DE2653814B2

DE2653814B2 - Method of manufacturing a thin-film electrical circuit

Info

Publication number: DE2653814B2
Application number: DE19762653814
Authority: DE
Inventors: Siegfried Bock; Wolf-Dieter Dr. 8025 Unterhaching Muenz; Hans Werner Dipl.-Phys. Poetzlberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1980-01-10
Also published as: DE2653814A1; DE2653814C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Dünnschichtschaltung, die zumindestThe invention relates to a method for producing an electrical thin-film circuit, which at least

ι -, einen Kondensator und eine Leiterbahn und/oder einen Widerstand umfaßt, bei welchem zur Bildung dieser Schaltelemente auf ein isolierendes Substrat zunächst eine Schicht einer Tantal-Aluminium-Legierung mit einem Tantalanteil zwischen 30 und 70 Atom-% undι -, comprises a capacitor and a conductor track and / or a resistor, in which to form this Switching elements on an insulating substrate initially with a layer of a tantalum-aluminum alloy a tantalum content between 30 and 70 atom% and

ja darauf eine weitere Schicht einer Tantal-AIuminium-Legierung mit einem Tantalanteil in der Größenordnung zwischen 2 und 20Q Atom-% aufgebracht wird, dann mittels einer ersten Masken- und Ätztechnik an der Stelle eines zu bildenden Kondensators eine Unterbre- yes, on top of it another layer of a tantalum-aluminum alloy with a tantalum content in the order of magnitude between 2 and 20Q atom% is applied, then by means of a first mask and etching technique at the place of a capacitor to be formed an interruption

r, chung in beide Tantal-Aluminium-Schichten eingebracht wird, worauf zur Erzeugung eines zweischichtigen Kondensator-Dielektrikums die Tantal-Aluminium-Schichten im Kondensator-Bereich anodisch oxidiert und auf die resultierende Tantal-Aluminium-Oxidschichtr, chung is introduced into both tantalum aluminum layers, whereupon a two-layer Capacitor dielectric anodically oxidizes the tantalum aluminum layers in the capacitor area and on the resulting tantalum aluminum oxide layer

in eine Silizium-Dioxidschicht aufgebracht wird und schließlich mittels einer weiteren Masken- und Ätztechnik auf dem Kondensator-Dielektrikum und im Bereich ggf. vorhandener Leiterbahnen eine elektrisch gut leitende Oberflächenschicht erzeugt wird.is applied in a silicon dioxide layer and finally by means of a further mask and etching technique on the capacitor dielectric and in the area If necessary, an electrically well conductive surface layer is generated from conductor tracks.

π Die Herstellung von integrierten RC-Dünnschichtschaltungen in Tantal-Technik war bisher nur mit einem hohen technologischen Aufwand von fotolithografischen Prozessen möglich. )e nach den speziellen technologischen Gegebenheiten waren bis zu 12π The manufacture of integrated RC thin-film circuits In tantalum technology was previously only with a high technological effort of photolithographic Processes possible. ) e according to the special technological conditions were up to 12

in fotolithografische Prozesse erfot'eiich. Der wesentliche Grund liegt hierfür darin, daß das in der Tantal-Technik als Grundelektroue für Kondensatoren vorgesehene ^-Tantal auf Grund seiner hohen chemischen Beständigkeit nicht von dem für Widerständein photolithographic processes. The essential one The reason for this is that this is used in tantalum technology as a basic electrical element for capacitors ^ -Tantalum, due to its high chemical resistance, is not different from that used for resistors

π entwickelten Tantal-Oxy-Nitrid selektiv ätzbar ist. Deshalb sind lokal begrenzte Ätzbarrieren erforderlich, welche die Anzahl der erforderlichen fotolithografischen Prozesse zwangsläufig erhöhen.π developed tantalum oxy-nitride is selectively etchable. Therefore, locally limited etch barriers are required, which the number of required photolithographic Inevitably increase processes.

Durch die Anwendung der beispielsweise aus derBy using, for example, the

in US-PS 39 49 275 bekannten Tantal-Aluminium-Doppelschichttechnik entfällt dieses Problem, da die als Grundelektrode für Kondensatoren vorgesehene aluminiumreiche Tantal-Aluminiumschicht leicht von der für Widerstände vorgesehenen tantalreichen Tantal-Alumi-in US-PS 39 49 275 known tantalum-aluminum double layer technology This problem does not apply, since the aluminum-rich one provided as the base electrode for capacitors Tantalum-aluminum layer slightly different from the tantalum-rich tantalum-aluminum layer intended for resistors.

Vi nium-Schicht selektiv ätzbar ist.Vi nium layer is selectively etchable.

