DD201627A5 - Verfahren zum bilden elektrisch leitender durchdringungen in duennfilmen - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Bilden elektrisch leitender Durchdringungen (8) in Duennfilmen und dergleichen angegeben. Die Durchdringungen (8) reichen von der Aussenseite der Duennfilme, die durch Niederschlag in Schichten bei Temperaturen von 200-700 grd C aufzuwachsen sind, bis zu einer inneren Elektrodenschicht (2,2'). Gemaess dem erfindungsgemaessen Verfahren wird eine erwuenschte Menge an Metallsubstanz, deren Schmelzpunkt niedriger ist und deren Siedepunkt hoeher ist als die Aufwachstemperatur der Duennfilmschichten (3 bis 6,9) auf der inneren Elektrodenschicht (2,2&) innerhalb jeder Durchdringungs-Sollflaeche angeordnet vor der Bildung der folgenden Schicht. Dadurch verhindern die Metallsubstanzen, wenn sie geschmolzen sind, die Bildung von Schichten in der darueberliegenden Flaeche und bilden bei Aushaertung die erwuenschten elektrisch leitenden Durchdringungen (8). Figur
Description
Verfahren zum Bilden elektrisch leitender Durchdringungen in Dünnfilmen .
Die Erfindung betrifft ein-Verfahren zum Bilden elektrisch leitender Durchdringungen bzw. Durchführungen in Dünnfilinen und dergleichen, insbesondere von der Außenfläche der Dünn-, filme, die mittels Schichtenniederschlags bei einer Temperatur von 200 - 700 0C auf mindestens .einer inneren Schicht, vorzugsweise einer Blektrodenschicht, aufgewachsen sind, derart, daß eine Menge an Metallsubstanz auf der Innenschicht innerhalb jeder Dur.chdringungs-Sollflache vor der Bildung der folgenden Schicht angeordnet wird.
Leitende Durchdringungen oder Durchführungen in Dünnfilmen werden hauptsächlich bei elektronischen Bauelementen benötigt, bei denen Elektrizität über Passivierungsfilme oder Mehrlagen-Dünnfilme, die mittels Dünnfilmtechnik hergestellt sind, zu niedrigeren (weiter unten liegenderen) leitenden Schichten hinunter geführt werden muß.
Meistens wird bisher zur Bildung von Durchdringungen eine Ätztechnik verwendet« An den Soll-Durchdringungspunkten (Kontaktflächen) wird der dem Xtzmedium (chemische Ätzlösungen, Plasma) ausgesetzte Dünnfilm selektiv bis zu dem erwünschten niedrigeren leitenden PiIm weggeätzt, während der Rest der Oberseite, da er beispielsweise mittels eines Fotoresist geschützt istj der Wirkung der geweiligen Ätzung gegenüber passiv, d. h. unveränderbar bleibt.
Ein weiteres, häufig verwendetes Verfahren ist das sog. "Lift-Off"-Verfahren, bei dem ein Hilfsfilm innerhalb der
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Durchdringungsfläche unmittelbar auf dem leitenden Film ge- - bildet wird, wobei auf dem Hilfsfilm die oberen (darüber liegenden) Dünnf umschichten aufgewachsen werden. Danach wird-die Durchdringung dadurch erzeugt,.daß der Hilfsfilm durch Lösen oder mechanisches Kratzen abgelöst wird, wodurch der auf dem Hilfsfilm-aufgebaute Dünnfilm gleichzeitig abgenommen wird. Der leitende Film wird freigelegt, wodurch ein Kontakt mit diesem leitenden Film bzw. dieser leitenden Schicht möglich ist.
Ein -Problem bei den Itz-Verfahren ist es jederzeit die selektiv richtigen Itzmittel zu finden, die für die verschiedenen Schichten geeignet sind, derart, daß das Atzen auf der erwünschten leitenden Schicht-angehalten bzw. beendet wird. Ganz allgemein gilt, daß eine sehr genaue Steuerung zum genauen Beenden der Atzung im richtigen Moment erforderlich ist. Insbesondere im Fall von großflächigen Anzeigen-Bauelementen ist es schwierig, den Oberflächenteil außerhalb-der Kontaktflächen-vollständig gegenüber der Einwirkung der Ätzung zu schützen, weil aufgrund von Staubteilchen und dergleichen Störungsfaktoren ein Fototresist stets eine beträchtliche Anzahl an fehlerhaften Stellen enthält. Durch diese kann durch Ätzwirkung ein unerwünschter aktiver Bereich der Anzeigefläche erreicht werden, was eine sehr nachteilige und schädliche Wirkung auf den Ertrag und die Qualität der herzustellenden Bauelemente besitzt«
Ein Problem bei dem "Lift-Off"-Verfahren (Äbhebeverfahren) ist es häufig, wie ein geeigneter Hilfsfilm gefunden werden kann, der die folgenden DünnfiIm-"Terarbeitungsschritte unverändert übersteht. Es ist weiter anzumerken, daß bei erhöhten Temperaturen aufgewachsene Dünnfilme üblicherweise dicht und fest sind, so daß die Lösungsmittel die Hilfsfilme nicht beeinflussen können, die darunter verblieben sind.
