist. In den oben angegebenen Beispielen für den Elektrolyten nähert sich die Menge des Natriumlaurylsulfats der Sättigung in dem Elektrolyten, und die Natriumkarboxyl-methylzellulose ergibt etwa die gleiche Viskosität. Es können auch etwas kleinere Mengen dieser Verdickungsmittel mit fast derselben Wirkung benutzt werden. Das Verdickungsmittel und die anderen in dem' Elektrolyten 56 verwendeten Bestandteile müssen auch an die to Stromzuführungsschicht 206 angepaßt sein. Zum Beispiel hat sich Glycerol in dem Elektrolyten 56 bei den oben angegebenen Elektropolierbeispielen als unverwendbar erwiesen, weil es das Chrom 20 b depassiviert und es dem elektrolytischen Angriff aussetzt.

Für die zu elektropolierenden Elemente 10 d und die Stromzuführungsschicht 20 b können unter anderem folgende sonstigen Werkstoffe verwendet werden: Gold für Element 10d und Nickel für die Schicht 206, Kupfer für das Element 1Oi/ und Nickel für die Schicht 20 b, Gold für das Element 1Od und Chrom für die Schicht 20 b. Zum Elektropolieren von Goldelementen 1Od auf einer Nickel- oder Chromschicht 20 b kann ein goldpolierender Elektrolyt (z. B. eine Lösung von 67,5 g Kaliumzyanid, 15 g Kaliumnatriumtartrat, 15 g Kaliumferrozyanid und 2,5 cm³ Ammoniumhydroxyd in 1000 cm³ Wasser) mit fester Natriumkarboxymethylzellulose verdickt werden. Danach kann das unerwünschte Nickel in der Schicht 20 b durch eine Ätzung mit Salzsäure oder, wenn die Schicht 20 b aus Chrom besteht, in der in Schritt 8 vorher beschriebenen Art und Weise beseitigt werden. Im Fall einer Kupfer-Nickel-Kombination von Element 10 d und Schicht 20 b kann das Kupfer gemäß Schritt 7 elektropoliert und das für die Schicht 20b verwendete exponierte Nickel danach mit Salzsäure weggeätzt werden. In jedem Fall ist es günstig, das Metall des Elements 1Od für den Kontakt 44 und die Kathode 62 als Material zu wählen.

Die Wahl von SiO als Isoliermaterial ist unproblematisch. Es können auch Mischungen von SiO und SiO₂ oder andere übliche Isolierwerkstoffe verwendet werden. In dem Maße, in dem die Schicht 20 b intakt bleibt, schützt sie die Unterschicht 18 vor dem Elektrolyten. Die obere Isolierschicht 14 wird nach den Elektropolier- und Ätzschritten aufgebracht und bringt keine besonderen Schwierigkeiten mit sich. Sie kann auch aus einem Material mit größerer Leitfähigkeit bestehen, jedoch müßten dann daran angrenzende Vorsprünge und Kanten vermieden werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Dünnfilmschaltungsplatten, bei denen die erforderlichen Schaltungswege durch mehrere dünne Schichten aus Leiter-, Widerstands- und dielektrischem Material gebildet sind, wobei sich zwischen der Leiterschicht und der isolierenden Schicht eine zusätzliche, elektrisch leitende Schicht, z. B. eine Chromschicht, befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche leitende Schicht (20) nach Ausbildung des Schaltungsmusters (10) sämtliche Einzelleiter (10J, 46...) leitend verbindet und diese Leiterschicht (20) zur Herstellung eines leitenden Kontaktes zwischen dem Elektrolytbad (56) und den elektrischen Leitern verwendet wird, um die beim Aufdampfen oder Ausätzen der Leiterschicht entstandenen Vorsprünge (24) und Kanten (30, 32) durch ein Elektropolierverfahren zu entfernen, und daß anschließend die frei liegenden Teile der zusätzlichen Leiterschicht (20) entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der frei liegenden Teile der zusätzlichen, elektrisch leitenden Schicht (20) durch Ätzen unter gleichzeitigem Abdecken der Einzelleiter (IQd, 46...) der Leiterschicht (10) erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschicht (10) aus Kupfer oder Gold besteht, die zusätzliche leitende Schicht (20) aus Chrom oder Nickel und die Isolierschicht (18) aus Siliziumoxyd oder einer Mischung aus Siliziumoxyd und Siliziumdioxyd.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatte (34) zum Eintauchen in das Elektrolytbad (56) in einen zweiteiligen Rahmen aus isolierendem Material eingesetzt wird, dessen auf die Platte (34) zu setzender Teil (40) ein von leitendem Material (44) umgebenes Fenster (42) aufweist und einerseits mit leitenden Teilen der Schaltungsplatte (34) Kontakt hat und andererseits mit dem positiven Pol (60) der Stromquelle für das Elektrolytbad (56) verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 874 965, 892 451;
USA.-Patentschriften Nr. 2 591042, 2 739 931.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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