THIN FILM HYBRID CIRCUIT

Abstract: 1. Process for manufacturing a thin-film hybrid circuit having contact areas for external connections and/or components, characterized in that : a) a thin-film circuit including conductor tracks (3) and contact areas (4, 5) is completely vapour-deposited or sputtered through masks onto a substrate (1) coated with a base oxide (2), b) an inorganic protective layer (6) is uniformly vapour-deposited or spluttered onto the thin-film circuit for the purpose of passivation in the same vacuum process, c) the circuit is annealed in air, d) a photoresist layer (7) is deposited and photolithographically laid bare at the contact areas (4, 5), e) the photoresist layer (7) is cured, f) the inorganic protective layer (6) is etched away at the site of the contact areas (4, 5).

Description: Dünnschi chthybridschaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine Dünnschichthybridschaltung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Dünnschichthybridschaltung ist aus H.-J. Hanke, H. Fabian, Technologie elektronisches Bau gruppen, 3. Auflage 1982, VEB Verlag Technik, Berlin, Seite 92 bekannt. Dort sind beispielsweise auf einem Substrat Leiterbahnen, Widerstände und Kondensatoren in Dünnschichttechnik aufgedampft bzw. aufgesputtert, während zum Anschluss aktiver Bauelemente, z.B. Transistoren, wie auch zum Anschluss externer Leitungen Kon taktflächen vorgesehen sind. Für derartige Dünnschichthybridschaltungen ist eine Passivierschicht aus mehreren Gründen wünschenswert. Die aufgedampften bzw. aufgesputterten Strukturen sind nicht hinreichend kratzfest und werden daher leicht während eines Bestückungs- und nPackaging"-Prozesses (Einbau in ein Gehäuse) beschädigt. Ferner korrodieren die Kupferund auch Äluminium-Leiterbahnen der Dünnschichtschaltung bei längerer Lagerung an feuchter Luft. Desweiteren oxidieren freiliegende Kontaktflächen aus Nickel, die später vernickelt und/oder vergoldet werden sollen, beim Temperprozess an Luft, so dass die chemische Nachverstärkung behindert ist. Ferner werden bei der chemischen Nachverstärkung von Kontaktflächen (Bond- und Lötpads) die Isolationsschichten (z.B. Al203) von Leiterbahnkreuzungen oder Dünnschichtkondensatoren von den (meistens) nicht-neutralen Bädern angegriffen. Zur Erhöhung der Kratzfestigkeit und zum Schutz gegen die nicht-neutralen Bäder der chemischen Nachverstärkung von Kontaktflächen ist eine dicke organische Schicht (z.B. ¯#hotolack) eine geeignete Passivierung. Da diese jedoch den Temperprozess (typische Temperaturen 300 bis 3500C) nicht unbeschadet übersteht und auch nicht hinreichend dicht gegen Wasserdampfdiffusion ist, empfiehlt sich zur Vermeidung einer Korrosion der Leiterbahnen und einer Oxidation der Kontaktflächen eine anorganische Schicht (z.B. Al203 oder Si3N4). Diese wiederum ist nicht genügend kratzfest und nicht resistent gegen chemische Bäder. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Passivierschicht für eine Dünnschichthybridschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, die gleichzeitig genügend kratzfest, beständig gegen chemische Bäder, dicht gegen Wasserdampfdiffusion und temperaturbeständig bis ca. 3500C ist. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Die mit der Erfindung erzielbaDen Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Passivierschichtfolge (anorganische Schutzschicht und gehärtete Photolackschicht) ein Schutz der Dünnschichthybridschaltung vor Oxidation, Korrosion, Wasserdampfdiffusion, mechanischer Beschädigung und chemischen Bädern gewährleistet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Dünnschichthybridschaltung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform erläutert. In den Figuren 1 bis 6 sind dabei die einzelnen Verfahrensschritte zur Aufbringung der Passivierschichtfolge für Dünnfilmschaltungen dargestellt. Als Ausgangsschaltung dient die in Fig. 1 dargestellte vollständig aufgedampfte bzw. aufgesputterte Dünn schichtschaltung. Auf einem Substrat 1 (z.B. Glas) sind dabei eine Grundoxidschicht 2 und darauf beispielsweise eine Leiterbahnschicht 3 aufgebracht. Die Leiterbahnschicht 3 ist mit einer Kontaktfläche (Bond- oder Lötpads), bestehend aus einer auf der Grundoxidschicht 2 aufgebrachten NiCr-Schicht II und einer darüberliegenden Ni-Schicht 5 verbunden. In einem Vakuumprozess wird die Dünnschichtschaltung homogen mit einer anorganischen Schutzschicht 6, z.B. Al203, Si3N4 oder Glas bedampft bzw. besputtert, was zu der in Fig. 2 dargestellten Schaltung führt. Die anorganische Schutzschicht 6 schützt die metallischen Schich ten, wie Leiterbahnschicht 3 oder Ni-Schicht 5 beim sich anschliessenden Temperprozess gegen Oxidation. Die Temperung der Schaltung wird an Luft bei einer Alterungstemperatur von 300 bis 3500C vorg#enommen und dient zur Stabilisierung der Widerstände der Dünnschichtschaltung, d.h. zur Erzielung einer hohen Langzeitkonstanze und einer geringen Temperaturdrift. Die so abgedeckte und getemperte Schaltung wird in einem nächsten Verfahrensschritt homogen mit einer Pbotolackschicht 7 beschichtet, was zu der in der Fig. 3 dargestellten Schaltung führt. Anschliessend werden die Kontaktflächen (Schichten 4,5) der Schaltung durch Belichtung durch eine Maske und darauffolgende Entwicklung Photolithographisch freigelegt, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Als nächster Verfahrensschritt folgt die Härtung der Photolackschicht 7 bei einer Temperatur, die höher als die bei der Verlötung der Kontaktflächen auftretende Löttemperatur ist. Anschliessend wird die anorganische Schutzschicht 6 (Al203, Si3N4 oder Glas) auf den Kontaktflächen (NiCr-Schicht 4, Ni-Schicht 5) weggeätzt, was zu der in Fig. 5 dargestellten Schaltung führt. Danach liegen die Kontaktflächen mi#t einer nicht oxidierten Oberfläche zur chemischen Vernickelung und/oder Vergoldung vor. Beispielsweise kann die Ni-Schicht 5, wie in Fig. 6 dargestellt, mit einer weiteren Ni-Schicht 8 und einer dar Eberliegenden Au-Schicht 9 versehen werden. Diese nche- mische Nachverstärkung" kann auch in ni-cht-neutralen Bädern erfolgen. Die so hergestellte Passivierschichtfolge (anorganische Schutzschicht 6 und gehärtete Photolackschicht 7) besitzt folgende Vorteile: Die anorganische Schutzschicht 6 ist temperaturbeständig und dicht gegen Hasserdamit. Sie übernimmt den Schutz der Schaltung gegen oxidation beim Tempern und gegen Korrosion durch Luftfeuchtigkeit (Langzeitstabilität). Die gehärtete Photolackschicht 7 ist hinreichend wischund kratzfest, d.h. beständiger gegen mechanische Beschädigung. Sie ist photolithographisch strukturierbar und resistent gegen nicht-neutrale Bäder. Dadurch ermöglicht sie an den KontaktflEchen eine selektive Ätzung der anorganischen Schutzschicht 6 und schützt die restliche Schaltung während der chemischen Nachverstärkung der Kontaktflächen. Darüberhinaus wirkt sie beim Be stückungsprozess als Lötstopschicht.

