Brevet FR2163443A1 — publié le 19730727

Cette invention se rapporte à un procédé pour former un ensemble d'tinter connexions pour des circuits intégrées et vise plus particulièrement un ensemble d'interconnexions électriques constitué par un module verre-métal. Les procédés connus de fabrication des modules verre-métal à couches multiples comportent des étapes de procédé complexes qui impliquent de nombreuses étapes à cycles thermiques au cours du procédé général. Essentiellement, ces procédés connus comportent l'établissement successif de couches alternées de verre et de dessins métallisés conducteurs planaires interposés avec des trajets de traversée verticaux d'interconnexion.Lorsque chaque couche successive est formée. un cycle thermique est nécesSaire. A chaque cycle thermique, le risque existe qu'il se produise une rupture des couches de verre et de la métallurgie sous-jacente. En conséquence. ce type de procédé aboutit fréquemment à un coût élevé et à un faible rendement dus à sa nature séquentielle. En conséquence, l'un des objets de la présente invention est de réaliser un procédé perfectionné pour former un ensemble d'interconnexions métal verre à couches multiples pour des circuits intégrés, qui supprime les étapes de cycles thermiques séquentielles. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un procédé pour former facilement et rapidement des couches de verre individuelles, comportant une grille de trajets de traversées électriquement conducteurs for mée à travers lesdites couches, et destiné à être utilisée pour la formation d'un module verre-métal à couches multiples, sans nécessiter les étapes de traitement critiques utilisées pour former le dessin de la grille des dites traversées verticales au cours de la formation du module verre-métal à couches multiples. Conformément aux objets ci-dessus mentionnés, la présente invention concerne un procédé pour former un module verre-métal à couches multiples destiné à réaliser les interconnexions avec des circuits intégrés, qui consiste à déposer une pluralité de lignes sur une pluralité de substrats de verre distincts, puis à réunir les substrats pour former un corps de verre intégré. Le corps de verre est alors coupé suivant un certain angle par rapport à la direction des lignes conductrices afin de former une pluralité de couches de verre distinctes, qui comportent chacune une grille prédéterminée de trajets de traversées conducteurs formée à travers ladite couche. Après cette opération, les couches de verre sont individualisées selon le trajet d'interconnexions désiré, puis réunies pour former un module verre-métal à couches multiples. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés à ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. Les figures 1 et 3 illustrent le procédé de formation d'une couche de verre-intégrée comportant une grille de trajets -de traversées conductrices, formée à travers ladite couche. La figure 2 illustre un appareil approprié pour être utilisé dans ce procédé. La figure 4 illustre -le procédé utilisé pour réunir une pluralité de couches de verre individualisées, formées par le procédé illustré sur les figures 1 et 3 afirr de former un ensemble verre-métal à couches multiples. On se référera maintenant aux dessins. Afin de fabriquer une couche verre intégrée comportant une grille désirée de trajets de traversées élec triqusment conducteurs, on choisit une lamelle du feuille 10 de verre ou de tout autre matériau équivalent présentant les caractéristiques diélectriques désirées. Si une grille à mailles de 0,5mm est désirée, par exemple, on choisit une lamelle de verre 10 d'une épaisseur de 0,Smm. Après cette opération, une pluralité de lignes conductrices droites et de préférence parallèle 12 sont disposées sur la surface supérieure de la lamelle de verre 10. Ceci est répété pour chacune des lamelles, de préférence les lignes conductrices sont correctement disposées les unes par rapport aux autres.POur la grille de traversée désirée de 0,5mm, les lignes conductrices 12 sont réalisées par dépôt eb phase vapeur de 0,02mm d'épaisseur et de 0,02 à 0,13mu de large, d'un système métallique binaire, tel que du chrome et du cuivre. Le chrome a été choisi du fait de sa bonne adhérence au verre et le cuivre pour ses caractéristiques électriques. Un procédé pour obtenir les lignes 12 aux dimensions désirées consiste à déposer une couche