Eine weitere Verbesserung der vorstehend geschilderten Tantal-Aluminium-Doppelschichttechnik wurde durch die aus der DE-OS 25 06 065 bekannten Einführung eines zweischichtigen Kondensator-Dielek-A further improvement of the above-described tantalum-aluminum double-layer technology was by the introduction of a two-layer capacitor dielectric known from DE-OS 25 06 065

ho trikums erzielt. Dieses zweischichtige Kondensator-Dielektrikum besteht aus einer durch anodische Oxydation der aluminiumreichen Tantal-Aluminium-Schicht hergestellten Tantal-Aluminium-Oxidschicht und einer vorzugsweise durch Kathodenzerstäubungho trikums achieved. This two-layer capacitor dielectric consists of an anodic oxidation of the aluminum-rich tantalum-aluminum layer produced tantalum aluminum oxide layer and one preferably by cathode sputtering

h> hergestellten Silizium-Dioxidschicht. Bei den nach dieser Technologie hergestellten RC Dünnschichtschaltungen können die Absolutwerte der Temperaturkoeffizienten der Widerstände an die Absolutwerte derh> produced silicon dioxide layer. With the after RC thin-film circuits manufactured using this technology can determine the absolute values of the temperature coefficients of the resistances to the absolute values of the

Temperaturkoeffizienten der Kapazität angepaßt werden. Diese Anpassung erfolgt über die VerknüpfungTemperature coefficients of the capacity can be adjusted. This adjustment takes place via the link

J,J,

wobeiwhereby

a. = Temperaturkoeffizient TKCdes zweischichtigen Dielektrikums, a. = Temperature coefficient TKC of the two-layer dielectric,

ot\ = Temperaturkoeffizient TKCderTantal-Aluminium-Oxidschicht, ot \ = temperature coefficient TKC of the tantalum aluminum oxide layer,

a.2 = Temperaturkoeffizient TKC der Silizium-Dioxidschicht, a.2 = temperature coefficient TKC of the silicon dioxide layer,

ει = Dielektrizitätskonstante der Tantal-Aluminium-Oxidschicht, ει = dielectric constant of the tantalum aluminum oxide layer,

62 = Dielektrizitätskonstante der Silizium-Dioxidschicht, 62 = dielectric constant of the silicon dioxide layer,

d\ = Dicke der Tantal-Aluminium-Oxidschicht und di = Dicke der Silizium-Däoxidschicht ist. d \ = thickness of the tantalum aluminum oxide layer and di = thickness of the silicon oxide layer.

Mit Hilfe dieser Verknüpfung kann zu jeder beliebigen Dicke d\ der Tantal-Aluminium-Oxidschicht eine geeignete Dicke dj der Silizium-Dioxidschicht eingestellt werden, so daß der Absolutwert des Temperaturkoeffizienten der Kapazität dem Absolutwert des Temperaturkoeffizienten eines Widerstandes entspricht.With the help of this link, a suitable thickness dj of the silicon dioxide layer can be set for any desired thickness d \ of the tantalum aluminum oxide layer, so that the absolute value of the temperature coefficient of the capacitance corresponds to the absolute value of the temperature coefficient of a resistor.

Die Herstellung der Dünnschichtschaltungen mit zweischichtigem Kondensator-Dielektrikum erfolgt nach einem Verfahren der eingangs genannten An, wobei die Bildung der Tantal-Aluminium Oxidschicht unter Anwendung einer spannungsfesten Fotomaske lokal begrenzt aufgebracht wird. Bei weiterer Verwendung dieser Fotomaske und unter Anwendung der Abhebetechnik läßt sich dann untci Einsparung einer weiteren Fotomaske das gewünschte zweischichtige Dielektrikum aus Tantal-Aluminium-Oxid und Silizium-Dioxid hei „teilen. Insgesamt werden für die Herstellung dieser Dünnschichtschaltungen also vier Masken benötigt, wobei neben der vorstehend erwähnten Maske jeweils eine Maske für die Bildung der Unterbrechung, für die Bildung von Widerständen und für die Strukturierung der Oberflächenschicht gebraucht wird.The production of the thin-film circuits with two-layer capacitor dielectric takes place according to a method of the type mentioned at the outset, wherein the formation of the tantalum-aluminum oxide layer is applied locally limited using a voltage-resistant photomask. With further use This photomask and using the lift-off technique can then save a Another photomask, the desired two-layer dielectric made of tantalum aluminum oxide and silicon dioxide hot "share. In total, four masks are required for the production of these thin-film circuits, in addition to the mask mentioned above, a mask for the formation of the interruption, is used for the formation of resistances and for the structuring of the surface layer.