Claims: Ansprtiche 1. Dünnschichthybridschaltung mit Kontaktflächen für externe Anschlüsse und/oder Bauelemente, dadurch gekennzeichnet, dass auf die vollständig aufgedampfte bzw. aufgesputterte Dünnschichtschaltung (1,2,3,4,5) eine anorganische Schutzschicht (6) mit darüberliegender gehärteter Photolackschicht (7) als Passivierdoppelschicht aufgebracht ist, wobei die Kontaktflächen (4,5) jeweils freigelegt sind. 2. Dünnschichthybdridschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Al203-Schicht als anorganische Schutzschicht dient. 3. Dünnschichthybridschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Si3N4-Schicht als anorganische Schutzschicht dient. 4. Dünnschichthybridschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Glasschicht als anorganische Schutzschicht dient. 5. Verfahren zur Herstellung der Dünnschichthybrid- schaltung nach einem der yorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,- dass die Dünnschichtschaltung zur Passivierung in einem Vakuumprozess homogen mit der anorganischen Schutzschicht (6) bedampft bzw. besputtert wird, dass danach eine Temperung an Luft erfolgt, dass anschlie ssend eine Photolackschicht (7) aufgebracht und an den Kontaktflächen -(4,5) photolithographisch freigelegt wird, dass-die Photolackschicht danach gehärtet wird und dass die anorganische Schutzschicht (6) auf den Kontaktflächen anschliessend weggeätzt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen chemisch vernickelt und/oder vergoldet werden.

Inventors: GILBERS, DIETER, DIPL.-ING., KROKOSZINSKI, HANS-JOACHIM, DR. DIPL.-PHYS., OETZMANN, HENNING, DR. DIPL.-PHYS., SCHMIDT, CONRAD, DR. DIPL.-PHYS.
Applicants: ASEA BROWN BOVERI AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: H01L25
IPC codes: H01L23, H05K3, H01L21, H01L25, H05K1