Mehrschichtensysteme sind aus mindestens zwei aneinander haftenden Schichten aufgebaut und dienen z. B. als Sensoren zur Detektion von Stoffen wie z. B. Gasen. Diejenigen Schich- ten, welche den Stoff detektieren, werden als Funktionalschichten bezeichnet.

Ein erster schwerer Nachteil derartiger Funktionalschichten liegt darin, dass sie nicht mit genügend hoher Festigkeit aneinander haften. Es ist daher zwischen zwei Funktionalschichten eine zusätzliche eine höhere Haftwirkung erzielende Zwischenschicht erforderlich, die jedoch einen zweiten Nachteil bedingt, der darin begründet liegt, dass die Zwischenschicht die Funktionalität der Funktionalschichten beträchtlich verringert.

Beispielsweise ist bei einem Wasserstoffsensor eine möglichst reine Grenzfläche zwischen der einen Funktionalschicht aus Palladium und der anderen Funktionalschicht aus Siliziumni- trit für eine ausreichende Messgenauigkeit erforderlich. Doch leider haften diese beiden Funk- tionalschichten überhaupt nicht aneinander, so dass zwischen diesen beiden Funktionalschich- ten eine Zwischenschicht gewissermaßen als Klebstoff vorzusehen ist, die sowohl an der ei- nen als auch an der anderen Funktionalschicht gut haftet. Hierfür eignet sich bei diesem Bei- spiel gut Nickel, das aber die Funktionalität eines Wasserstoffsensors stark beeinträchtigt oder sogar vollständig aufhebt.

Einerseits sollten die Funktionalschichten fest aneinander haften, andererseits aber darf deren Funktionalität nicht beeinträchtigt werden.

Es ist aber nicht, wie zu erwarten und meist üblich, Aufgabe der Erfindung, den optimalen Kompromiss zwischen Haftung und Funktionalität zu finden, sondern sowohl maximale Haf- tung als auch beste Funktionalität miteinander kombiniert zu erzielen.

Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen da- durch gelöst, dass in mindestens einer der beiden Schichten Anker eingebettet werden.

Vorrichtungsmäßig wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 17 angegebenen Merkmalen dadurch gelöst, dass in mindestens eine der beiden Schichten Anker eingebettet sind.

Die Erfindung sieht vor, in mindestens eine der beiden schlecht aneinander haftenden Schich- ten Anker einzubetten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht weiter vor, auf die eine Schicht eine gut haften- de, die Funktionalität jedoch kaum beeinträchtigende Zwischenschicht aufzubringen. Die er- findungsgemäß vorgesehenen Anker sind teilweise in die Zwischenschicht und die auf der Zwischenschicht angebrachte Schicht eingebettet. Durch diese Maßnahme wird eine gute Haf- tung der Schichten erzielt, weil die Zwischenschicht gut an der unteren Schicht haftet und weil die Zwischenschicht und die obere Schicht mittels der Anker mechanisch fest verbunden sind.

Ein weiteres AusSihrungsbeispiel sieht vor, dass in einem ersten Verfahrensschritt auf eine erste Schicht zumindest teilweise eine dritte Schicht als Zwischenschicht aufgebracht wird, in welche mehrere Kontaktlöcher eingeprägt werden. Die Kontaktlöcher können beispielsweise in einem Ätz-oder Fotoprozess in die Zwischenschicht eingeprägt werden. Anschließend werden die Kontaktlöcher mit einer Haftmasse gefüllt. Aus den Kontaktlöchern austretende überflüssige Haftmasse wird entfernt, z. B. durch Wegätzen. In einem weiteren Verfahrens- schritt wird die Zwischenschicht bis auf eine vorgebbare Mindestdicke abgetragen, beispiels- weise durch einen Ätz-oder Fotoprozess. Am Ende dieses Prozesses ragen aus. der Haftmasse gebildete Anker aus der Zwischenschicht. Jetzt wird die zweite Schicht auf die Zwischen- schicht aufgebracht. Die aus der Haftmasse gebildeten Anker sind nun sowohl in die Zwi- schenschicht als auch in die zweite Schicht eingebettet, so dass die zweite Schicht fest mit der Zwischenschicht verbunden ist.