Der vorliegenden Erfindung l'egt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der Technik nach der DT-OS 25 06 065 einen Weg aufzuzeigen, der eine weitere Reduzierung der für die Herstellung der Dünnschichtschaltungen insgesamt lienötigten Masken ermöglicht.The present invention is based on the object, proceeding from the technology according to the DT-OS 25 06 065 to show a way that a further reduction of the costs for the production of thin-film circuits allows all required masks.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der einleitend geschilderten Art dadurch gelöst, daß mit Hilfe der ersten Masken- und Ätztechnik zusätzlich die außerhalb der Schaltelementberciche liegenden Bereiche beider Tantal-Aluminium-Schichten abgeätzt werden, daß dann die freiliegenden Oberflächen der Tantal-Aluminium-Schichten ganzflächig anodisch oxidiert und mit der ganzflächig aufgebrachten Silizium-Dioxidschicht überzogen werden, daß die nicht benötigten Bereiche der Silizium-Dioxidschicht mit Hilfe einer zweiten Masken- und Ätztechnik entfernt und die nicht benötigten Bereiche der Tantal-Aluminium-Oxidschicht und der Tantal-Aluminium-Schicht mit dem niedrigen Tantalgehalt als Ätzmaske selektiv abgeätzt werden und daß anschließend die Oberflächenschicht aufgebracht wird.According to the invention, this object is achieved in a method of the type described in the introduction solved that with the help of the first mask and etching technique, the outside of the switching element area areas of both tantalum aluminum layers are etched away, so that the exposed surfaces are then removed of the tantalum aluminum layers are anodically oxidized over the entire surface and applied over the entire surface Silicon dioxide layer are coated that the unneeded areas of the silicon dioxide layer with With the help of a second mask and etching technique, the unneeded areas of the tantalum aluminum oxide layer are removed and the tantalum-aluminum layer with the low tantalum content selectively as an etching mask are etched off and that the surface layer is then applied.

Bei dem erfindungs_c,emäßen Verfahren werden also sowohl die Widerstände als auch die K.ondensator-Grundelektroden schon vor dem Aufbringen der für die Kondensator-Gegenelektroden und die Leiterbahnen benötigten Oberflächenschicht strukturiert. Dies ermöglicht eine anodische Oxidation der gesamten strukturierten Tantal-Aluminium-Doppelschicht ohne Maske. Da Siliziumoxid durch Ätzen leicht strukturiert werden kann, kann auch die Silizium-Dioxid-Schicht ganzflächig, d. h. ohne Anwendung der Abhebetechnik aufgebracht werden. Die strukturierte Silizium-Dioxidschicht kann dann unter Einsparung einer weiteren Maske bei der Strukturierung der Tantal-Aluminium-Oxidschicht und der restlichen Tantal-Aiuminium-Schicht mit dem niedrigen Tantalgehalt als Ätzmaske verwendet werden. Somit sind für die Herstellung der Dünnschichtschaltung insgesamt nur drei Masken erforderlich. Ferner braucht die für die Strukturierung der Silizium-Dioxidschicht benötigte Maske nur die für das Ätzen erforderliche Temperaturstabilität zu besitzen, d. h. sie kann durch Verwendung der allgemein bevorzugten positiven Fotolacke hergestellt werden. Eine Spannungsfcstigkcit der Maske, wie sie bei der lokal begrenzten anodischen Oxydation verlangt wird, ist nicht erforderlich. Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens braucht beim ganzflächigen Aufbringen der Silizium-Dioxidschicht im Gegensatz zu der Abhebetechnik keine Rücksicht auf die hohe Erwärmung einer Maske genommen zu werden. Beim Aufbringen mittels Kathodenzerstäubung können somit hohe Sputterleistungen und gernge Sputterzeiten realisiert werden. Beim Aufbringen der Silizium-Dioxidschicht mit hohen Aufstäubraten ist der Sauerstoffverlust beim Sputtern jedoch äußerst gering, so daß sich bei den derart hergestellten Kondensatoren äußerst niedrige Verlustfaktoren einstellen.In the fiction, _c, emäßen method, therefore, both the resistors and the K.ondensator base electrodes are patterned before the deposition of the required for the capacitor counter electrodes and the conductor tracks surface layer. This enables anodic oxidation of the entire structured tantalum-aluminum double layer without a mask. Since silicon oxide can easily be structured by etching, the silicon dioxide layer can also be applied over the entire surface, ie without using the lift-off technique. The structured silicon dioxide layer can then be used as an etching mask in the structuring of the tantalum-aluminum oxide layer and the remaining tantalum-aluminum layer with the low tantalum content, saving a further mask. Thus, a total of only three masks are required for the production of the thin-film circuit. Furthermore, the mask required for structuring the silicon dioxide layer only needs to have the temperature stability required for etching, ie it can be produced by using the generally preferred positive photoresists. A tension strength of the mask, as it is required in the locally limited anodic oxidation, is not necessary. As a further advantage of the method according to the invention, when the silicon dioxide layer is applied over the entire surface, in contrast to the lift-off technique, there is no need to take into account the high level of heating of a mask. When applying by means of cathode sputtering, high sputtering capacities and short sputtering times can thus be achieved. When the silicon dioxide layer is applied at high sputtering rates, however, the loss of oxygen during sputtering is extremely low, so that extremely low loss factors are established in the capacitors produced in this way.

