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DE4026710A1 - METHOD FOR GOLD PLATING CERAMIC CIRCUITS - Google Patents

METHOD FOR GOLD PLATING CERAMIC CIRCUITS

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Publication number
DE4026710A1
DE4026710A1 DE4026710A DE4026710A DE4026710A1 DE 4026710 A1 DE4026710 A1 DE 4026710A1 DE 4026710 A DE4026710 A DE 4026710A DE 4026710 A DE4026710 A DE 4026710A DE 4026710 A1 DE4026710 A1 DE 4026710A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tiw
layer
gold
ceramic
circuits
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE4026710A
Other languages
German (de)
Inventor
Birgit Dipl Ing Zurmuehl
Ursula Dipl Chem Boberlin
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.)
Bosch Telecom GmbH
Original Assignee
ANT Nachrichtentechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ANT Nachrichtentechnik GmbH filed Critical ANT Nachrichtentechnik GmbH
Priority to DE4026710A priority Critical patent/DE4026710A1/en
Publication of DE4026710A1 publication Critical patent/DE4026710A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01Manufacture or treatment

Landscapes

  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

Further gold coating of an initial gold layer on 300-3300 Angstroms thick TiW bond layers of ceramic circuits is carried out by (i) introducing the thin film circuit into an electroplating bath contg. 50 g/l. diammonium hydrogen citrate, 50 g/l ammonium sulphate, 20 g/l potassium cyanoaurate and 0.5-5 ppm Pb(II) ions (as lead acetate); (ii) setting the current density to 1-6m A/sq.cm. and electroplating until the desired gold thickness is achieved; and (iii) heat treating the ceramic circuit. USE/ADVANTAGE - The method is useful in the semi-additive or subtractive process for prodn. of thin film circuits comprising a ceramic substrate having a TaN/TiW/Au layer system on one side and a TiW/An layer system on the other side. It allows use of a TiW bond layer instead of a NiCr bond layer (to reduce underetching and allow use of higher temps. for resistance stabilisation) while reducing blister formation.

Description

Zur Herstellung von Dünnschichtschaltungen werden Keramiksubstrate auf einer Seite mit TaxNy (für Widerstände), NiCr (oder TiW) und Au (ca. 1000 Å), auf der anderen Seite mit NiCr (oder TiW)/Au beschichtet.To produce thin-film circuits, ceramic substrates are coated on one side with Ta x N y (for resistors), NiCr (or TiW) and Au (approx. 1000 Å), and on the other side with NiCr (or TiW) / Au.

Danach werden die Substrate in der sogenannten Semi-Technik mit Photolack strukturiert und in einem sauren Feingoldbad galvanisch verstärkt (auf i.a. 3-10 µm).Then the substrates are used in the so-called semi-technique Structured photoresist and in an acidic fine gold bath galvanically reinforced (usually 3-10 µm).

Im Subtraktiv-Verfahren werden die Substrate zuerst galvanisch ganzflächig verstärkt, dann mit Photolack strukturiert und geätzt.In the subtractive process, the substrates are first galvanized reinforced over the entire surface, then structured with photoresist and etched.

Zur galvanischen Verstärkung der Substrate wird ein saures Feingoldbad, wie es z. B. in DE 33 41 233 A1 beschrieben wird, eingesetzt.An acidic solution is used to galvanically strengthen the substrates Fine gold bath, such as B. is described in DE 33 41 233 A1, used.

In der Fertigung wird bis jetzt nur NiCr als Haftschicht verwendet, da bei TiW Haftschichten folgende Probleme auftreten:Up to now, only NiCr has been used as an adhesive layer in production used because the following problems occur with TiW adhesive layers:

Die Substrate müssen, um die Widerstandsschicht und die Oberflächenstruktur des Goldes zu stabilisieren, getempert werden. Nach diesem Alterungsvorgang treten beim Schichtsystem TaN/TiW/Au Blasen (sogenannte Blister) in der Goldschicht auf, je nach Charge bei bis zu 80% der Substrate bis zu 20 Blistern auf jeder Substratseite. Beim Schichtsystem TiW/Au treten ebenfalls Blister auf, jedoch in der Regel weniger als im Schichtsystem TaN/TiW/Au.The substrates need to be the resistive layer and the Stabilize surface structure of gold, annealed will. After this aging process occur in the layer system TaN / TiW / Au bubbles (so-called blisters) in the gold layer,  Depending on the batch, up to 20 blisters in up to 80% of the substrates on each side of the substrate. Step on the TiW / Au layer system also blister, but usually less than in Layer system TaN / TiW / Au.

