Brevet FR2214224A1 — publié le 19740809

l'invention concerne un procédé de fabrication de circuits à couches minces, notamment de câblages de faible résistance o#mique, de réseaux de résistances et de circuits à semiconducteurs, par attaque photochimique, procédé suivant lequel de minces couches métalliques sont déposées et structurées sur un substrat en étant reepectivement recouvegAes par une couche de laque photosensible,qui est ensuite recouverte par des masques structurés et éclairée, de sorte que les régions de la couche de laque qui ntont pas été éclairées au cours ou après le développement sont éliminées, les parties mises à nu résultantes de la couche se trouvant sous la laque étant éliminées par attaque chimique anodique ou sans courant, et la couve supérieure formant la l'couche de cåblage",qui est consti tuée par un métal noble. Actuellement de tels circuits sont fabriqués avec une forte densité d'éléments actifs et passifs. La bonne conductivite des métaux nobles permet d'obtenir un câblage possédant une faible résistance th mique. Si lton souhaite des câblages possédant une résistance particulièrement faible, il est nécessaire de renforcer galvaniquement la couche de métal noble Jusqutà 10 p ou plus.Ceci peut etre obtenu en renforçant toute la surface ou en renforçant uniquement les structures correspondant au cabrage. Dans le premier cas a la fois la couche de câblage et la couche de renforcement doivent titre attaquées chimiquement, tandis que dans le second cas seule la couche de câblage doit être attaquée chimiquement. mes agents d'attaque chimique idéaux sont ceux qui ont une forte action sélective, cte tv dire, ceux qui éliminent uniquement la couche souhaitée et n'attaquent pas toutes les autres couches. Cependant les potentiels de contact au niveau des surfaces limites des couches augmentent partiellerqent l'action sélective des agents d'attaque chimique, de sorte que les vitesses d'attaque chimique varient souvent treks fortement dans la région des surfaces limites.Ceci donne lieu aux inconvénients suivants : des combinaisons déterminées de couches, qui seraient intéressantes en soi en raison de leurs propriétés microélectroniques, ne peuvent pas etre utilisées car le matériau est attaqué sous sa surface, ce qui irodifie les propriétés électriques et mécaniques de açon icontrolable et les valeurs prévues de façon inadmissible, de sorte que par exemple des composants passifs dont les valeurs électriques dépendent fortement de paramètres géométriques, par exemple des résistances, des condensateurs, s'écartent souvent fortement de la valeur exigée. la présente invention se propose d'éviter ces attaques sous-jacentes qui sont source d'erreurs. Ceci est obtenu suivant l'invention grâce au fait que sous la couche supérieure en létal noble est disposée une couche intermédiaire ou couche de fixation présentant les propriétés suivantes a) Son potentiel de dissolution anodique dans l'électrolyte sélectionné est plus important que le potentiel de dissolution de la couche en métal noble. b) antre cette couche intermédiaire et la couche en mental noble, il n'apparat qu'un décalage négligeable du potentiel de contact. L'élimination par attaque chimique de la couche supérieure en métal noble est effectuée par voie anodique, la couche intermédiaire ou couche de fixation n'étant pas attaquée par l'électrolyte après 11 élimination totale des surfaces libres de la couche supérieure. Par conséquent, il n'apparaît aucune attaque chimique sous-jacente. L'attaque chimique de la couche intermédiaire ou couche de fixation s'effectue de#préférencesans courant l'aide d'un agent d'attaque chimique qui n'attaque pas le matériau de la diaire ou couche de fixation sera choisi de façon qu'il n'apparaisse que des décalages négligeables du potentiel de contact entre la couche supérieure et la couche de fixation, par conséquent, il n'apparat de nouveau pas d'attaques sous-jacentes. L'invention tient aussi compte des potentiels électro- chimiques. Il se révèle très avantageux que l'invention utilise simultanément l'effet connu en soi de 'électro-polissage. Si des structures déposées galvaniquerent servent de matériau. résistant à l'attaoue chimique, lors de l'oxygénation anodique les inégalités de la surface sont lissées étant donné que, par suite de la distorsion de champ, il apparaît dans l'électrolyte des zones appropriées pour la diffusion qui permettent un aplanissement rapide des inégalités. La pressente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode d'exécution particulier donné à titre d'exemple et représenté au dessin annexé dans lequel les figures 1 à 5 représentent les stades de fabrication d'un circuit à couches minces dans l'état actuel de la technique. Les figures 6 à 11 représentent les stades de fabrication d'un circuit à couches minces suivant l'invention. les figures 12-17 représentent les phases opératoires pour la fabrication d'un circuit -icro-ondes suivant la technique connue. les figures 18-25 représentent les phases opératoires pour la fabrication d'un circuit suivant l'invention. les figures 1 à 5 représentent la constitution d'un circuit à couches minces dans l'état actuel de la technique. Sur un substrat 1 sont vaporisées sous vide une couche 2 de Ni-Cr et-une couche 3 d'Au (fig. 1). La couche