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Das Ablöseergebnis ist typisch ein Abblättern und eine Undefinierte Form, wobei es häufig nicht einfach ist, den Film vollständig zu entfernen.
Andererseits sind mechanische Verfahren (Schleifen, Kratzen) aufgrund der Grobheit ganz allgemein nicht anwendbar.
Ziel der Erfindung - '
Ziel., der-Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bilden elektrisch leitender Durchdringungen in Dünnfilmen anzugeben, bei dem elektrisch leitende Durchdringungen in Dünnfilmen sicher erreichbar sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise bei der Herstellung von Dünnfilm-Elektrolumineszenz-Anzeigeelementen verwendet werden. Ein derartiges Anzeigeelement weist einen mehrschichtigen.Dünnfilmaufbau auf, bei dem die leitende Durchdringung oder Durchführung durch eine Passivierungsschicht zu einer oberen leitenden Schicht und durch die Passivierungsschicht und durch Isolation und Halbleiterschichten zu einer niedrigeren bzw. unteren (lichtdurchlässigen) leitenden. Schicht erreicht werden soll.
Das Verfahren gemäß „der Erfindung beruht auf der Idee,, daß eine Menge an Metall oder Metallsubstanz niedrigen Schmelzpunktes, jedoch hohen Siedepunktes auf der.Durchdringungsfläche- (Kontaktfläche), angeordnet wird, bevor die zu durch-, dringenden Dünnfilme verarbeitet bzw. hergestellt werden.
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Wenn das Aufwachsen des Dünnfilmes bei einer erhöhten Temperatur stattfindet, bei der das Metall geschmolzen bleibt, können die gegen die metallische Oberfläche kollidierenden Atome bzw.- Moleküle keinen einheitlichen 51Um bilden, weil die geschmolzene Oberfläche in sehr erheblicher thermischer Bewegung ist und-zunderfrei ist.
Der Dünnfilm wird normalerweise auf der übrigen Oberfläche aufgewachsen unter der Voraussetzung, daß bei der Aufwachstemperatur Verunreinigungsatome nicht von dem betrachteten Metall in die Umgebung in schädlichem Ausmaß verdampft werden. -Dies ist möglich bei Metallen, die einen hohen Siedepunkt besitzen, d. h. einen niedrigen Dampfdruck bei der Aufwachs temperatur. ..Bei den Dünnfilm-Verarbeitungsschritten besteht eine Verbindung mit der erwünschten leitenden Schicht, die durch das Kontaktmetall innerhalb der Kontaktfläche übertragen wird. Das Bombieren des Dünnfilmwerkstoffes, das auf diese Fläche gerichtet ist, bildet eine Schlakkenschicht im Randbereich des Metalles. Anderswo ist die leitende Schicht durch einen regelmäßigen Dünnfilmaufbau bedeckt. . . ..
Keine weiteren Betriebsschritte sind erforderlich, um eine Durchdringung sicherzustellen.
Insbesondere zeichnet sich das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch aus, daß- eine solche Metallsubstanz verwendet wird, deren Schmelzpunkt niedriger ist und deren Siedepunkt höher ist. als die Aufwachstemperatur^der,Schichten, wodurch die Metallsubstanz, wenn sie geschmolzen ist, die Bildung von Schichten auf ihr selbst verhindert und beim Aushärten die erwünschten elektrisch leitenden Durchdringungen bildet.
Mittels der Erfindung sind erhebliche Vorteile erreichbar. Insbesondere vermeidet das erfindungsgemäße Verfahren den kostspieligen und sehr kritischen Fotolithographie/Ätz-
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Schritt bei dem Herstellungsverfahren des. Bauelementes, wodurch der Ertrag und die Qualität der Bauelemente verbessert werden· Im ganzen gesehen enthält das Verfahren keine kritischen Schritte und erfordert keine genaue Steuerung wie im 3PaIl der Ätzverfahren.
