DE4343843A1 - Verfahren zur Herstellung strukturierter Metallisierungen - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
strukturierter Metallisierungen gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Solche Verfahren kommen dort zur Anwendung, wo die Oberflä
che eines Substrats mit einer metallischen Struktur zu
versehen ist, die beispielsweise als Schaltkreis verwendet
werden soll. Die in der Elektrotechnik zur Herstellung von
Halbleiterbauelementen und Chips angewendeten Metallisie
rungsverfahren wie Aufdampfen, Sputtern oder Abscheiden aus
der Gasphase führen stets zu erhabenen Strukturen. Dabei
werden die Substrate in den meisten Fällen ganz flächig me
tallisiert. Durch lithographische Verfahren und chemische
Abätzverfahren werden die unerwünschten Schichtanteile weg
geätzt, so daß erhabene Strukturen auf der Oberfläche des
Substrats verbleiben. Diese erhabenen Strukturen sind gegen
mechanische Beschädigungen sehr anfällig, da sie von keinen
schützenden Schichten umgeben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren auf
zuzeigen, mit dem die Oberflächen von Substraten mit einer
strukturierten Metallisierung versehen werden können, der
art, daß das Substrat eine planare Oberfläche behält.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß werden in der Oberfläche eines jeden Sub
strates Vertiefungen mit genau vorgegebenen Abmessungen aus
gebildet. Hierfür wird eine Strahlungsquelle verwendet. Um
die Strahlung an definierte Stellen der Oberfläche leiten zu
können, wird zwischen der Oberfläche und der Strahlungs
quelle eine Maske mit Durchlässen angeordnet. Die Maske ist
genau an den Stellen mit Durchlässen versehen, an denen die
Vertiefungen in der Oberfläche des Substrates ausgebildet
werden sollen. Es besteht andererseits auch die Möglichkeit,
die Strahlung mit optischen Mitteln zu bündeln, und auf de
finierte Stellen der Substratoberfläche zu lenken. Als
Strahlungsquelle wird ein Laser, vorzugsweise ein Excimer
laser verwendet, der gepulste UV-Strahlung emittiert. Die
gepulste UV-Strahlung weist eine Wellenlänge von 193 nm, 222 nm,
248, 308 nm und 351 nm auf. Die verwendeten Substrate
sind aus AlN gefertigt, oder sind mit einer Schicht aus AlN
überzogen. Durch das Bestrahlen der Oberfläche durch die
Maske hindurch wird der in der Aluminiumnitridverbindung
enthaltene Stickstoff freigesetzt. Zurück bleiben die Ver
tiefungen mit den gewünschten Abmessungen. Die Begrenzungs
flächen dieser Vertiefungen bestehen aus reinem Aluminium.
Anschließend wird das Substrat in einem stromlosen naßchemi
schen Metallisierungsbad angeordnet. Hier werden die Ver
tiefungen beispielsweise mit Kupfer, Nickel, Gold oder einem
anderen Metall ausgefüllt, wobei strukturierte
Metallisierungen ausgebildet werden. Da die übrigen Bereiche
der Substratoberfläche aus Aluminiumnitrid bestehen, wird
hier kein Metall abgeschieden. Selbstverständlich können die
Vertiefungen auch mittels thermischem CVD bzw. durch elek
trolytische Metallisierung mit einem Metall ausgefüllt
werden. Mit diesen Maßnahmen ist es möglich, definierte
strukturierte Metallisierungen im Oberflächenbereich eines
Substrates anzuordnen, derart, daß das behandelte Substrat
eine planare Oberfläche behält.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Bestrahlung einer Substratoberfläche gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 2 ein Substrat, das mit Vertiefungen versehen ist,
Fig. 3 ein Substrat, das mit einer strukturierten Metal
lisierung und planarer Oberfläche versehen ist,
Fig. 4 ein weiteres Substrat.
Fig. 1 zeigt ein flächiges Substrat 1, das bei dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel aus Aluminiumnitrid (AlN)
gefertigt ist. Um die Oberfläche 1A des Substrates 1 in de
finierten Bereichen mit Vertiefungen zu versehen, ist eine
Strahlungsquelle 3 in definiertem Abstand über dem Substrat
angeordnet. Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um
einen Laser, vorzugsweise einen Excimerlaser, der gepulste
UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 193 nm, 222 nm, 248 nm,
208 nm und 351 nm emittiert. Zwischen der Strahlungs
quelle 3 und dem Substrat 2 ist eine Maske 4 angeordnet.