Vorzugsweise wird für die Maskenherstellung bei der zweiten Masken- und Ätztechnik ein positiver Fotolack verwendet. Die nicht benötigten Bereiche der Silizium-Dioxidschicht werden besonders vorteilhaft durch Plasma-Ätzen entfernt. Weiterhin empfiehlt sich für das Abätzen derTantal-Aluminium-Oxid'jchicht eine wäßrig· Lösung von Phosphorsäure und Chromsäure. Die nicht benötigten Bereiche der Tantal-AJuminium-Schicht mit dem niedrigen Taitalgehalt werden vorzugsweise in einer wäßrigen, gepufferten Fluorwasserstoffsäure abgeätzt.A positive photoresist is preferably used for the mask production in the second mask and etching technique used. The areas of the silicon dioxide layer that are not required are particularly advantageous Plasma etch removed. Furthermore, an aqueous solution is recommended for etching off the tantalum aluminum oxide layer. Solution of phosphoric acid and chromic acid. The areas of the tantalum aluminum layer that are not required with the low Taital content are preferably in an aqueous, buffered hydrofluoric acid etched off.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Grundelektrodenanschluß des Kondensators über einen schmalen Steg der Tantal-Aluminiumschicht mit dem hohen Tantalgehalt vorgenommen. Hierbei empfiehlt es sich den Grundelektrodenanschluß gabelförmig um die wirksame Kondensatorfläche zu legen und den Steg ebenlalls gabelförmig auszubilden. Durch diese Maßnahme wird eine besonders niederohmige Verbindung mit der Kondensator-Gri'ndelektrode erzielt. Z'veckmäßigerweise wird dann für den Steg eine Breite im Größenbereich von 50 μπι erzielt.In a preferred embodiment of the invention The bottom electrode connection of the capacitor is carried out via a narrow bar made of the tantalum aluminum layer with the high tantalum content. It is recommended to use the Place the base electrode connection in a fork shape around the effective capacitor area and the bar as well to form fork-shaped. This measure creates a particularly low-resistance connection with the Capacitor base electrode achieved. For the most part a width in the size range of 50 μπι is then achieved for the web.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hi.,id der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtIn the following an embodiment of the Invention to Hi., Id the drawing explained in more detail. It shows

F i g. 1 ein Ablaufschema der nach dem erlindungsgemäßen Verfahren erforderlichen Verfah: ensschritte,F i g. 1 is a flow chart according to the invention Procedure required procedural steps,

Fig. 2 einen Längsschnitt im Kondensatorbereich durch eine nach detn erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Dünnschichtschaltung,2 shows a longitudinal section in the capacitor area through a method according to the invention according to the invention manufactured thin-film circuit,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie Il I-1II der Fi g. 2 undFig. 3 shows a section along the line II I-1II of Fi g. 2 and

F i g. 4 eine Draufsicht auf die in den F i g. 2 und 3 dargestellte Dünnschichtschaltung, bei welcher die Lage der für die Herstellung erforderlichen Maske schematisch aufgezeigt ist.F i g. 4 is a plan view of the FIG. 2 and 3 shown thin-film circuit, in which the situation the mask required for production is shown schematically.

Bei der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels wird von dem in Fig. 1 dargestfUten Ablaufschema ausgegangen und auf die in den Γ- i g. 2 und 3 dargestellte Dünnschichtschaltung sowie die schematische Darstellung der F i g. 4 Bezug genommen. Gemäß Fig. 1 ist als Ausgangsbasis eine isolierende Unterlage vorgesehen, welche z. B. durch Aufbringen eines Oxids auf einen nicht leitenden Träger hergestellt werden kann. Wie es in den I' i g. 2 und 3 angenommen ist. kann auch von einer fertigen isolierenden Unterlage 1. welche beispielsweise aus Glas, Quarz, Saphir oder feinkörniger polierter Keramik besteht, ausgegangen werden. Auf diese Unterlage I wird eine TaAI-Doppelschicht aufgebracht, welche aus einer Tantal-Aluminium Lcgicriing-^.chich! 2 mi! cinerr: Tantal-cha!¹. v:;:i 30 bis 70, vorzugsweise 60 Atom-% und einer Tantal-Aluminium-L.egierungsschicht 3 mit einem Tantalgehalt in der Größenordnung zwischen 2 und 20, vorzugsweise 7 Atom-%, besteht. Das Aufbringen der Tantal-Aluminium l.egicrungsschichten 2 und 3 erfolgt in an sich bekannter Weise, beispielsweise mittels Kathodenzerstäubung. The following description of the exemplary embodiment is based on the flowchart shown in FIG. 2 and 3 shown thin-film circuit and the schematic representation of FIG. 4 referred to. According to Fig. 1, an insulating pad is provided as a starting point, which z. B. can be produced by applying an oxide to a non-conductive support. As it is in the I 'i g. 2 and 3 is accepted. It is also possible to start from a finished insulating base 1. which consists, for example, of glass, quartz, sapphire or fine-grained polished ceramic. On this base I a TaAI double layer is applied, which consists of a tantalum aluminum Lcgicriing - ^. Chich! 2 mi! cinerr: Tantalum-cha! ^1st v:;: i 30 to 70, preferably 60 atom% and a tantalum-aluminum alloy layer 3 with a tantalum content in the order of magnitude between 2 and 20, preferably 7 atom%. The tantalum-aluminum alloy layers 2 and 3 are applied in a manner known per se, for example by means of cathode sputtering.