Darüberhinaus ist das erfindungsgemäße Verfahren produktionsgünstig» Die Metallinseln (Knotenpunkte), die- in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildet werden, bilden gleichzeitig fertige Kontaktträger bzw. Kontaktstellen für die Verdrahtung nach außerhalb des Bauelementes.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als Metallsubstanz Indium, Zinn,.Gallium oder eine Metallegierung verwendet wird; ferner kann auch eine Legierung aus Indium und Zinn verwendet werden. Der Anteil an Zinn in der Legierung beträgt höchstens 80 Gewichtsprozent. Es wird auch eine Legierung aus Zinn und Gallium verv/endet oder eine Legierung aus Indium und Gallium oder eine Legierung aus Indium, Zinn und Gallium.· Die Metallsubstanz wird auf der Sollfläche der Durchdringung durch Verdampfung durch eine- Maske oder durch an sich bekanntes Löten angeordnet·
Die Erfindung wird im. folgenden ausführlich näher erläutert, und zwar unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel.
Die einzige--Figur der Zeichnung zeigt vergrößert und teilweise schematisch.einen Schnitt einer Durchdringung, die in einem Dünnfilmaufbau mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens- gebildet ist. Bei dem folgenden -beispielhaften Verfahren bestehen die in einer Dünnfilm-Elektrolumineszenz-Anzeigekomponente erforderlichen leitenden Durchdringungen
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aus Indiummetall- (In). Bei der in der S'igur dargestellten Anordnung ist auf der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Indium-Zinn-Oxid-Leiters 2 (ITO), der auf einem Glassubstrat 1 angeordnet ist, innerhalb der Kontaktfläche 21 eine Menge an Indiummetall 8 dosiert aufgebracht. Der Schmelzpunkt von Indium beträgt 156,2 0C, und Dünnfilme 3 (aus Al2-O-), 4 (aus ZnStMn), 5 (aus Al2 O-) und 6 (aus ITO), die darauf niedergeschlagen sind, werden bei 500 0C in einem chemischen Dampfniederschlagsverfahren verarbeitet. Das- Indiummetall 8 wird' dann geschmolzen, und da dessen Siedepunkt hoch ist (2000 0C), ist dessen eigener Dampfdruck bei der Arbeitstemperatur niedriger als 10"' Torr. Von der Oberfläche des geschmolzenen Indiums 8 werden die Werkstoffe, die die Dünnfilme bilden, zur'Umfangsflache gezundert (scaled) zur Bildung einer Schlackenschicht 7, wodurch die Kontaktfläche offen bleibt. Aufgrund des niedrigen Dampfdrucks von Indium tritt kein nachteiliger Einfluß auf die aufwachsenden Filme auf..
Die gute Adhäsion von Indium auf dem ITO-FiIm 2 erlaubt es, daß die Substrate 1 in beliebiger Lage während des Verarbeitungsschrittes gehalten werden können. Uach den Dünnfilm-Verarbeitungsschritten wird der Kontakt zur unteren leitenden ITO-Schicht 2 gerade durch das Indiummetall ohne irgendwelche folgende Betriebsschritte übertragen. Uach dem der obere leitende ITO-PiIm β musterartig ausgebildet worden bzw. strukturiert worden ist, wird Indiummetall auf die Kontaktflächen des Oberflächen-Leiters dosiert und die Durchdringung durch die Alp O--Passivierungsschicht 9 mit einer Dicke von etwa 1 nm, die unter den oben erwähnten Verarbeitungsbedingungen aufgewachsen werden soll, wird in der erläuterten Weise gebildet.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann selbstverständlich auch in einer Weise durchgeführt werden, die von der erläuterten abweicht. Beispielsweise sind Indium gleichende Metalle mit niedrigerem Schmelzpunkt- und hohem Siedepunkt, beispielsweise Zinn (Sn:Schmelzpunkt 231,9 0C, Siedepunkt 2270 0C) und Gallium (GaSchmelzpunkt 29,8 0C Siedepunkt 2237 0C). -
Dies sind: mögliche Durchdringungsmetalle, wenn die Temperatur des Dünnfilm-Verarbeitungsschrittes 232 0C erreicht bzw. überschreitet (wenn Zinn verwendet wird) bzw. 30 0C überschreitet (wenn Gallium verwendet wird).
