Brevet FR2206653A1 — publié le 19740607

La présente invention concerne les circuits multi-couches en lesquels des nappes de conducteurs sont superposées à partir d'un substrat à surface isolante, définitif ou temporaire, avec intercalation de couches diélectriques traversées par des interconnexions entre conducteurs de nappes différentes. Jùsqutà présent, de tels circuits ne faisaient appel qu'à des conducteurs plats, chacun limité à une seule nappe, alors qut en certaines applications pratiques de tels circuits, il serait avantageux qu'ils puissent au moins incorporer des conducteurs co- axiaux sinon memet en certains cas, consister en un faisceau de conducteurs coaxiaux. Ir en est ainsi, par exemple et illustrati vement, lorsque des circuits multi-couches doivent, pour partie au moins, servir de connecteurs entre# blocs de circuits intégrés ou composante similaires. Le but de l'invention est de prévoir un procédé de réalisation de conductéurs coaxiaux qui en permette 1'incorporation direz te aux circuits multi-couches du fait que ce procédé constitue en soi une application nouvelle à cet égard du procédé général de formation des circuits multi-couches obtenus par croissance, c'est à dire par formation successive, à partir d'une couche isolante de nappes de conducteurs et de plots d'interconnexion entre nappes qui sont "noyés" dans un diélectrique pour qu'à tout niveau d'un tel empilage n'existent que des formations composites conducteurs- diélectriques à surfaces planes et continues. Uz procédé de réalisation de tels circuits multi-couches par croissance se trouve décrit dans le brevet français No. 71 12 645 dépose le 9 Avril 1971 par la Demanderesse, pour "Procédé de réalisation de circuits multi-couches" (Invention Tves THZRX et Jean Roger BONNEF'OY) et la mise en pratique de l'invention sera exposée en rvfsrence à ce procédé, De façon générale, le procédé de réalisation d'un conducteur coaxial selon la présente invention consiste à former en premier lieu au niveau d'une nappe de multi-couches uaconducteur de la largeur requise pour une paroi de conducteur externe de coaxial, & BR Quand de besoin, un conducteur de traversée pour liaison du conducteur interne à un conducteur extérieur au coaxial est l'objet d'une croissance complémentaire, simultanée à celle des conducteurs des parois latérales du coaxial, Pour exposer l'invention en son ditail, on se réfère aux figures jointes qui en représentent un exemple non limitatif de mise en pratique dont peuvent se déduire, sans plus, toutes variantes entrant dans le cadre de l'invention:- Les Figs.l à 14 montrent les étapes successives de formation d'un conducteur coaxial en multi-couches, Les Figs,15 à 19 reprennent certaines de ces étapes pour expliquer la formation complémentaire d'un conducteur de liaison au conducteur central du coaxial, passant au travers de la paroi supérieure du conducteur externe, et, La Fig0 20 montre une autre disposition possible pour un tel conducteur de liaison, Ces figures ne montrent que des vues en section droite car il est évident que chaque dépôt de croissance établi pour la formation du conducteur coaxial présente, dans la direction orthogonale au plan des coucpes, la longueur utile, non spécifique de l'invention, de ces dépôts en chacune des nappes, L'exemple considère qu'on part d'un substrat 1 dont la seule condition est de présenter une surface isolante; on pourrait tout aussi bien partir d'une couche diélectrique intermédiaire d'un multi-couches BLen entendu, pour la clarté des dessins, les dimensionnements relatifs entre largeur, hauteur et épaisseur ne sont pas respectés sur les dessins, Pour fixer les idées et alléger la description, on peut considérer que toute nappe conductrice peut avoir une épaisseur de l'ordre de 20 à 30 microns, ceci à titre purement illustratif;que le matériau conducteur utilisé est du cuivre et le matériau diélectrique est un matériau choisi dans le groupe constitué par les résines epoxy, les polyimides et les polysulfones, choix également donnés à simple titre illustratif. Exemple concerné applique une