de recouvrement de chrome d'approximativement îooOA, sur la totalité de la surface supérieure de la lamelle 10, puis à déposer une couche de cuivre sur la couche de chrome, toujours par les techniques bien connues de dépit en phase vapeur. Après cette opération, les lignes parallèles 12 sont obtenues par les techniques classiques photogravure. Comme illustré sur la figure 1, une pluralité de lames sont ensuite stratifiées en un blocj en utilisant le four représenté schématiquement sur la figure 2. Par exemple, si l'on désire finalement obtenir un module 2,5 x 25cm, on empile 50 lames 10 préparées préalablement, les unes sur les autres, puis on les introduit dans le four. La pluralité des lames de verre a été représentée montée dans un creuset en carbone 14. Ensuite. un gaz de formation, ou de l'argon, est introduit par l'orifice d'entrée 16, et s'écoule à l'intérieur du four, pour ressortir par l'orifice de sortie 18. Simultanément, à cette opération, le four est chauffé, dans un mode de réalisation préféré, l'accroissement de la température est de 500C par minute Jusqu'à obtenir 7000C. Le four est alors mis sous vide par l'orifice 20 et une pression de 3,5 kg/cm2 est appliquée à la chambre supérieure du four. Ceci est schématiquement représenté par un poids 22 appliquant une force à un piston 24 par l'intermédiaire du diaphragme souple 26. Dans ce mode de réalisation, la force est appliquée à la structure lamellaire pendant environ 10 minutes. La force est ensuite supprimée, on laisse alors à nouveau le gaz de formation circuler dans le four tandis que le température est portée à BOOOC. La température de 8000C est maintenue pendant 10 minutes puis le four est refroidi à la vitesse-de 1000C à la minute. Le corps obtenu, constitué par une pluralité de lamelles de verre stra- tifiées 10 est alors enlevé du four, est prêt à être découpé. La structure de verre intégrée est découpée en minces couches, d'une épaisseur inférieure à 0,25mu, selon tout procédé désiré. Les techniques de découpage bien connues, couremmant utilisées pour découper le silicium en tranches, conviennent ici pour la réalisation de cette étape. L'opération de découpage est réalisée dans un sens perpendiculaire à la pluralité des lignes 12 en chrome-cuivre et il résulte une couche de verre fusionné 29 (figure 33 comportant une pluralité de trajets de traversées conductrices 30 formés à travers ladite couche, selon la configuration de grille désirée. Une pluralité de couches de verre 29 ainsi préparées sont prêtes à être utilisées pour la fabrication d'un module verre-métal à couches multiples. Chacune des couches de verre 29 est indivualisée de la facon désirée, avec les dessins ou configuration de circuits désirés. La figure 4 illustre une métallurgie appropriée pour la construction d'un module verre-métal à couches multiples. Sur la couche de verre 36 est déposé le dessin de circuit désiré, représenté sous forme d'une couche de chrome inférieure 37, d'approximativement 1000t d'épaisseur, sur laquelle est disposée une couche de revêtement supérieure en cuivre 40, d'approximativement 10 à 13 microns d'épaisseur, et une autre couche de chrome 41 d'approximativement 1000A d'épaisseur. Une couche d'argent 42 est ensuite déposée aux emplacements désirés sur le dessin de circuit, ladite couche étant destinée à être reliée à une travers ée verticale en cuivre 44 située dans une couche de verre adjacente 46. Une couche de cuivre 48 d'approximativement 1 micron d'épaisseur et une couche de chrome 50 d'approximativement 1000A d'épaisseur sont interposées entre la couche d'argent 42 et la traversée 44. Dans ce cas également, le chrome fournit une interface convenable entre la couche de métallurgie en cuivre 48 et la couche de verre 46 du fait de sa bonne adhérence à le surface inférieure de la couche de verre 46, dans la région entourant le trajet de traversée conducteur vertical 44. Sur la surface supérieure de la couche de verre 46, est déposé tout dessin de circuit conducteur désiré qui a été représenté sur le dessin par les couches de chrome et de cuivre respectivement référencées 54 et 56. On empile de cette manière un nombre aussi élevé que désiré de couches de verre comportant les dessins de circuit désirés. Après cette opération, le module de verre-métal non stratifié est introduit dans un four approprié pour réaliser une unique opération de liaison. L'appareil précédemment décrit en se référant à la figure 2. convient pour réaliser cette opération de liaison. Au cours du processus de chauffage, la couche d'argent 42 et la couche de cuivre 48 forment un eutectique ce qui permet de réunir ensemble les circuits,; comme précédemment décrit, en se référant au procédé d'application de chaleur et de pression utilisé pour former une couche de verre unique, la pluralité des couches de verre munies de circuits illustrées sur la figure 4, sont alors stratifiées ensemble pour former le module verremétal à couches multiples désiré. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci. il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour former un module verre-métal à couches de verre intégrées du genre comportant une grille de trajets de traversées électriquement conducteurs formés à travers elles, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: dépôt d'une pluralité de lignes conductrices sur une pluralité de substrats de verre distincts, réunion d'une pluralité desdits substrats pour former un corps de verre intégré et découpage dudit corps de verre suivant un certain angle par rapport à la direction desdites lignes conductrices, afin de former des couches indi vidualisées de verre comportant ainsi une grille de trajets de traversée électriquement conducteurs formée à travers lesdites couches. 2.- Procédé pour former unemodule verre-métal à couches multiples du genre utilisé pour établir des inberconnexions avec des circuits intégrés disposés sur sa surface. caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: dépôt d'une pluaalité de lignes conductrices parallèles sur une pluralité de substrats de verre distincts. réunion d'une pluralité desdits substrats pour former un corps de verre intégré. découpage dudit corps de verre suivant un certain angle par rapport à la direction des dites lignes conductrices afin de former une pluralité de couches de verre distinctes, chacune comportant une grille de trajets de traversées électriquement conducteurs traversant chaque couche ainsi obtenue, dépôt d'un dessin d'interconnexions électriquement conducteur sur la surface supérieure de couches choisies parmi lesdites couches de verre, et assemblage d'une pluralité desdites couches de verre pour former un module verre-métal à couches multiples. 3.- Procédé pour former un module verre-méral des couches de verre intégrées selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape de réunion consiste à soumettre une pluralité de substrats de verre distincts empilés, à un chauffage et à une pression déterminés pour former un corps de verre intégré. 4.- Procédé pour former un module verre-métal des couches de verre intégrées selon la revendication 3 caractérisé en ce que ladite étape de découpage consiste à découper ledit corps de verre intégré sensiblement à angle droit par rapport auxdites lignes conductrices. 5.- Procédé pour former un module verre-métal 8 couches de verre intégrées selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite étape de dépôt consiste en premier lieu, à déposer un métal présentant une bonne adhérence au verre et, en second lieu, à déposer un métal présentant les caractéristiques électriques désiéées, sur ledit premier métal. 6.- Procédé pour former un module verre-métal à couches de verre intégrées selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite étape d'assemblage consiste à empiler une pluralité desdits substrats et à les soumettre à l'action de la chaleur et de la pression pour former un corps de verre stratifié multicouches. 7.- Procédé pour former un module verre-métal à couches de verre intégrées selon la revendication 6 caractérisé en ce que ladite étape de découpage consiste à découper ledit corps de verre fusionné sensiblement à angle droit par rapport auxdites lignes conductrices. 8.- Procédé pour former un module verre-éétal à couches de verre intégrées selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'étape de dépôt consiste, en premier lieu, à déposer un métal présentant une bonne adhérence au verre et, en second lieu, à déposer un métal présentant les caractéristiques électriques désirées. 9.- Procédé pour former un module verre-métal à couches -de verre intégrées selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'étape d'assemblage consiste à soumettre une pluralité de couches de verre à l'action de la chaleur et de la pression.