Befindet sich ein Blister auf einer Leiterbahn, wird die Schaltung untauglich.If there is a blister on a conductor track, the Circuit unsuitable.

Aus diesem Grund wird TiW als Haftschicht bis jetzt nur in sehr geringem Umfang benutzt.For this reason, TiW has so far only been used as an adhesive layer used to a limited extent.

Allerdings ist die Einführung von TiW als Haftschicht anstelle von NiCr erwünscht, weil die Unterätzung im Vergleich zu NiCr als Haftschicht wesentlich geringer ist und dazu noch zur Widerstandsstabilisierung höhere Temperaturen angewandt werden können.However, the introduction of TiW as an adhesive layer instead of NiCr desirable because the undercut compared to NiCr as an adhesive layer is much less and also to Resistance stabilization higher temperatures are applied can.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das es ermöglicht, TiW als Haftschicht zu verwenden bei gleichzeitig wesentlich verringerter Blisterbildung.The object of the present invention is therefore a method of the type mentioned above, which makes it possible to TiW as Adhesive layer to use at the same time essential reduced blistering.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.The solution to this problem is specified in claim 1.

Der Unteranspruch beschreibt eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach Patentanspruch 1.The sub-claim describes an advantageous embodiment of the Method according to claim 1.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren im einzelnen beschrieben.The method according to the invention is described in detail below described.

Ein gereinigtes und geglühtes Substrat wird in einer Sputteranlage mit Hilfe eines Reaktiv-Sputterprozesses mit TaN (Widerstandsschicht), danach mit einer ca. 2000 Å dicken Haftschicht aus TiW (10% Ti, 90% W) und dann mit einer Anfangsgoldschicht einer Dicke von ca. 2000 Å beschichtet. Eine Variante besteht darin, daß die TaN-Schicht entfällt. A cleaned and annealed substrate is in a Sputtering system using a reactive sputtering process with TaN (Resistance layer), then with a thickness of approx. 2000 Å Adhesive layer made of TiW (10% Ti, 90% W) and then with a Initial gold layer approximately 2000 Å thick. A Variant is that the TaN layer is omitted.  

Je nachdem, welche Technik der Weiterverarbeitung gewählt wird, kann entweder vor oder nach der galvanischen Verstärkung der Goldschicht die gewünschte Struktur mittels Photolithographie aufgebracht werden.Depending on the technology used for further processing, can either before or after the galvanic amplification of the Gold layer the desired structure using photolithography be applied.

Zur Verstärkung der Goldschicht wird ein saures, wässeriges Feingoldbad benutzt, das zusammengesetzt ist aus,To strengthen the gold layer, an acidic, watery Fine gold bath, which is composed of

50 g/l Diammoniumhydogencitrat,
50 g/l Ammoniumsulfat,
20 g/l Kaliumdicyanoaurat;
und,
2 ppm Pb2+ (als Bleiacetat).
50 g / l diammonium hydogen citrate,
50 g / l ammonium sulfate,
20 g / l potassium dicyanoaurate;
and,
2 ppm Pb 2+ (as lead acetate).

Der pH-Wert dieses Galvanikbades liegt bei 4,5-4,9. Die Temperatur wird bei 60°C gehalten.The pH of this electroplating bath is 4.5-4.9. The Temperature is kept at 60 ° C.