technique de croissance connue en elle-m#me, à savoir que, lorsqu'on veut faire croitre une couche conductrice sur un isolant, on procède au dép8t préalable d'une pellicule d'accrochage par voie chimique autocatalytique puis à un épaississement par voie électrolytique. Une pellicule d'accrochage est donc déposée en premier lieu en 2 sur le substrat 1, Fig.ls puis épaissie en 3 comme indiqué sur la Fig.2 à un emplacement défini par un masque de résist approprié déposé avant ltopération d'épaississement par dessus la pellicule Zv Puis, une partie centrale de la couche 3 étant protégée par un résist 4, Fi .3, l'épaississement est poursuivi pour la croissance de bords latéraux 5 surélevés vis à vis de la couche 3.Les dimensions ,éometriques des parties 3 et 5 sont éta- blies légèrement supérieures aux dimensions géométriques finalement désirées, #ig.4, dimensions finales obtenues par trempage du produit de la Fig.3, résiste enlevés, dans un agent de gravure du métal, perchlorure de fer par exemple pour le cuivre. -L'attaaue est poussée jusqu'à disparition de la pellicule 2 en sa partie non revetueedes couches 3 et 5, ce par quoi le produit, à ce stade, comprend une paroi de fond 3 avec des bords latérau-x surélevés 6. En fait, les épaisseurs des couches 3 et 5 ont été établies accrues de celle de la pellicule 2 et leurs largeurs accrues du double de cette épaisseur, d'où le résultat de la Fig,4, L'opération suivante consiste en un enrobage de la structure conductrice de la Fig.4 par un diélectrique.On peut, pour cela, déposer le diélectrique sous forme pâteuse et le durcir par élévation de température, ou presser à chaud une feuille d'un matériau thermodurcissable mais seulement gélifié au départ, choisi dans la famille de matériaux diélectriques récitée plus haut, cette opéra- tion assurant, pour une pression entre 10 et 100 kg/Cm à une température comprise entre 100 et 2000 C. environ selon le matériau, la penétration puis le durcissement in situ du matériau 7, Fig.5. On peut en variante effectuer une telle opération par injection du matériau dans un moule contenant le produit de la Fig.4, à une température appropriée. Après cette opération, il est en général nécessaire de procéder a une opération d'abrasionde la surface du diélectrique 7 pour enlever complètement la mince pellicule qui recouvre les surfaces des bords 6 et est indiquée en pointillé sur la Fig.5# Après quoi, Figes.6 à 8,.on répète les opérations pour "hausser" les parois latérales:- pellicule d'accrochage 8, épais sissement sélectif de la pellicule, trempage en solution d'attaque Toutefois et illustrativement à ce niveau, entre les dépits 9 destinés à la surélévation des bords latéraux, on dépose on mSme temps le Conducteur central du coaxial, bloc 10 sur la Fig.7. Après / 'attaque acide, la configuration est telle que Fig.8 bords latéraux surélevés en 11 et conducteur central formé et dimensionné en 120 L'enrobage des parties 11 et 12 par une couche diélectrique 13 est alors réalisé, Fig.9, puis un dépit électrolytique épaissit les parties ll, mais non le conducteur 12 Qui est alors protégé par un résist 14, pour le déptt proprement dit, 14 pour l'attaque acide des surépaisseurs 15 , ramenant ces dernières en 16, Fig.ll, à l'alignement des parois latérales du conducteur externe du coaxial.Une opération d'enrobage par couche diélectrique 17 est alors assurée, suivie du dépit de la pellicule conductrice d'accrochage 18 sur ce diélectrique et les surfaces exposées des parois latérales, Figs.12 et 13, le dépot de 18 étant lui-mdme suivi d'un épaississement conditionné pour former la paroi supérieure 19 du conducteur externe du coaxial, Fig.14. La formation du conducteur coaxial est ainsi terminée dans le multi-couches et, bien évidemment, tous autres conducteurs, tant plats que coaxiaux, ont pu être simultanément établis au cours des opérations précédentes, à partir du niveau du substrat 1. Si de besoin, une couche diélectrique sera déposée par dessus la paroi 19. Jusqu'à présent dans l'exposé, on supposait que toute connex- ion au conducteur central devait- être