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DE2101945A1 - Metallic coatings prodn - on semiconductor or dielectric substrates - Google Patents

Metallic coatings prodn - on semiconductor or dielectric substrates

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DE2101945A1
DE2101945A1 DE19712101945 DE2101945A DE2101945A1 DE 2101945 A1 DE2101945 A1 DE 2101945A1 DE 19712101945 DE19712101945 DE 19712101945 DE 2101945 A DE2101945 A DE 2101945A DE 2101945 A1 DE2101945 A1 DE 2101945A1
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DE
Germany
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masking layer
solution
base body
layer
metallic
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Pending
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DE19712101945
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German (de)
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Walther Dipl. -Ing. 8000 München; Hagen Heinz 8014 Neubiberg; Guglhör Peter Dipl.-Phys. 8000 München Huber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
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Abstract

Metallic, pref. solderable layer is formed on a substrate by a process comprising (a) application of a masking layer onto the substrate; (b) removal of the mask from the parts designated for metallisation; (c) application of a soln. of a metal cpd. and a binder onto the exposed surface parts under the condition that the surface tension of the soln. is smaller than the boundary tension between the substrate and the soln. but higher than the boundary tension between the mask and the soln. the latter being higher than zero; (d) evaporation of the solvent; and (e) removal of the remaining mask without affecting the binder. Subsequently, the salt is reduced to the corresp. metal, which is fixed to the substrate by firing. The method is simple and accurate.

Description

Verfahren zur Herstellung metallischer Schichten auf einem Grundkörpe r Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vorzugsweise hartlötfähigen, metallischen, strukturierten Schichten auf einem Grundkörper.Process for the production of metallic layers on a base body The invention relates to a process for the production of preferably brazeable, metallic, structured layers on a base body.

Bei einem bekannten Verfahren wird zunächst auf einen Grundkörper, der aus Halbleitermaterial oder aus einem elektrischen Isolator bestehen kann, eine oder mehrere Metallschichten aufgebracht. Dies kann dadurch geschehen, daß auf eine Siliciumscheibe eine als Haftschicht wirkende Titanschicht und auf diese eine den elektrischen Strom leitende Gold schicht aufgedampft werden. Auf diesen doppelten Metallfilm wird eine Fotoschicht aufgetragen, die entsprechend den herzustemenden Strukturen belichtet und entwickelt wird. Dann werden die Gold schicht und die Titanschicht außerhalb der verbliebenen Fotoschicht durch Ätzen entfernt. Schließlich wird die Photomaske abgetrennt.In a known method, a base body is first applied, which can consist of semiconductor material or an electrical insulator, a or several metal layers are applied. This can be done in that on a Silicon wafer a titanium layer acting as an adhesive layer and on this one the electroconductive gold layer are vapor-deposited. On these double Metal film is applied a photo layer, which corresponds to the to be manufactured Structures is exposed and developed. Then the gold layer and the titanium layer removed by etching outside the remaining photo layer. Eventually the Photomask separated.

Dieses Verfahren ist, da es mehrere voneinander unabhängige Arbeitsgänge aufweist, für die bereichsweise Herstellung von metallischen Schichten vor allem bei der Fertigung von integrierten Schaltkreisen technologisch aufwendig.This procedure is because there are several independent operations has, especially for the regional production of metallic layers technologically complex in the manufacture of integrated circuits.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, begrenzte metallische Schichten, die zudem hartlötfähig sein sollen, in möglichst wenigen Verfahrensschritten zu schaffen.The present invention is therefore based on the object of limited metallic layers, which should also be capable of brazing, in as few as possible To create procedural steps.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gelöst: å) Aufbringen einer Maskierungaschicht auf den Grundkörper, b) Entfernen der Maskierungsschicht von den Bereichen der Oberfläche des Grundkörpers, die mit der metallischen Schicht bedeckt werden sollen, c) Aufbringen einer mit einem Bindemittel versehenen, metallischen Lösung auf die Bereiche des Grundkörpers, die nicht von der Maskierungsschicht bedeckt werden, mit den Bedingungen, daß die Oberflächenspannung der Lösung kleiner ist als der Absolutbetrag der Grenzflächenspannung zwisehen Grundkörper und Lösung, daß die Oberflächenspannung der lösung größer ist, als die Grenzflächenspannung zwischen der Lösung ünd der Maskierungsschicht und daß die Grenzflächenspannung zwischen der Lösung und der Maskierungsschicht größer ist als null, d) Verdunsten des Lösungsmittels, e) Entfernen der Maskierungsschicht, wobei das Bindemittel nicht angegriffen wird.According to the invention, this object is achieved by the following process steps solved: å) application of a masking layer to the base body, b) removal of the masking layer from the areas of the surface of the base body that have the metallic layer are to be covered, c) applying one with a binder provided, metallic solution on the areas of the base body that are not from the masking layer are covered, with the conditions that the surface tension of the solution is smaller than the absolute amount of the interfacial tension between the base bodies and solution that the surface tension of the solution is greater than the interfacial tension between the solution and the masking layer and that the interfacial tension between the solution and the masking layer is greater than zero, d) evaporation of the solvent, e) removing the masking layer, whereby the binder is not is attacked.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, auf einfache Art eine metallische Schicht auf einem Grundkörper herzustellen.The invention makes it possible to produce a metallic one in a simple manner Produce layer on a base body.