Die so vorbereitete Unterlage wird nun mit einer Maske bedeckt, welche beispielsweise fotolithografisch mit Hilfe eines positiv wirkenden Fotolackes hergestellt werden kann. Diese Maskenherstellung ist mit Fototechnik I bezeichnet, wobei die Lage der Maske in der Draufsicht der F i g. 4 durch die gestrichelte Linie /Ί aufgezeigt ist. Die Maske deckt sämtliche der den zu erzeugenden Kondensator-Grundelektroden. Widerständen und Leiterbahnen entsprechenden Bereiche ab, so daß die übrigen Bereiche der Tantal-Aluminium-Legierungsschichten 2 und 3 durch einen Ätzschritt oder durch zwei aufeinanderfolgende Ätzschrittc abgeätzt werden können. Bei zwei aufeinanderfolgenden selektiven Ätzschritten wird eine UnteräUung der Tantal-Aiuminium-i.egierungsschichten 2 und 3 vermieden. Für die Strukturierung der Tantal-Aluminium-Legierungsschicht 3 kann beispielsweise eine wäßrige gepufferte Fluorwasserstoffsäure als Ätzmittel verwendet werden, während für die Strukturierung der Tantal-Aluminium-Legierungsschicht 2 eine wäßrige Flußsäure-Salpetersäure-Lösung als Ätzmittel verwendet werden kann.The base prepared in this way is now covered with a mask, which, for example, photolithographically can be produced with the help of a positive-acting photoresist. This mask production is with photo technology I, the position of the mask in the plan view of FIG. 4 by the dashed line / Ί is shown. The mask covers all of the capacitor base electrodes to be produced. Resistances and conductor tracks from corresponding areas, so that the remaining areas of the tantalum-aluminum alloy layers 2 and 3 are etched away by one etching step or by two successive etching steps can be. In two successive selective etching steps, the tantalum-aluminum alloy layers are undermined 2 and 3 avoided. For structuring the tantalum-aluminum alloy layer 3, for example, an aqueous buffered hydrofluoric acid can be used as the etchant, while for structuring the tantalum-aluminum alloy layer 2 an aqueous hydrofluoric acid-nitric acid solution can be used as the etchant.

Nach der Entfernung der durch die Fototechnik I gebildeten Maske wird eine ganzflächige anodische Oxidation vorgenommen, bei welcher der Oberflächenbereich der T-Tital-Aluminium-Legierungsschicht 3 in eine Tantal-Aluminium-Oxidschicht 4 umgewandelt wird. In der an den Kondensatorbereich anschließenden Unterbrechung erstreckt sich die Tantal-Aluminium- Oxidschicht 4 gemäß Fig. 2 auch über die freie Stirnseite der Tantal-Aluminium-Legierungsschicht 2. Die Herstellung der Tantal-Aluminium-Oxidschicht 4 durch anodische Oxydation wird beispielsweise in einer wäßrigen Zitronensäurelösung bei konstanter Stromdichte von 1 mA/cm² vorgenommen, bis sich eine Formierspannung von ca. 200 Volt einstellt. After the mask formed by the photographic technique I has been removed, anodic oxidation over the entire surface is carried out, during which the surface area of the T-tital-aluminum alloy layer 3 is converted into a tantalum-aluminum oxide layer 4. In the interruption following the capacitor area, the tantalum-aluminum oxide layer 4 according to FIG. 2 also extends over the free end face of the tantalum-aluminum alloy layer 2. Citric acid solution made at a constant current density of 1 mA / cm ² until a forming voltage of approx. 200 volts is established.

Nach der anodischen Oxydation wird auf die Unterlage ganzflächig eine Silizium-Dioxidschicht 5 aufgebracht, vorzugsweise mittels Kathodenzerstäubung.After the anodic oxidation, a silicon dioxide layer 5 is applied over the entire surface of the base applied, preferably by means of cathode sputtering.

Anschließend wird auf die Silizium-Dioxidschicht 5 eine zweite Maske aufgebracht, welche vorzugsweise fotolithografisch mit Hilfe eines positiv wirkenden Fotolackes hergestellt wird. Diese Maskenherstellung ist mit Fotolack Il bezeichnet, wobei die Lage der zweiten Maske in der Draufsicht der F i g. 4 durch die punktierte Linie /M aufgezeigt ist. Die zweite Maske deckt den Dielektrikumsbereich der zu erzeugenden Kondensatoren ab, so daß die übrigen Bereiche der Silizium-Dioxidschicht 5 und der Tantal-Aluminium-Oxidschicht 4 durch zwei aufeinanderfolgende selektive Ätzschritte abgeätzt werden können. Die Strukturie- rung der Silizium-Dioxidschicht 5 kann auch naß-chemisch vorgenommen werden, erfolgt aber vorzugsweise durch l'lasma-Ätzen. Fine entsprechende Ntruktunc rung der Tantal Alumi.iium-Oxidschicht 4 erfolgt nach Entfernung der zweiten Fotomaske naß chemisch, beispielsweise in einer wäßrigen Lösung von ¹J¹Vn Phosphorsäure (Il ιIO,) und 3% Chromsäure (CrOi) bei einer Temperatur von 85⁰C. Bei diesem Ätzvorgang dient die verbliebene Silizium-Dioxidschicht 5 als .Ätzmaske.A second mask is then applied to the silicon dioxide layer 5 , which is preferably produced photolithographically with the aid of a positive-acting photoresist. This mask production is denoted by photoresist II, the position of the second mask in the plan view of FIG. 4 is indicated by the dotted line / M. The second mask covers the dielectric area of the capacitors to be produced so that the remaining areas of the silicon dioxide layer 5 and the tantalum aluminum oxide layer 4 can be etched away by two successive selective etching steps. The structuring of the silicon dioxide layer 5 can also be carried out wet-chemically, but is preferably done by laser etching. The corresponding Ntruktunc tion of the tantalum aluminum oxide layer 4 takes place after removal of the second photomask wet chemically, for example in an aqueous solution of ¹ J ¹ Vn phosphoric acid (IIIO,) and 3% chromic acid (CrOi) at a temperature of 85 ⁰ C. During this etching process, the remaining silicon dioxide layer 5 serves as an etching mask.