réalisée t'en bout", soit donc sur une tranche du circuit multi-couches à laquelle affleure le dit conducteur central~ Il peut cependant etre nécessaire que ce conducteur central soit connecté en un emplacement au moins, vraisemblablement en deux emplacements vers ses extramités, à d'autres conducteurs du multi-couches, soit d'un niveau supérieur soit d'un niveau intermédiaire vis à vis de la hauteur du coaxial, Pour connecter le conducteur central à un conducteur de niveau supérieur dans le multi-couches, tel que le conducteur 26 de la Fig.l9, on procède comme suit::- Figes.15 à 19, en un emplacement au moins du coaxial. Au stade représenté sur la Fig.ll, on forme, à cet emplacement du conducteur 12 et simultanément aux surélévations 16 des parois latérales, un plot 20, Fig.15; - à 11 étape suivante, ce plot est surélevé, en 21, Fig.l6 et la couche de paroi supérieure du coaxial est établie avec un trou entre des parties 22 de la paroi (ceci obtenu par une observe de résist déposée en cet emplacement lors de la formation de la dite paroi, on assure ensuite une houvelle croissance du plot, 23, Fig*17 puis l'enrobage de cette partie 23 dans Une couche diélectrique 24, sur laquelle on dépose la pellicule métallique d'accrochage 25, Fig.18, épaissie ensuite Jusqutà l'obtention du conducteur 26, Flgw ainsi relié au conducteur central 12 du coaxiale Lorsque le conducteur central doit etre relié à un conducteur de niveau intermédiaire du multi-couches, on réalise une sortie latérale 27 partant du conducteur 12 par un agencement d'opérations dont il est, en vue de ce qui précède, inutile de donner le détail. La sortie 27 passe à travers une ouverture de la paroi latérale du conducteur externe du coaxial, comme apparent et peut ensuite etre reliée à tout conducteur du multi-couches requis, directement ou par l'intermédiaire d'une connexion relais indiquée en pointillé, illustrativement, sur la Fig.20, et formée de la mbme manière que décrite pour la croissance de la connexion 20-21-23 des Figs.15 à 19, REVENDICATIONS. 1. - Procédé de réalisation d'un conducteur coaxial à section droite rectangulaire en circuit multi-couches, caractérisé en ce qu'on forme en un premier stade, sur une surface isolante plane, un conducteur allongé, de la largeur de paroi du conducteur externe du coaxial et d'une épaisseur d'au moins une couche, qu'on assure ensuite la croissance couche par couche de bords latéraux sur ce conducteur à la hauteur de la section droite du coaxial, chaque opération de croissance s'accompagnant d'un enrobage diélectrique des parties nouvellement formées de ces bords et qu'on. forme à la dite hauteur un second conducteur de même configuration que le premier pour constituer la paroi supérieure du con acteur externe du coaxial, une au moins des opérations de croissance intermédiaire ayant donné lieu à la formation supplémentai~ re à mi-hauteur d'un conducteur plat allongé et isolé des bords pour la constitution du condecteur central de ce coaxial0 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en un emplacement au moins du conducteur central, un conducteur de connexion de ce conducteur central à un conducteur externe est formé et subit une croissance concomitante à celle des bords du conducteur externe jusqu'à une partie dégagée de la paroi supé rieure de ce dernier, la croissance de ce conducteur de connexion étant ensuite poursuivie Jusqu'à une couche en laquelle est formé un conducteur plat extérieur dudit coaxiale 3. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en un emplacement au moins du conducteur central est formée une extension latérale passant à travers un dégagement d'une paroi latérale du conducteur externe pour connexion du conducteur central à un conducteur de multi-couches extérieur audit coaxial. 4. - Circuit multi-couches caractérisé en ce qu'il comporte au moins un conducteur coaxial formé selon la revendication 1 ou l'une des revendications 2 et 30 5. - Conducteur coaxial à section droite rectangulaire réalisé selon le procédé de la revendication 1 ou le procédé d'une des revendications 2 et 30