Brevet FR2144766A1 — publié le 19730216

La présente invention concerne les techniques de dépôt électrolytique de métaux employées dans la fabrication des dispositifs à semiconducteurs, notamment des circuits intégrés, et plus spécialement les procédés de métallisation de pièces par électrolyse et les dispositifs pour leur mise en oeuvre. Au cours du montage des circuits intégrés, il est nécessaire de souder le cristal à circuit à la surface dorée d'un cadre de sortie de forme rectangulaire, dont la surface réticulaire est 40 fois plus grande que celle nécessaire au soudage du cristal. Etant donné qu'actuellement on ne connaît pas de procédé de métallisation locale, il s'avère nécessaire de recouvrir toute la surface du cadre, ce qui entraîne des dépenses superfOes de métaux motteux, en particulier d'or.On connaît, par exemple, un procédé de dorure locale de pièces, consistant à créer sur un plan incliné un écoulement directionnel d'électrolyte à niveau constant, et à déplacer à contre-courant dans cet écoulement, dans le plan de son niveau, des pièces sur lesquelles il faut métalliser entièrement un plan en saillie par contact avec 1' électrolyte. Ce procédé exclut toute possibilité de réaliser un dépôt local sur une partie quelconque du plan. On connaît aussi largement des dispositifs pour la métallisation de pièces par électrolyse comprenant un volume principal rempli d'électrolyte qui, par exemple à l'aide d'une pompe, est refoulé dans un volume intermédiaire en vue de sa stabilisation (maintien à un niveau constant) et de son filtrage ainsi qu'un organe actif pour la métallisation des pièces par électrolyse. Toutefois, ces dispositifs n'assurent pas, eux non plus, la métallisation locale des pièces par électrolyse. le but de l'invention est de supprimer l'inconvénient indiqué. Il s'agissait donc de créer un procédé de métallisation de pièces par électrolyse et un dispositif pour sa mise en oeuvre, qui permettraient de déposer les métaux coûteux localement, c'est-à-dire seulement en des endroits déterminés par des cotes concrètes. La solution consiste en ce que, dans un procédé de métallisation de pièces par électrolyse, par création d'un écoulement directionnel d'électrolyte à niveau constant amené sur la pièce à métalliser, selon 11 invention ledit écoulement directionnel est fractionné en "n" filets par des canaux étanches, ayant la forme et les cotes des zones où doit être effectuée la métallisation locale, les filets dlélectrolyte ainsi profilés étant amenés sur la pièce à métalliser perpendiculairement, dans les zones de rnétalîsation locale, avec isolement par rapport aux parties de la pièce devant pas être métallisées. le procédé proposé peut être réalisé, par exemple à l'aide d'un dispositif du type comprenant un volume principal rempli d'un électrolyte qui est refoulé dans un volume intermédiaire en vue de sa stabilisation et de son filtrage, et un organe actif pour la métallisation des pièces par électrolyse, la pièce à métalliser et ledit électrolyte faisant office d'électrodes, ledit dispositif étant caractérisé d'après l1invention.en ce que l'organe actif est une cassette comportant un système de canaux pour l'amenée de l'électrolyte, et à l'intérieur de laquelle est disposée au moins une buse avec des joints d'étanchéité enserrant la zone à métalliser de la pièce et isolant les parties de la pièce ne devant pas etre métallisées. Pour la métallisation locale par électrolyse de pièces ayant une surface réticulaire plate, il est avantageux de disposer le système de canaux dans l'organe actif de telle façon que la métallisation de la pièce s'effectue avec passage de liélectrolyte à travers la surface réticulaire de la zone à métalliser de la pièce pour la métallisation locale de pièces plates pleines, il est avantageux de disposer le système de canaux dans l'organe actif de telle façon que l'amenée et l'évacuation de l'électrolyte se fassent d'un même côté, du sôté de la zone à métalliser. Il est avantageux aussi de doter l'organe actif de canaux de retour, ainsi que dlajutages disposés à la sortie des buses et assurant une vitesse constante de circulation de l'électrolyte à travers la zone à