Nach diesem Ätzvorgang werden in einem weiteren selektiven Ätzvorgang die für die Kondensator-Grundelektroden nicht benötigten Restbereiche der Tantal Aliiminium-Lcgierungsschichi 3 abgeiitzt, wobei die verbliebene Silizium-Dioxidschicht 5 wieder als Ätzmask· dient. Als Ätzmittel kann die bereits erwähnte wäßr.ge gepufferte Fluorwasserstoffsäure verwendet werden. Die F.ntfernung der zweiten Maske kann auch crsi r 'eh diesem selektiven Ät/vorgang erfolgen, da sie die gleichen Bereiche wie die verbliebene Silizium-Dioxidschicht 5 abdeckt.After this etching process, those for the capacitor base electrodes are made in a further selective etching process Remaining areas of the tantalum aluminum alloy layers 3 that are not required have been heated up, with the remaining silicon dioxide layer 5 again as an etching mask serves. The already mentioned aqueous buffered hydrofluoric acid can be used as the etching agent will. The second mask can also be removed from this selective etching process, since it the same areas as the remaining silicon dioxide layer 5 covers.

Im folgenden Verfahrensschritt wird zur Bildung der Leiterbahnen und der Konder.sator-Gegcnelektroden ganzflächig eine elektrisch gut leitcrdc Oberflächen schicht aufgebracht. Dieses Aufbringen wird beispielsweise durch nacheinander erfolgendes Aufdampfen einer Nickel-Chrom-Schk ht 6 und einer Gold-Schicht 7 vorgenommen.The following process step is used to form the conductor tracks and the Konder.sator counter electrodes An electrically good conductive surface over the whole area layer applied. This application is for example by successive vapor deposition of a nickel-chromium layer 6 and a gold layer 7 performed.

Im letzten Verfahrensschritt wird die Oberflächenschicht strukturiert. Hierzu wird aif ilie Goki-Schicht 7 eine dritte Maske aufgebracht, welche beispielsweise fotolithografisch mit Hilfe eines positiv wirkenden Fotolackes hergestellt wird. Diese Maskenherstellung ist mit Fotolack III bezeichnet, wobei die Lage der dritten Maske in der Draufsicht der F i g. 4 durch die strichpunktierten Linien FIII aufgezeigt ist. Die dritte Maske deckt die Bereiche der Leiterbahnen und der Kondensator-Gegenelektroden ab, so daß die übrigen Bereiche der Gold-Schicht 7 und der Nickel-Chrom-Schicht 6 abgeätzt werden können. Die Strukturierung der Gold-Schicht 7 erfolgt beispielsweise in einer wäßrigen Kalium-Jodid-Jod-Lösung als Ätzmir. .1, während die Strukturierung der Nickel-Chrom-Schicht 6 in einer wäßrigen Cer-Sulfat-Lösung vorgenommen werden kann. Nach diesen selektiven Ätzvorgängen braucht zur Fertigstellung der Dünnschichtschaltung nur noch die dritte Maske entfernt zu werden. In the last process step, the surface layer is structured. For this purpose, a third mask is applied similarly to Goki layer 7, which is produced, for example, photolithographically with the aid of a positive-acting photoresist. This mask production is denoted by photoresist III, the position of the third mask in the plan view of FIG. 4 is indicated by the dash-dotted lines FIII. The third mask covers the areas of the conductor tracks and the capacitor counter-electrodes so that the remaining areas of the gold layer 7 and the nickel-chromium layer 6 can be etched away. The structuring of the gold layer 7 takes place, for example, in an aqueous potassium-iodide-iodine solution as Ätzmir. .1, while the structuring of the nickel-chromium layer 6 can be carried out in an aqueous cerium sulfate solution. After these selective etching processes, only the third mask needs to be removed to complete the thin-film circuit.