Zusätzlich zu Elektrolumineszenz-Dünnfilmen kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise auch bei in Si., Ή. und dergleichen zu bildenden Durchdringungen verwendet werden, d. h. bei Filmen, die in ICs verwendet werden (IC:integrierte Schaltungen).
Grundsätzlich kann gemäß der Erfindung irgendeine Metall-substanz verwendet werden, deren Schmelzpunkt niedriger ist und deren Siedepunkt höher ist als die Aufwachstemperatür der Filmschichten, die durchdrungen werden sollen.
In solchen- Fällen" können, verschiedene Legierungen von-·Indium, Zijm und Gallium betrachtet werden, wobei mindestens zwei von ihnen verwendet werden, ebenso wie auch andere Metalllegierungen.
Versuche haben gezeigt, daß Indium für sich selbst der beste Werkstoff ist aufgrund dessen guter Durchdringungseigenschaften. Bei der Prüfung von Legierungen aus Indium und Zinn haben sich gute Ergebnisse dann ergeben, wenn bei den Legierungen der Anteil an Zinn höchstens 80 Gewichtsprozent
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beträgt. - .
Die Verwendung von Zinn ist gerechtfertigt aufgrund der guten löteigenschaften sowie vorteilhaft der günstigeren Kosten dieses Metalls wegen.
Weiter ist zu-bemerken, daß an Stelle von Indium-ZinnoxLd (ITO), das bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel verwendet worden ist, auch ZinndioxLd-Antimon (SnOp/Sb.) oder -jedes, andere Metall (z. B. Au, Al, Gr oder Mo)..ganz allgemein als Werkstoff für die leitenden Schichten 2 bzw. 2V geeignet ist. ... '
Der Metallwerkstoff wird auf der Sollfläche für die Durchdringung zweckmäßigerweise mittels Verdampfung durch eine Maske oder in an sich bekannter Weise durch Löten angeordnet.
Selbstverständlich sind.noch andere Ausführtmgsformen möglich.
Claims (11)
1. Verfahren zum Bilden elektrisch leitender !Durchdringungen in Dünnfilmen und dergleichen,* insbesondere von der Außenseite von Dünnfilmen,, die durch Schichtenniederschlag bei einer Temperatur, von. 200-700 Grad Celsius auf-.mindestens einer Innenschicht,, vorzugsweise, einer Elektrodenschicht, aufgewachsen sind,, so. daß eine Menge an Metallsubstanz auf der Innenschicht- innerhalb .jeder erwünschten Durchdringungsfläche vor der Bildung der folgenden Schicht angeordne-t wird,, gekennzeichnet dadurch, daß--eine solche Metallsubstanz verwendet wird, deren Schmelzpunkt niedriger is fr., und deren Siedepunkt höher ist als die Aufwachstemperatür der Schichten (3 bis 6, 9), wodurch die Metallsubstanz im Schmelzzustand die 3ildung von Schichten (3 bis 6,^9) auf sich selbst verhindert und ausgehärtet die erwünschten elektrisch leitenden Durchdringungen (8) bildet.
2.. Verfahren nach Punkt: 1 , gekennzeichnet dadurch, daß als Metallsubstanz . Indium,. Zinn oder Gallium verwendet wird.
3. Verfahren, nach Punkt T, gekennzeichnet dadurch, daß als Metallsubstanz eine Metallegierung verwendet wird.
4«- Verfahren nach Punk-t 3, gekennzeichnet dadurch, daß eine Legierung aus Indium und Zinn verwendet wird.
5· Verfahren nach PunktA, gekennzeichnet dadurch, daß der Anteil an Zinn in der Legierung höchstens 80 Gewichtsprozenfr beträgt.
6. Verfahren nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß eine Legierung aus Zinn und Gallium Verwendet wird.
7. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß eine
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8. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß eine. legierung, aus Indium, Zinn und Gallium verwendet wird* -
9. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Metallsubstanz auf der Sollfläche der Durchdringung (8) durch Verdampfung durch eine Maske angeordnet wird.
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legierung aus Indium und Gallium verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Metallsubstans auf der Sollfläche der Durchdringung (8) durch an sich bekanntes Löten angeordnet wird.
11. Elektrisch leitende Durchdringung in Dünnfilmen oder dergleichen,, die gemäß dem Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 10 hergestellt ist.
Hierzu 1 Saite Zeichnungen
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