Auf den mit einer Maskierungsschicht versehenen Grundkörper muß lediglich noch eine geeignete, mit einem Bindemittel versehene Lösung aufgebracht werden, die die angegebenen Bedingungen erfüllt. Als eine besonders vorteilhafte Lösung hat sich dabei eine Lösung von Lithiummolybdad in destilliertem Wasser erwiesen, während als Bindemittel zweckmäßigerweise Tylose Verwendung findet.All that has to be done on the base body provided with a masking layer is a suitable solution with a binding agent can also be applied, that meets the specified conditions. As a particularly advantageous solution a solution of lithium molybdad in distilled water has proven to be while Tylose is expediently used as a binder.

Durch Einhaltung der für die Oberflächenspannungen und Grenzflächenspannungen angegebenen Bedingungen wird erreicht, daß sich die Lösungs in den Löchern der Maskierungsschicht auf dem Grundkörper ansammelt, und daß die Maskierungsschicht unbenetzt bleibt. Diese Wirkung kann in einer Weiterbildung der Erfindung noch dadurch verstärkt werden, daß die Oberfläche der Maskierungsschicht durch Behandlung mit Silikonöl oder einem anderen Feuchtigkeit abstoßenden Mittel hydrophob gemacht wird.By adhering to the requirements for surface tension and interfacial tension specified conditions is achieved that the solution in the holes of the masking layer on the base body accumulates, and that the masking layer remains unwetted. These In a further development of the invention, the effect can be reinforced by that the surface of the masking layer by treatment with silicone oil or a other moisture repellant is rendered hydrophobic.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung mit Gleitbahnen auf einem Aluminiumoxid-Grundkörper. Grundsätzlich kann es jedoch auf jedem halbleitenden oder isolierenden, besonders keramischen, Material angewandt werden.The method according to the invention is particularly suitable for production with slideways on an aluminum oxide base. In principle, however, it can applied to any semiconducting or insulating, especially ceramic, material will.

Schließlich besteht noch eine Weiterbildung der Erfindung darin daß zur Herstellung der Maskierungsschicht eine fotoempfindliche Schicht oder eine Wachsschicht verwendet wird.Finally, a further development of the invention is that a photosensitive layer or a wax layer to produce the masking layer is used.

Diese zur Bildung der Maskierungsschicht angegebenen Schichten ermöglichen eine schnelle und genaue Herstelung der gew~unschten Maskenstruktur.These layers specified for forming the masking layer make it possible a fast and precise production of the desired mask structure.

Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.Further features and details emerge from the following Description of an embodiment based on the figures.

Es zeigen: Fig. 1: Einen Schnitt durch einen Grundkörper und eine auf diesem vorgesehene fotoempfindliche Schicht, Fig. 2: Den Gegenstand der Figur 1 nach Herstellung der gewünschten Maskierungsschicht, Fig. 3: Den Gegenstand der Figur 2 mit der aufgebrachten Lösung, Fig. 4: Den Gegenstand der Figur 3 nach dem Entfernen der Maskierungsschicht.They show: FIG. 1: A section through a base body and a photosensitive layer provided on this, Fig. 2: The object of the figure 1 after the production of the desired masking layer, FIG. 3: The object of Figure 2 with the applied solution, Fig. 4: The subject of Figure 3 after Removing the masking layer.