Wie es aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, ist zur Erzielung einer niederohmigen Verbindung der Grundelektrodenanschluß des Kondensators des Kondensators gabelförmig ausgebildet, wobei die Verbindung der entsprechenden Bereiche der Nickel-Chrom-Schicht 6 und der Gold-Schicht 7 mit dem als Kondensator-Grundelektrode verbliebenen Bereich der Tantal-Aluminium-Legierungsschicht 3 über einen schmalen beispielsweise 50 μπι breiten Steg der Tantal-Aluminium-Legierungsschicht 2 erfolgt.As shown in FIGS. 2 and 3 can be seen, the base electrode connection of the capacitor of the capacitor is fork-shaped to achieve a low-resistance connection, the connection of the corresponding areas of the nickel-chromium layer 6 and the gold layer 7 with the area of the tantalum-aluminum alloy layer 3 remaining as the capacitor base electrode over a narrow one for example 50 μπι wide web of the tantalum-aluminum alloy layer 2 takes place.

In den F i g. 2 und 3 sind keine Widerstände dargestellt, da sie die in der Dünnschichttechnik üblicheIn the F i g. 2 and 3, no resistors are shown, since they are the ones commonly used in thin-film technology

beispielsweise aus der US-PS 19 49 275 bekannte Gestall erhalten. Wie aus der vorangehenden Beschreibung deutlich hervorgeht, werden sie aus der Tantal-Alüminium-I.cgierungsschicht 2 herausgebildet und bereits durch die Fototechriik I strukturiert. Der vorstehend erwähnte Steg der Tantal-Aluminium-I.egierungsschicht 2 kann beispielsweise bei entsprechend '..-•eiter Ausbildung auch als ein in Reihe mit dem Kondensator angeordneter Widerstand angesehen werden.for example from US-PS 19 49 275 known Get the frame. As from the previous description As can be clearly seen, they are made of the tantalum-aluminum alloy layer 2 and already structured by the photo technique I. Of the above-mentioned web of the tantalum-aluminum alloy layer 2, for example, can also be used as a series with the Capacitor arranged resistor can be considered.

Das crfincliingsgcmäße Verfahre'! ermöglicht bei besonders wirtschaftlicher Fertigungstechnik clic Her stellung von Dünnschichtschaltungen, welche insbesondere für den Nl Hereich geeignet sind. Hcι einer entsprechend den I ι g. 2 und f ausgebildeten Dünn schichtschaluing, bei welcher die Tantal-Aliiminiiim-I.egierungss' hicht 2 aus M) Atom % Ta und 40 Atom-% Al besteht, die iantal-Aluminiiim-l.egierungsschicht J aus Tantal-Aluminium-Oxidsehieht 4 mit einer Dicke von 280 nm bei einer Formierspannung von 200 Volt ausgebildet ist, die Silizium-Dioxidschicht 5 eine Dicke von 300 nm aufweist, die Nickel-Chromschicht 6 eine Dicke von 50 nm und die Gold-Schicht 7 eine Dicke von 500 nm aufweist, wurden beispielsweise die folgenden tei !mischen Daten realisiert:The perfect procedure! enables at particularly economical production technology clic Her position of thin-film circuits, which in particular are suitable for the Nl Hereich. Hcι one according to the I ι g. 2 and f trained thin Schichtschaluing, in which the tantalum aliiminiiim I.alloys' If 2 consists of M) atom% Ta and 40 atom% Al, the iantalum aluminum alloy layer J consists of Tantalum-aluminum-oxide layer 4 with a thickness of 280 nm is formed at a forming voltage of 200 volts, the silicon dioxide layer 5 has a thickness of 300 nm, the nickel-chromium layer 6 has a thickness of 50 nm and the gold layer 7 has a thickness of 500 nm, the following partial data were realized, for example:

Widerstände:Resistances:

Flächenwiderstand/?/ = 100 Ω/
TKR = -1l0±20ppm/°CSheet resistance /? / = 100 Ω /
TKR = -1l0 ± 20ppm / ° C

Kondensatoren:Capacitors:

Spez. Kapazität (',,,„
VerluMwinkcl tg dun
7XC - 4-110 + 20 ppm/ CSpecific capacity (',,, "
VerluMwinkcl tg dun
7XC - 4-110 + 20 ppm / C

- 10 nl7ci:i'
1.5%«- 10 nl7ci: i '
1.5% "

Λΐ(ΐηι.υ/,, 'I'Λΐ (ΐηι.υ / ,, 'I'

Alum-"/,, Λ! hpstphl clip Hierbei sind mit TKH und 7'KCdie Tcmperaturkoeffizientcn der Widerstände bzw. Kondensatoren bezeichnet. Alum - "/ ,, Λ! Hpstphl clip Here, TKH and 7'KC denote the temperature coefficients of the resistors and capacitors.