Das Substrat wird als Kathode geschaltet und mit einer eingestellten Stromdichte von 3 mA/cm2 in 40 min eine Goldschicht von ca. 5 µm Stärke aufgebracht. Es hat sich erwiesen, daß, wenn die Bleikonzentration weiter erniedrigt wird, es zweckmäßig ist, die Substrate in Halter mit leitfähiger Oberfläche zu fassen, um noch eine gleichmäßige Goldschichtdicke zu erhalten. Anschließend an die Verstärkung der Goldschicht wird das Substrat bei 275°C getempert.The substrate is switched as a cathode and a gold layer of about 5 μm thick is applied in 40 minutes with a set current density of 3 mA / cm 2 . It has been found that if the lead concentration is further reduced, it is expedient to grip the substrates in holders with a conductive surface in order to obtain a uniform gold layer thickness. Subsequent to the strengthening of the gold layer, the substrate is annealed at 275 ° C.

Nach der Anwendung des geschilderten erfindungsgemäßen Verfahrens, traten bei über 90% der behandelten Substrate keine Blister mehr auf.After using the described invention Procedure, none occurred in over 90% of the treated substrates Blister more on.

Bei einer TiW-Schichtdicke von 2000 Å, einem Bleigehalt von 2 ppm Pb2+F und Stromdichten bis 4 mA/cm2 nähert sich die Zahl der Blister einem Miniumum. Wird die Stromdichte erhöht, so erhöht sich die Zahl der Blister im umgekehrten Verhältnis zur Dicke der TiW-Schicht. Die Erniedrigung des Bleigehaltes gegenüber dem genannten Stand der Technik hat auf die Stromausbeute, Abscheidegeschwindigkeit und Goldoberflächenstruktur keinen Einfluß.With a TiW layer thickness of 2000 Å, a lead content of 2 ppm Pb 2+ F and current densities up to 4 mA / cm 2 , the number of blisters approaches a minimum. If the current density is increased, the number of blisters increases in inverse proportion to the thickness of the TiW layer. The lowering of the lead content compared to the prior art mentioned has no influence on the current efficiency, deposition rate and gold surface structure.

Claims (2)

1. Verfahren zur weiteren Goldbeschichtung von Keramikschaltungen mit Haftschichten aus TiW, deren Dicke zwischen 300 und 3300 Å liegt (und auf die eine Anfangsgoldschicht aufgebracht ist) mit folgenden Verfahrensschritten:
  • a) Die Dünnschichtschaltung wird in ein Galvanikbad mit der Zusammensetzung,
    50 g/l Diammoniumhydrogencitrat,
    50 g/l Ammoniumsulfat,
    20 g/l Kaliumdicyanoaurat,
    0,5-5,0 ppm Pb2+ als Bleiacetat,
    eingebracht.
  • b) Die Stromdichte wird auf einen Wert zwischen 1,0 mA/cm2 und 6 mA/cm2 eingestellt.
  • c) Die Dauer der Galvanisierung wird je nach gewünschter Goldschichtdicke eingestellt.
  • d) Die Keramikschaltung wird getempert.
1. Method for further gold coating of ceramic circuits with adhesive layers made of TiW, the thickness of which is between 300 and 3300 Å (and to which an initial gold layer is applied) with the following method steps:
  • a) The thin-layer circuit is placed in an electroplating bath with the composition
    50 g / l diammonium hydrogen citrate,
    50 g / l ammonium sulfate,
    20 g / l potassium dicyanoaurate,
    0.5-5.0 ppm Pb 2+ as lead acetate,
    brought in.
  • b) The current density is set to a value between 1.0 mA / cm 2 and 6 mA / cm 2 .
  • c) The duration of the galvanization is set depending on the desired gold layer thickness.
  • d) The ceramic circuit is annealed.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die TiN-Schichtdicke 2000 Å, der Anteil an Bleiacetat 2 ppm und die Stromdichte gleich 4 mA/cm2 gewählt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the TiN layer thickness 2000 Å, the proportion of lead acetate 2 ppm and the current density equal to 4 mA / cm 2 is selected.
DE4026710A 1990-08-24 1990-08-24 METHOD FOR GOLD PLATING CERAMIC CIRCUITS Withdrawn DE4026710A1 (en)

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