In den Figuren werden sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, corresponding parts are given the same reference symbols Mistake.

Auf einen Grundkörper 1, der aus Aluminiumoxid (A1203) besteht, wird eine fotoempfindliche Schicht oder Maskierungsschicht 2 aufgebracht (Fig.1). Die gewünschte Struktur wird auf übliche Art durch Belichten und bereichsweises Entfernen der fotoempfindlichen Schicht 2 hergestellt, so daß in der fotoempfindlichen Schicht 2, wie in der Figur 2 dargestellt, Locher oder Gräben 3 entstehen.On a base body 1 made of aluminum oxide (A1203) is a photosensitive layer or masking layer 2 is applied (Fig.1). the The desired structure is created in the usual way by exposure and removal in certain areas of the photosensitive layer 2 made so that in the photosensitive layer 2, as shown in Figure 2, holes or trenches 3 arise.

Die derart behandelte fotoempfindliche Schicht 2 soll im weiteren als Maskierungsschicht 2 bezeichnet werden, da nun in ihr bereits die gewünschten Strukturen der noch herzustellenden metallischen Schichten enthalten sind.The photosensitive layer 2 treated in this way is intended in the following can be referred to as masking layer 2, since it already contains the desired Structures of the metallic layers still to be produced are included.

Anstelle einer fotoempfindlichen Schicht kann zur Herstellung der Maskierungsschicht 2, wie sie in der Figur 2 dargestellt ist, auch eine aus Wachs aufgedampfte Maske verwendet werden.Instead of a photosensitive layer, the Masking layer 2, as shown in FIG. 2, also made of wax vapor-deposited mask can be used.

Der mit der Maskierungsschicht 2 versehene Grundkörper 1 wird in eine mit Tylose als Bindemittel versehene Lösung von Lithiummolybdad (2 Li2O.MoO3) getaucht, oder mit dieser Lösung besprüht. Die Oberflächenspannung dieser Lösung ist kleiner als der Absolutbetrag der Grenzflächenspannung zwischen dem Grundkörper 1 und der Lösung. Dadurch wird eine vollständige Benetzung des Grundkörpers 1 erreicht.The base body 1 provided with the masking layer 2 is converted into a solution of lithium molybdad (2 Li2O.MoO3) with Tylose as a binding agent, immersed, or sprayed with this solution. The surface tension of this solution is lower as the absolute amount of the interfacial tension between the base body 1 and the Solution. As a result, complete wetting of the base body 1 is achieved.

Weiterhin ist die Oberflächenspannung dieser Lösung größer als die Grenzflächenspannung zwischen der MaskierutgE-schicht 2 und der Lösung, die ihrerseits größer als null ist. Dies bewirkt, daß die Maskierungsschicht 2 nicht benetzt wird. Dadurch sammelt sich die Lösung, wie in der Figur 3 dargestellt, in den Löchern oder Gräben 3 der Maskierungsschicht 2. Dieser Effekt wird noch dadurch erhöht, daß sich ein aus Keramik bestehender Grundkörper 1 leicht benetzt. Weiterhin kann die Wasser abstoßende Wirkung der Maskierungsschicht 2 noch dadurch verstärkt werden, daß deren Oberfläche mit einem geeigneten hydrophoben Mittel, wie Silikonöl, bestrichen wird.Furthermore, the surface tension of this solution is greater than that Interfacial tension between the MaskierutgE layer 2 and the solution, which in turn is greater than zero. This has the effect that the masking layer 2 is not wetted. As a result, the solution collects in the holes, as shown in FIG. 3 or trenches 3 of the masking layer 2. This effect is further increased by that a base body 1 made of ceramic is slightly wetted. Furthermore can the water-repellent effect of the masking layer 2 can be reinforced by that their surface is coated with a suitable hydrophobic agent, such as silicone oil will.

Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels, also des destillierten Wassers1 wird das zurückgebliebene Lithiummolybdad hart und bildet die in der Figur 3 mit 4 bezeichneten metallischen Schichten. Das Bindemittel xylose bewirkt ein gutes Haften der metallischen Schichten 4 auf dem Grundkörper 1.After the solvent, i.e. the distilled water, has evaporated 1 the remaining lithium molybdad becomes hard and forms the one in FIG 4 designated metallic layers. The xylose binder does a good job Adhesion of the metallic layers 4 to the base body 1.