métalliser de la pièce. l'invention permet dlatteindre avec succès les objectifs exposés plus haut. Dans le cas de métallisation totale des cadres de sortie des circuits intégrés, on dépense en moyenne 80g d1or pour 1000 cadres. L'industrie fournit de tels circuits par dizaines de millions. Le procédé et les dispositifs conformes à 11 invention permettent d'abaisser la consommation d'or à 6g pour 1000 circuits intégrés. De la sorte, le poids d'or économisé pour seulement 10 millions de circuits fabriqués est de (80-6)107 = 74.104g = 740 kg 104 Le prix fixé pour 1 kg d'or étant de 1500 roubles, l'économie totale sur 10 millions de cadres s'élève à 740 x 1500 = 1110.000 roubles. Si l'on prend en considération tout le programme de fabrication de tels dispositifs, l'économie sera de plusieurs dizaines de fois plus élevée. Pour une meilleure compréhension de l'essentiel de l'invention, on donne plus bas une description détaillée de deux exemples non limitatifs de mise en oeuvre du procédé de métallisation et des dispositifs conformes à l'invention, avec renvis aux dessins annexés qui représentent - la figure 1, un dispositif pour la métallisation locale par électrolyse de pièces réticulaires plates; - la figure 2, une pièce ayant une surface réticulaire plate - la figure 7, undispositif pour la métallisation locale par électrolyse de pièces plates pleines;; - la figure 4, une pièce pleine à surface plate Le procédé de métallisation conforme à l'invention consiste en ce qui suit L'électrolyte est pompé d'un volume principal vers un volume intermédiaire destiné à stabiliser l'écoulement de l'électrolyte et à le filtrer. Ensuite, l'écoulement d'électrolyte à niveau constant est fractionné par des canaux étanches, par exemple par des buses dont la forme et les cotes correspondent à celles des zones devant recevoir un dépôt local, en un nombre de filets "n" correspondant au nombre de zones devant recevoir un local. les filets profilés sont amenés aux zones de dépôt local de la pièce à métalliser perpendiculairement. le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre au moyen de dispositifs de métallisation locale pouvant déposer des revêtements soit sur des pièces réticulaires plates, soit sur des pièces plates pleines. Le dispositif pour la métallisation locale par électrolyse de pièces réticulaires plates comprend un volume principal, en lioccurence une cuve 1 (figure 1), une pompe 2, un volume intermédiaire 3 avec un filtre 4 et un organe actif 5 de métallisation des pièces. l'organe actif 5 de métallisation des pièces est disposé séparément du volume principal. C'est une cassette à plusieurs emplacements, constituée par un corps 6 dans lequel il y a un canal de retour 7 et un système de canaux 8 (sur la figure 1 on nga représenté qu'un seul canal). A la partie inférieure du corps 6 sont montées des buses constituées par des raccords 9, des éléments intercalaires 10, des joints d'étanchéité 11 et des écrous 12. La partie inférieure de la cassette est réalisée sous forme d'un plat de serrage 13 mobile, dans lequel sont montées des rondelles d'étanchéité inférieures 14, des douilles mobiles 15 et des ajutages 16. Entre la rondelle d'étanchéité 14 ét le joint d'étant chéité 11 on serre la pièce 17, ayant une surface réticulaire plate (figure 2). La métallisation locale des pièces réticulaires plates est effectuée de la façon suivante. l'électrolyte est aspiré de la cuve 1 par la pompe 2 qui le refoule dans le volume intermédiaire 3 dans lequel est placée une anode 18. A travers le filtre 4 l'électrolyte parvient à une fente 19 par laquelle il s'introduit dans la cassette à emplacements multiples. les excès d'électrolyte s'écoulent du volume intermédiaire vers la cuve 1 par un canal 20. De la cassette, l'électrolyte est amené par les canaux 8 aux endroits où la pièce 17 doit recevoir des dépôts locaux, à travers le raccord 9 et le joint dsénchéité 11 serré sur le raccord par l'écrou 12. les cotes et la forme de l'orifice du joint 11 déterminent les cotes et la forme de la zone de dépôt local. l'étanchéité de la zone du dépôt, c'est-à-dire son isolement, est obtenue au moyen du joint d'étanchéité 11 et de la rondelle