DE3123213A1

DE3123213A1 - Hybridschaltung mit integrierten kondensatoren und widerstaenden und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3123213A1
Application number: DE19813123213
Authority: DE
Inventors: Alain 75013 Paris Clei
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-06-11
Filing date: 1981-06-11
Publication date: 1982-03-04
Also published as: JPS5726461A; US4460938A; FR2484704A1; JPH0250625B2; FR2484704B1

Description

Alain CLEI
75ol3 Paris, Frankreich

Hybridschaltung mit integrierten Kondensatoren und Widerständen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hybridschaltungen mit integrierten Kondensatoren und Widerständen und auf nach diesem Verfahren erhaltene Schaltungen. Sie findet eine Verwendung in der Mikroelektronik, insbesondere bei der Herstellung von temperaturstabilen aktiven Filtern.

Gegenwärtig erfordert die industrielle Herstellung dieser Art von Schaltungen die Abscheidung von zwei Tantalschichten mit Zusammensetzungs- und Gefügeunterschieden zur Herstellung von temperaturkompensierten Kondensatoren und Widerständen. Die Integrierung der verschiedenen Bauelemente in demselben Substrat erfordert ein kompliziertes technologisches Verfahren, das wenigstens 6 Maskierungsniveaus in Verbindung mit den Photolithogravier- und Oxydationsvorgängen umfaßt. Wenn I diese Verfahren das Erhalten von Schaltungen mit

hoher Integrationsdichte ermöglichen, deren Eigenschaften optimal sind, ist die dabei benötigte Zahl von Verfahrensschritten erheblich, und ihre Durchführung ist daher schwierig und lästig.

Es wurde kürzlich vorgeschlagen, temperaturkompensierte Kondensatoren und Widerstände aus einer einzigen, geeignet mit Stickstoff und Sauerstoff dotierten Tantalschicht herzustellen. Die Herstellung einer vollständigen Schaltung ist dann beträchtlich vereinfacht, da drei Maskierungsniveaus zur Bildung der verschiedenen Bestandteile ausreichen.

Diese Technik ist im Referat einer Veröffentlichung von H. BEAGER in der "International Conference on thin and thick film technology" in Augsburg, Bundesrepublik Deutschland, von September 1977 mit dem Titel "A single Ta-film for the manufacture of integrated temperature compensated RC networks" beschrieben.

Dieses Verfahren ermöglicht das Erhalten von Schaltungen mit befriedigenden elektrischen Eigenschaften durch eine verringerte Zahl von Verfahrensschritten. Jedoch erfordert die Notwendigkeit, eine gute überspannung an den Kondensatoren zu bewahren, die Tantalschicht, die die Basiselektrode der Kondensatoren bildet, nicht zu sehr zu verdünnen.

Aus diesem Grund wird der Vorgang der anodischen Oxydation dieser Schicht, der zur Schaffung einer Dielektrikumsschicht bestimmt ist, nicht weit getrieben.

Da diese Oxidation für die Gesamtheit der Schaltung die gleiche ist, weist die Tantalschicht der Widerstände eine verhältnismäßig erhebliche Dicke auf, was zu einer geringen Oberflächenbelegungsdichte für diese Widerstände führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Integrationsdichte zu verbessern, um mit jenen vergleichbare Ergebnisse zu erzielen, die man nach dem ersten erwähnten Verfahren erreicht, und gleichzeitig die Vorteile des zweiten Verfahrens beizubehalten.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht, indem man eine selektive anodische Oxydation vornimmt, die es ermöglicht, die Tantalschicht der Widerstände stärker als die Basisschicht der Kondensatoren zu verdünnen.

Die selektive Verdünnung der Widerstände durch selektive anodische Oxydation ermöglicht eine beträchtliche Erhöhung des PlächenwiderStandes derselben ohne Änderung ihrer elektrischen Eigenschaften.

Temperaturkompensierte Widerstände und Kondensatoren konnten erfindungsgemäß mit einer Widerstandsoberflächendichte erhalten werden, die derjenigen der Basiselektrode der Kondensatoren fünffach überlegen ist.

Gegenstand der Erfindung, womit die genannte Aufgabe gelöst wird, ist einerseits eine Hybridschaltung mit integrierten Kondensatoren und Widerständen, die auf einem Substrat eine dünne, mit Stickstoff und Sauerstoff

dotierte Tantalschicht, die an der Oberfläche an den Stellen der Kondensatoren und Widerstände anodisch oxidiert ist, und metallische Schichten aufweistj^die eine zweite Elektrode für die Kondensatoren und Leiterverbindungen für die Gesamtheit der Schaltung bilden, mit dem Kennzeichen,daß die Tantalschicht an den Stellen der Widerstände anodisch tiefer als an den Stellen der Kondensatoren oxidiert ist.

Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Hybridschaltung, bei dem man auf einem Substrat eine dünne, mit Stickstoff und Sauerstoff dotierte Tantalschicht abscheidet, diese Tantalschicht zur Bildung einer Basiselektrode für die Kondensatoren und eines Musters für die Widerstände ätzt, auf der geätzten Schicht eine Maske anbringt und durch diese Maske eine erste anodische Oxydation der Tantalschicht vornimmt und am Ende des Verfahrens eine metallische Schicht abscheidet, die man in geeigneter Weise ätzt, um eine zweite Elektrode für die Kondensatoren und Leiterverbindungen für die Gesamtheit der Schaltung zu bilden, mit dem Kennzeichen,daß man nach der ersten anodischen Oxydation eine zweite, weiter getriebene anodische Oxydation der Tantalschicht nur an den Stellen der Widerstände durchführt, um die Tantalschicht selektiv zu verdünnen.

Vorzugsweise trennt man nach der ersten anodischen Oxydation die Basiselektrode der Kondensatoren vom Muster der Widerstände insbesondere durch Laserbearbeitung.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; die Zeichnung zeigt in den Abbildungen (ξ) bis (e) die Hauptschritte eines Verfahrens zur Herstellung einer integrierten Schaltung gemäß der Erfindung.

Im dargestellten Beispiel wird angenommen , daß die Schaltung nur einen Widerstand und einenKondensator aufweist. Man versteht leicht, daß es sich nur um ein sehr vereinfachtes Beispiel handelt und daß in der Praxis die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Schaltungen viel komplizierter sein können.

Die durchgeführten Verfahrensschritte sind die folgenden:

1) Abscheidung einer dünnen, mit Sauerstoff und Stickstoff dotierten Tantalschicht 12 auf einem isolierenden Substrat 10, wie in der oben erwähnten Veröffentlichung angegeben (Fig. (a) );

2) Ätzung eines Musters 14 für den Widerstand, der Basiselektrode 16 des Kondensators und der Leiter (Fig. (b) ). Die Auslegung des Musters 14 bietet die Möglichkeit, den Widerstand später und selektiv zu oxidieren. Im Fall einer einfachen Schaltung können Widerstand und Kondensator auf diesem Niveau in zwei elektrisch verschiedenen Schaltungen verbunden sein. Im Fall von komplizierten Schaltungen werden Widerstände und Kondensatoren elektrisch mit einem einzigen Eingang verbunden. Man sieht auf Höhe der Auslegung des Musters die Möglichkeit vor, sie nach einer ersten

Oxydation (ζ. Β. durch Laserbearbeitung) zu trennen;

3) Abscheidung einer die Leiter abdeckenden Maske 18;

4) erste anodische Oxydation, die eine Oxidschicht schafft, deren Dicke derjenigen des Dielektrikums entspricht, die man dem Kondensator zu geben wünscht (Fig. (c) ) ;

5) Trennung zwischen der Basiselektrode 16 des Kondensators und dem Muster 14 des Widerstandes z. B. durch Laserbearbeitung unter Bildung eines Schnitts 24 (Fig. (S) ) ;

6) weitgetriebene selektive anodische Oxydation nur des Widerstandes, um die Oxidschicht 22 wachsen zu lassen und die Tantalschicht zu verdünnen (Fig. (S) ) ; und

7) Abscheidung einer leitenden Schicht und Ätzung dieser Schicht, um die obere Elektrode 26 des Kondensators C, Leiterverbindungen 28, 29 zum Anschluß am Widerstand R und am Kondensator C und eine erneuerte Verbindung 30 zwischen R und C zu erhalten (Fig. (e) ) .

Claims

Ansprüche

ill Hybridschaltung mit integrierten Kondensatoren und Widerständen, die auf einem Substrat (10) eine dünne, mit Stickstoff und Sauerstoff dotierte Tantalschicht (12), die an der Oberfläche an den Stellen der Kondensatoren (C) und Widerstände (R) anodisch oxidiert ist, und metallische Schichten aufweist, die eine zweite Elektrode (26) für die Kondensatoren (C) und Leiterverbindungen (28, 29, 30) für die Gesamtheit der Schaltung bilden,

dadurch gekennzeichn et, daß die Tantalschicht (12) an den Stellen (22) der Widerstände (R) anodisch tiefer als an den Stellen (20) der Kondensatoren (C) oxidiert ist.
2. Verfahren zur Herstellung einer Hybridschaltung nach Anspruch 1, bei dem man auf einem Substrat eine dünne, mit Stickstoff und Sauerstoff dotierte Tantalschicht (12) abscheidet, diese Tantalschicht (12) zur Bildung einer Basiselektrode (16) für die Kondensatoren und eines Musters (14) für die Widerstände ätzt, auf der geätzten Schicht eine Maske (18) anbringt und durch diese Maske (18) eine erste anodische Oxydation der Tantalschicht (14, 16) vornimmt und am Ende des Verfahrens eine metallische Schicht abscheidet, die man in geeigneter Weise ätzt, um eine zweite Elektrode (26)

410-B 698O-TF

für die Kondensatoren (C) und Leiterverbindungen (28, 29, 30) für die Gesamtheit der Schaltung zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der ersten anodischen Oxydation eine zweite, weiter getriebene anodische Oxydation der Tantalschicht (12) nur an den Stellen (22) der Widerstände (R) durchführt, um die Tantalschicht selektiv zu verdünnen.
3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß man nach der ersten anodischen Oxydation die Basiselektrode (16) der Kondensatoren (C) vom Muster (14) der Widerstände (R) insbesondere durch Laserbearbeitung trennt.