Diese ist mit Durchlässen 4D versehen. Die Durchlässe 4D
sind genau dort angeordnet, wo in der Substratoberfläche 1A
Vertiefungen ausgebildet werden sollen. Durch die Bestrah
lung der Substratoberfläche 1A mit der Strahlungsquelle 3
wird der Stickstoff des Aluminiumnitrids verdampft, und
zurück bleiben, wie in Fig. 2 dargestellt, die gewünschten
Vertiefungen 2 in der Oberfläche 1A des Substrates 1. Die
Begrenzungsflächen 2B der Vertiefungen 2 bestehen vollstän
dig aus Aluminium. Die nicht bestrahlten Bereiche der Sub
stratoberfläche 1A bestehen weiterhin aus Aluminiumnitrid.
Das Substrat 1 kann jetzt in einem stromlosen Metalli
sierungsbad angeordnet werden, um die Vertiefungen 2 zur
Ausbildung von strukturierten Metallisierungen mit einem
Metall in Form von Kupfer, Nickel, Gold, Zink oder anderen
Metallen auszufüllen. Das Substrat 1 wird solange in dem
Metallisierungsbad gehalten, bis die Vertiefungen 2 soweit
ausgefüllt sind, daß das Substrat 1 eine planare Oberfläche
aufweist. Die strukturierten Metallisierungen 2S sind da
durch, wie Fig. 3 zeigt, geschützt in die Oberfläche 1A
eingebettet. Da die nicht bestrahlten Bereiche der Oberflä
che 1A des Substrates 1 aus Aluminiumnitrid bestehen, ist
damit die Ausbildung einer planaren Oberfläche 1A sehr ein
fach möglich.
Fig. 4 zeigt zwei übereinander angeordnete Substrate 1 und
10, die aus Aluminiumnitrid gefertigt sind. Das Substrat 1
ist im Bereich seiner Oberfläche 1A mit einer strukturierten
Metallisierung 2S versehen, die mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellt ist. Das Substrat 10 weist einen Ein
schnitt 10E auf, der mit der Strahlungsquelle 3 ausgebildet
wurde. Die Begrenzungsflächen dieses Einschnittes 10E beste
hen ebenfalls aus Aluminium. Durch Anordnung des Substrates
10 in einem Metallisierungsbad ist es deshalb möglich, den
Einschnitt 10E vollständig mit einem Metall auszufüllen, und
eine strukturierte Metallisierung 10S auszubilden. Da die
strukturierte Metallisierung 10S direkten Kontakt mit der
strukturierten Metallisierung 2S hat, wird hierdurch eine
elektrisch leitende Verbindung zwischen der Oberfläche 10A
des Substrates 10 und der strukturierten Metallisierung 2S
des Substrates 1 ausgebildet. Die Erfindung beschränkt sich
nicht nur auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele,
vielmehr sind auch elektrisch leitende Verbindungen zwischen
mehr als zwei Substraten möglich.
Claims (6)
1. Verfahren zur Ausbildung einer strukturierten Me
tallisierung auf der Oberfläche eines Substrats, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Ausbildung der strukturierten Metalli
sierungen (2S, 10S) Vertiefungen mit definierten Abmessungen
in der Oberfläche (1A, 10A) des Substrates (1, 10) ausgebil
det anschließend mit einem Metall ausgefüllt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vertiefungen (2) mit Hilfe einer Strahlungsquelle in
der Oberfläche (1A, 10A) des Substrates (1, 10) ausgebildet
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Ausbildung der Vertiefungen (2) ein Laser
in Form eines Excimerlasers verwendet wird, der gepulste UV-
Strahlung mit einer Wellenlänge von 193 nm, 222 nm, 248 nm,
308 nm und 351 nm emittiert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Substrat (1, 10) aus Aluminiumnitrid
oder ein Substrat (1, 10) verwendet wird, das einen Überzug
aus Aluminiumnitrid aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Vertiefungen (2) an
definierten Stellen der Oberfläche (1A, 10A) zwischen dieser
und Strahlungsquelle (2) eine Maske (4) mit Durchlässen (4D)
angeordnet oder die UV-Strahlung mit optischen Mitteln ge
bündelt und an definierte Stellen der Oberfläche (1A, 10A)
gelenkt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das mit den Vertiefungen (2) versehene
Substrat (1, 10) in einem stromlosen naßchemischen Metalli
sierungsbad angeordnet wird, und daß die Vertiefungen (2)
zur Ausbildung von strukturierten Metallisierungen (2S, 10S)
mit einem Metall ausgefüllt werden.
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