d'étanchéité 14. le serrage de la piè-ce 17 contre le joint 11 et la rondelle 14 est réalisé à l'aide du plat 13 mobile verticalement. A l'aide d'une lame élastique 21, on connecte à la pièce 17 le pôle négatif (cathode). Le pôle positif est raccordé à l'anode 18. A travers l,ajutage 16 l'électrolyte revient à la cuve 1. De la sorte, le dispositif décrit assure la métallisation locale des pièces avec passage de l'électrolyte à travers les pièces. le dispositif pour la métallisation locale par électrolyse de pièces plates pleines est de constitution analogue au dispositif pour la métallisation locale par électrolyse de pièces réticulaires plates, la différence résidant seulement dans le fait que, dans sa partie supérieure, le corps 6 (figure 3) comporte additionnellement des tiges de serrage 22 montées dans un plat commun 23, et que le système de canaux 8 pour l'amenée et l'évacuation de l'électrolyte est situé dans la cassette 5, d'un seul coté de la buse contre laquelle s'applique la pièce 17. le dispositif de la figure 3 fonctionne d'une façon analogue à celle du dispositif de la figure 1. L'anode 18 est disposée dans le volume intermédiaire 3, et le pôle négatif est raccordé à la pièce par l'intermédiaire des tiges de serrage 22. L'orifice de I'ajutage 16 et du canal de retour 7 déterminent le niveau constant de l'électrolyte dans la cassette et la vitesse de léchage de la zone à métalliser. Dans le cas de métallisation locale de pièces plates pleines, l'arrivée et le retour de l'électrolyte se font du côté de la zone à métalliser. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1.- Un procédé de métallisation de pièces par électrolyse, du type consistant à créer un écoulement directionnel d'électrolyte à niveau constant et à l'amener sur la pièce à métalliser, caractérisé en ce que, pour permettre la métallisation locale de la pièce, l'écoulement directionnel est fractionné en filets par des canaux étanches, ayant la forme et les cotes des zones locales à métalliser, les filets d'électrolyte ainsi profilés étant amenés sur la pièce à métalliser perpendiculairement à celle-ci et dans les zones de métallisation locale respectives, celles-ci étant isolées par rapport aux parties de la pièce ne devant pas être métallisées 2.- Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé faisant l'objet de la revendication 1, du type comprenant une enceinte principale remplie d'un électrolyte qui est refoulé dans une enceinte intermédiaire en vue de sa stabilisation et de son filtrage, et un organe actif pour la métallisation des pièces par électrolyse, la pièce à métalliser et 1' électro%rt;e faisant office d'électrodes, caractérisé en ce que l'organe actif est disposé à l'extérieur de l'enceinte principale et est réalisé sous forme d'une cassette comportant un système de canaux pour l'amenée de l'électrolyte et dans laquelle est disposée au moins une buse comportant des joints d'étanchéité enserrant la zone à métalliser de la pièce et isolant les parties de la pièce ne devant pas etre métallisées. 3.- Un dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, pour la métallisation locale par électrolyse de pièces ayant une surface réticulaire plate, le système de canaux précité de l'organe actif est disposé de telle façon que la métallisation de la pièce s'effectue avec passage de l'électrolyte à travers la surface réticulaire de la zone à métalliser de la pièce. 4.- Un dispositif suivant Fd revendication 2, caractérisé en ce que, pour la métallisation locale de pièces plates pleines, ledit système de canaux de l'organe actif est disposé de telle façon que l'amenée et l'évacuation de Igéectrolyte se fassent du côté de la zone à métalliser. 5.- Un dispositif suivant l'une des revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que l'organe actif comporte un canal de retour ainsi que des ajutages montés à la sortie des buses et assurant une vitesse constante de circulation de l'électrolyte à travers la zone à métalliser de la pièce. 6.- Les dispositifs, notamment les dispositifs à semiconducteurs, en particulier les circuits intégrés, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé suivant la revendication 1.