Die Kontaktlöcher und somit die von der Haftmasse gebildeten Anker können zylinderförmig gestaltet sein. Eine bessere Verankerung wird aber erzielt, wenn die Querschnittsfläche eines Kontaktloches und somit auch eines aus der Haftmasse gebildeten Ankers vom einen Ende

zum anderen Ende zu-oder abnimmt. Vorzugsweise nimmt die Querschnittsfläche vom Ende der Zwischenschicht bis zum Ende der zweiten Schicht hin zu, so dass die Anker kegel-oder schwalbenschwanzförmig gestaltet sind. Durch diese Formgebung wird eine Verzahnung der Zwischenschicht mit der zweiten Schicht erzielt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht einen von der dritten Schicht freien Bereich vor, in welchem die erste und die zweite Schicht unmittelbar aneinander grenzen. In diesem Bereich ist die Funktionalität in keinster Weise beeinträchtigt, während durch die au- ßerhalb des freien Bereiches vorgesehenen Anker eine gute Haftung erzielt wird.

Vorzugsweise wird für die Zwischenschicht ein Werkstoff vorgesehen, der einerseits mit der einen Schicht (d. h. ersten oder zweiten Schicht) eine feste physikalische oder chemische Ver- bindung eingeht, andererseits aber die Funktionalität der beiden Schichten nur gering beein- trächtigt. Neben einer mechanischen Verankerung kann auch die Auswahl des Plug-Materials die Haftung der zweiten Funktionsalschicht zusätzlich steigern.

Als Zwischenschicht eignet sich besonders gut ein Dielektrikum. Die konische Form der An- ker wird beispielsweise mit Hilfe von Strukturierungsverfahren erzielt, die anisotrope und isotrope Strukturierung definiert gewichten.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich beispielsweise für die Herstellung von Sensoren aus mehreren Schichten, ist aber keineswegs auf diese Anwendung beschränkt. Ebenso lassen sich leitende Schichtverbindungen mit starker Haftung herstellen, wie z. B.. Bondpads bei Halbleitern. Bondpads werden meist aus Aluminium gefertigt. Bei Bondpads aus Aluminium darf die Temperatur beim nachfolgenden Herstellungsprozessschritten einen Wert von 400° C nicht übersteigen. Dies gilt insbesondere bei Herstellverfahren von Halbleiterchips der Sensorikt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dem Einsatz von Bondpads aus A- luminium beschränkt. Alternative Materialien sind denkbar.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher beschrieben und erläutert.

In der Zeichnung zeigen : Figur 1 eine erste Funktionalschicht und ein Dielektrikum,

Figur 2 die erste Funktionalschicht und das Dielektrikum mit eingeprägten Kontaktlö- chern, Figur 3 die erste Funktionalschicht und das Dielektrikum, dessen Kontaktlöcher mit Haftmasse gefüllt sind, Figur 4 die erste Funktionalschicht und das Dielektrikum mit den mit Haftmasse ge- füllten Kontaktlöchern, wobei übergetretene Haftmasse entfernt ist, Figur 5 die erste Funktionalschicht, das auf eine Mindestdicke abgetragene Dielektri- ilium mit aus der Haftmasse gebildeten Ankern, Figur 6 die erste Funktiönalschicht, das Dielektrikum, eine zweite Funktionalschicht und das Dielektrikum und die zweite Funktionalschicht miteinander veran- kernde Anker, Figur 7 ein Mehrschichtsystem mit einem Funktionalbereich ohne Dielektrikum und Figur 8 ein Mehrschichtsystem mit zylinderförmigen Ankern.

Die Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens wer- den nun anhand der Figuren 1 bis 6 beschrieben.

Im ersten in Figur 1 dargestellten Verfahrensschritt wird auf eine erste Funktionalschicht 2 ein Dielektrikum 1 aufgebracht.

Im zweiten Verfahrensschritt werden, wie in Figur 2 gezeigt ist, in das Dielektrikum 1 Kon- taktlöcher 3 eingeprägt, die vorzugsweise konisch oder schwalbenschwanzförmig geformt sind. Die Kontaktlöcher 3 werden beispielsweise durch einen Ätz-oder Fotoprozess in das Dielektrikum 1 eingeprägt.

Im dritten in der Figur 3 dargestellten Verfahrensschritt werden die Kontaktlöcher 3 mit einer Haftmasse 4 gefüllt. Überflüssige aus den Kontaktlöchern 3 austretende Haftmasse 5 wird in einem Ätzprozess entfernt.

In Figur 4 sind die Funktionalschicht 2, das auf ihr haftende Dielektrikum l mit den mit der Haftmasse 4 gefüllten Kontäktlöchem 3 nach dem Wegätzen der überflüssigen Haftmasse. 5 gezeigt.