Wie in der Fig. 4 dargestellt, wird die Maskierungsschicht 2 durch ein geeignetes Lösungsmittel entfernt. Dieses Lösungsmittel darf dabei das Bindemittel der metallischen Schichten 4 nicht angreifen. Als geeignet hat sich hierfür Aceton erwiesen.As shown in FIG. 4, the masking layer 2 is through a suitable solvent removed. This solvent may be the binder the metallic layers 4 do not attack. Acetone has proven to be suitable for this proven.

Schließlich wird das Molybdänoxid der metallischen Schicht 2 zu Molybdän reduziert. Dann wird die metallische Schicht 2 in bekannter Weise in den Grundkörper 1 eingebrannt.Finally, the molybdenum oxide of the metallic layer 2 becomes molybdenum reduced. The metallic layer 2 is then inserted into the base body in a known manner 1 branded.

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung sehr feiner und sehr genauer metallischer Schichten, die hartlötfähig sind, auf einem vorzugsweise aus keramischem Material bestehenden Grundkörper. Anwendungsmöglichkeiten bestehen beispielsweise bei der Fertigung von Leiterplatten, Halbleitergehäusens und für Anschlüsse bei der Flip-chip-Montage.The invention enables the manufacture to be very finer and very precise metallic layers that can be brazed, preferably made of ceramic Material existing base body. Possible applications exist, for example in the manufacture of printed circuit boards, semiconductor housings and for connections the flip-chip assembly.

8 Patentansprüche 4 Figuren8 claims 4 figures

Claims (8)

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von vorzugsweise hartlötfähigen, metallischen,strukturierten Schichten auf einem Grundkörper, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Aufbringen einer Maskierungsschicht auf den Grundkörper, b) Entfernen der Maskierungsschicht von den Bereichen der Oberfläche des Grundkörpers, die mit der metallischen Schicht bedeckt werden sollen, c) Aufbringen einer mit einem Bindemittel versehenen, metallischen ~lösung auf die Bereiche des Grundkörpers, die nicht von der Maskierungsschicht bedeckt werden, mit den Bedingungen, daß die Oberflächenspannung der Lösung kleiner ist als der Absolutbetrag der Grenzflächenspannung zwischen Grundkörper und Lösung, daß die Oberflächenspannung der Lösung größer ist als die Grenzflächenspannung zwischen der Lösung und der Maskierungsschicht, und daß die Grenzflächenspannung zwischen der Lösung und der Maskierungsschicht größer ist als null, d) Verdunsten des Lösungsmittels, e> Entfernen der Maskierungsschicht, wobei das Bindemittel nicht angegriffen wird. Claims 1. A method for the production of preferably brazeable, metallic, structured layers on a base body, characterized by the following process steps: a) applying a masking layer to the base body, b) removing the masking layer from the areas of the surface of the base body, which are to be covered with the metallic layer, c) applying a with a metallic solution with a binding agent on the areas of the base body, which are not covered by the masking layer, with the conditions that the The surface tension of the solution is less than the absolute value of the interfacial tension between the base body and the solution that the surface tension of the solution is greater as the interfacial tension between the solution and the masking layer, and that the interfacial tension between the solution and the masking layer is greater is than zero, d) evaporation of the solvent, e> removal of the masking layer, the binder is not attacked. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab als Lösung eine wässerige Lithiummolybdaflösung verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that dab as a solution an aqueous lithium molybda solution is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Tylose verwendet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as Tylose binder is used. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Maskierungsschicht durch Behandlung mit Silikonöl hydrophob gemacht wird.4. The method according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the surface of the masking layer is treated with silicone oil is made hydrophobic. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundkörper ein Körper aus Aluminiumoxid verwendet wird.5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that a body made of aluminum oxide is used as the base body. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 51 dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Maskierungsschicht eine fotoempfindliche Schicht verwendet wird.6. The method according to one or more of claims 1 to 51 characterized in that for the production of the masking layer a photosensitive Layer is used. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Maskierungsschicht eine Wachsschicht verwendet wird.7. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that a wax layer is used to produce the masking layer will. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 biß 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entfernen der Maskierungsschicht Aceton verwendet wird.8. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that acetone is used to remove the masking layer. Lee rs ei teLee on the side
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2451485A1 (en) * 1973-12-13 1975-06-19 Ibm METALIZATION METHOD OF UNFIRED CERAMIC MATERIAL

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