IiKlII Il llll UIlL¹L Il IiKlII Il llll UIlL ¹ L Il

Claims

Patentansprüche;Claims;

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Dünnachichtschaltung, die zumindest einen Kondensator und eine Leiterbahn und/oder einen Widerstand umfaßt, bei welchem zur Bildung dieser Schaltelemente auf ein isolierendes Substrat zunächst eine Schicht einer Tantal-Aluminium-Legierung mit einem Tantalanteil zwischen 30 und 70 Atom-% und darauf eine weitere Schicht einer Tantal-Aluminium-Legierung mit einem Tantalanteil in der Größenordnung zwischen 2 und 20 Atom-% aufgebracht wird, dann mittels einer ersten Masken- und Ätztechnik an der Stelle eines zu bildenden Kondensators eine Unterbrechung in beide Tantal-Aluminium-Schichten eingebracht wird, worauf zur Erzeugung eines zweischichtigen Kondensator-Dielektrikums die Tantal-Aluminium-Schichten im Kondensatorbereich anodisch oxidiert und auf die resultierer.de Tantal-Aluminium-Oxidschicht eine Silizium-Dioxidschicht aufgebracht wird und schließlich mittels einer weiteren Masken- und Ätztechnik auf dem Kondensator-Dielektrikum und im Bereich ggf. vorhandener Leiterbahnen eine elektrisch gut leitende Oberflächenschicht erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der ersten Masken- und Ätztechnik zusätzlich die außerhalb der Schaltelementbereiche liegenden Bereiche beider Tantal-Aluminium-Schichten (2, 3) abgeätzt werden, daß dann die freiliegenden Oberfläche'' der Tantal-Aluminium-Schichten (2, 3) ganzflächig anodisch oxidiert und mit der ganzflächig aufgebrachten Silizium-Dioxidschicht (5) überzogen werden, daß die ni-:ht benötigten Bereiche der Silizium-Dioxidschicht (5) mi; Hilfe einer zweiten Masken- und Ätztechnik entfernt und die nicht benötigten Bereiche der Tantal-Aluminium-Oxidschicht (4) und der Tantal-Aluminium-Schicht i'3) mit dem niedrigen Tantalgehalt unter Verwendung der verbliebenen Silizium-Dioxidschicht (5) als Ätzmaske selektiv abgeäizt werden'und daß anschließend die Oberflächenschicht (6,7) aufgebracht wird.1. A method of manufacturing a thin-film electrical circuit comprising at least one capacitor and comprises a conductor track and / or a resistor, in which to form this Switching elements on an insulating substrate initially a layer of a tantalum-aluminum alloy with a tantalum content between 30 and 70 atomic percent and on top of that another layer of one Tantalum-aluminum alloy with a tantalum content in the order of magnitude between 2 and 20 atom% is applied, then by means of a first mask and etching technique at the location of one to be formed Capacitor an interruption is introduced into both tantalum aluminum layers, whereupon the Creation of a two-layer capacitor dielectric with the tantalum aluminum layers in the Capacitor area anodically oxidized and a tantalum aluminum oxide layer on the resultierer.de Silicon dioxide layer is applied and finally by means of a further mask and Etching technique on the capacitor dielectric and in the area of any conductor tracks that may be present electrically highly conductive surface layer is produced, characterized in that with With the help of the first mask and etching technique, the areas outside of the switching element areas are also used Areas of both tantalum-aluminum layers (2, 3) are etched away so that the exposed Surface '' of the tantalum aluminum layers (2, 3) anodically oxidized over the whole area and with the whole area Applied silicon dioxide layer (5) are coated that the areas of the not required Silicon dioxide layer (5) mi; Removed with the help of a second mask and etching technique and that is not required areas of the tantalum aluminum oxide layer (4) and the tantalum aluminum layer i'3) with the low tantalum content using the remaining silicon dioxide layer (5) as an etching mask are selectively removed and that the surface layer (6, 7) is then applied.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Maskenherstellung bei der zweiten Masken- und Ätztechnik ein positiver Fotolack verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that for the mask production in the second mask and etching technique a positive photoresist is used.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht benötigten Bereiche der Silizium-Dioxidschicht (5) durch Plasma-Ätzen entfernt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the areas that are not required the silicon dioxide layer (5) can be removed by plasma etching.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht benötigten Bereiche der Tantal-Aluminium-Oxidschicht (4) in einer wäßrigen Lösung von Phosphorsäure und Chromsäure abgeätzt werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the not required areas of the tantalum aluminum oxide layer (4) in an aqueous solution of phosphoric acid and chromic acid can be etched off.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht benötigten Bereiche der Tantal-Aluminium-Schicht (3) mit dem niedrigen Tantalgehalt in einer wäßrigen gepufferten Fluorwasserstoffsäure abgeätzt werden.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the not required areas of the tantalum-aluminum layer (3) with the low tantalum content in an aqueous buffered hydrofluoric acid.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundelektrodenanschluß (3) des Kondensators über einen schmalen Steg der Tantal-Aluminium-Schicht (2) mit dem hohen Tantalgehalt vorgenommen wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Base electrode connection (3) of the capacitor via a narrow web of the tantalum-aluminum layer (2) is made with the high tantalum content.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der GrundelektrodenanschluQ (3) gabelförmig um die wirksame Kondensatoroberfläche gelegt wird und daß der Steg ebenfalls gabelförmig ausgebildet wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the base electrode connection (3) is placed fork-shaped around the effective capacitor surface and that the web also is fork-shaped.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den Steg eine Breite im Größenbereich von 50 μπι gewählt wird.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that a width in the web Size range of 50 μπι is chosen.