Im folgenden fünften Verfahrensschritt wird das Dielektrikum 1 bis auf eine Mindeststärke abgetragen, beispielsweise durch einen Ätz-oder Fotoprozess. Die aus der Haftmasse 4 gebil- deten Anker 9 ragen daher mit ihrem oberen Teil aus dem Dielektrikum 1 heraus. In Figur 5 sind die Funktionalschicht 2 sowie das auf ihr haftende Dielektrikum 1 mit den herausragen- den Ankern 9 gezeigt.

Schließlich wird in einem sechsten Verfahrensschritt, dem letzten Verfahrensschritt, die zwei- te Funktionalschicht 6 auf das Dielektrikum 1 aufgetragen. Die Anker 9 sind nun fest in das Dielektrikum 1 und die zweite Funktionalschicht 6 eingebettet und verbinden daher die zweite Funktionalschicht 6 fest mit dem Dielektrikum 1. In Figur 6 ist diese vollständige erfindungs- gemäße Anordnung abgebildet.

Ein Dielektrikum eignet sich besonders gut als Zwischenschicht, weil es die Funktionalität nicht beeinträchtigt.

In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung abgebildet. Dieses Ausfih- rungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 6 gezeigten dadurch, dass ein Bereich 8 vorgesehen ist, der frei vom Dielektrikum 1 ist. In diesem Bereich 8 grenzen die erste Funkti- onalschicht 2 und die zweite Funktionalschicht 6 unmittelbar aneinander. Im Bereich 8 wird daher die maximale Funktionalität erzielt. Neben dem Bereich 8 sind das Dielektrikum 1 und die aus der Haftmasse 4 gebildeten Anker angeordnet, welche sowohl im Dielektrikum 1 als auch in der zweiten Funktionalschicht 6 eingebettet sind.

Das in Figur 7 abgebildete Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt deutlich, dass maximale Funktionalität mit maximaler Haftung kombiniert ist.

In Figur 8 ist ein weiteres Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung gezeigt.

Auf der ersten Funktionalschicht 2 ist das Dielektrikum 1 angebracht, an das sich die zweite Funktionalschicht 6 anschließt. Die aus der Haftmasse 4 gebildeten Anker 9 sind sowohl in das Dielektrikum 1 als auch in die zweite Funktionalschicht 6 eingebettet. Die Anker 9 sind zylinderförmig gestaltet und haben daher den Vorteil, dass sie leichter als die konisch geform- ten Anker hergestellt werden können. Jedoch wird mit den zylinderförmigen Ankern 9 keine so starke Verzahnung erzielt, wie sie mit konisch geformten Ankern bewirkt wird.

Die Erfindung ist wie bereits erwähnt, für mehrschichtige Sensoren und leitende Schichtver- bindungen in der Halbleitertechnik geeignet, aber keineswegs auf diese Anwendungsgebiete beschränkt.

In der Halbleitertechnik lassen sich gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren Bondpads bei Prozesstemperaturen herstellen, die über 400° C liegen. Die Füllmasse zur Bildung der Anker ist das Element Wolfram. Die leitenden Schichten, welche den Funktionalschichten entspre- chen, sind beispielsweise aus einem Edelmetall hergestellt.

Als geeignete Abmessungen für den Durchmesser und den Abstand der Anker haben sich Werte zwischen 100 und 1000 nm als günstig erwiesen. Die Schichtdicken liegen ebenfalls zwischen 100 und 1000 nm. Die Anker ragen etwa 20 bis 500 nm aus dem Dielektrikum Das erfindungsgemäße Verfahren ist allgemein zur Herstellung von Mehrschichtsystemen geeignet, dessen Schichten nicht gut aneinander haften, jedoch ohne den Nachteil, Zwischen- schichten vorsehen zu müssen, welche die Funktionalität eines Mehrschichtensystems in nachteiliger Weise beschränken. Mit der Erfindung lassen sich maximale Funktionalität und maximale Haftwirkung miteinander kombinieren.

Bezugszeichenliste 1 Dielektnkum 2 Erste Funktionalschicht 3 Kontaktloch 4 Haftmasse 5 Überflüssige Haftmasse 6 Zweite Funktionalschicht 7 Reine Grenzschicht zwischen der ersten und zweiten Funktionalschicht 8 Von Kontaktlöchem freier Funktionalbereich 9 Anker