d'Au est recouverte d'une laque photosensible 4, éclairée avec interposition d'un masque et développée (fig. 2) ; les structures mises à nu dans la couche d'Au sont attaquées chimiquement sans courant (fig. 3) La laque photosensible est éliminée, ce qui fait que seuls les contacts d'Au 3 (fig. 4) demeurent sur la couche de Ni-Cr.A l'aide d'un nouveaurocessus d'attaque photochimique, on forme une structure de résistances, au moyen d'un nouveau asque, sur la couche de Ni-Ur et les zones de cette couche qui ne sont pas recouvertes sont éliminées par attaque chimique, ce qui fait que seules les résistances 2 dans la figure 5 demeu- rent. la distance u dans la figure 5 correspond a la profondeur de l'attaque chimique sous-jacente.. qui a lieu sur chaque bord. La longueur de la résistance 2 obtenue dans la figure 5 est augmentée de -2u, par rapport à la longueur exigée et la résistance obtenue est plus importante que celle qui avait été calculée. Exemple 1 les figures 6-11 représentent les differerltes étapes de fabrication d'un circuit suivant l'invention. Les deux praires phases opératoires correspondent à celles représentées dans les fig. 1 et 2, seule une couche intermédiaire 5 de Ti, de 0,2r d'épaisseur, étant vaporisée en slus sous un vide identique à celui utilisé pour le premier dépit. 'éli.Li--ation es surfaces libres de la couche d'Au est effectuée par voie anodique, dans un électrolyte neutre contenant 12g/l de K Au (CN2), ce qui évite les attaques sous-jacentes (fig. 8).Ensuite la couche intermédiaire de Ti est attaquée chimiquement sans courant, avec une solution aqueuse à 8 % de HF (fig. 9), la structure d'Au servant de matériau résistant à l'attaque chimique. Ni la couche de Ni-Cr ni la couche d'Au n'est attaquée par la solution attaquant le Di. Le potentiel de contact Ti/Ni- Cr ne provoque aucune attaque sous-jacente mesurable de la coche de Ti. On procède ensuite à l'attaque photochimique de la coucne de Ni-Cr (fig. 10). la longueur de la résistance 2 ne varie pas Par rapport a la longueur exigée (fig. 11). La technique utilisée couramment pour la fabrication d'un circuit micro-ondes à couches minces est représentée dans les figures 12-17. Une couche de Cr,2, possédant une épaisseur de 0,1 , puis une couche d'Au,3, possédant une épaisseur de 0,5 , sont vaporisées sous vide sur un substrat en céramique 1. (fig. 12). Une feuille de "Riston" est déposée sur la couche d'Au, éclairée avec interposition du masque déterminant la structure, et développée (fig. 13). La surface mise à nue est renforcée sur 10 (couche 3a) dans un bain d'Au galvanique acide (fig. 14). Après élimination de la feuille de "Riston" (fig.15) la couche d'Au 3 servant à l'établissement des contacts est attaquée chimiquement sans courant (fig. 16). Ensuite la couche de Or est attaquée chimiquement sans courant (fig 17). L'attaque sous-jacente de la couche d'Au 3 servant à l'établissement des contacts est inévitable, l'adhérence de la couche galvanique est diminuée, la surface de la couche d'Au est rugueuse et recouverte par un film d'oxyde. Exemple 2 les figures 18-23 représentent la fabrication d'un circuit micro-ondes à couches minces suivant le procédé de l'inven- tion. Un couche de Ti 5a, de 0,2 d'épaisseur, et une couche d'Au de 0,5 d'énaisseur, sont vaporisées sous vide sur un substrat en céramique 1 (fig. 18). Ensuite une feuille de "Riston" 4 de 12,5 dtépaisseur est déposée, éclairée et développée (fig. 19).La surface mise à nu est renforcée galvaniquement (couche 5a) sur 10 dans un bain, comme dans la technique courante (fig. 20). Après élimination de la feuille de "Riston" fig. 21), la couche d'Au 3 servant à l'établissemeut des contacts esb éliminée par voie anodique dans un bain alcalin de XCN (fig. 22). Ceci à pour effet secondaire de faire subir un électro-polissage à la structure galvanique. Ensuite, la couche de Ti, 5a est éliminée au moyen de l'agent d'attaque chimique mentionné dans l'exemple 1 (fig. 23).Le circuit obtenu présente des propriétés électriques étonnantes amans la gamme des très hautes fréquences (de l'ordre de 109Hz), il n'y a pas d'attaque sous-jacente, une technique de liaison sûre avec d'autres rroupes de composants est assurée en raison-de la surface d'Au pure, m8me lorsque l'on utilise les procédés de liaison par ultra-sons ou thermocompression. Exemple 3 le procédé pour fabriquer un circuit à couches minces suivant l'invention qui a été décrit dans l'exemple 1 est modifié par le fait que l'on utilise du Pd au lieu d'Au pour la couche métallique conductrice. Les couches de Ni-Or, Ti et Pd sont vaporisées sous vide sur un support en verre, un masque de laque photorésistive est applique sur la couche de Pd, et les zones non recouvertes par la laque photorésistive sont éliminées par voie anodique dans une solution d'EN03 titrée à 0,1n et contenant 6g/l de FeCI3. les autres #phases opératoires correspondent à celles de l'exemple 1. Dans ce cas aussi, aucune attaque sous-jacente mesurable des structures de contact et de la couche conductrice Pd ne peut etre determinée. REVENliCATIONS 1) Procédé de fabrication de circuits a couches minces, notamment de cablages de faible résistance -oklinique, de réseaux de résistances et de circuits à. semiconducteurs, par attaque photochimique, procède suivant lequel de nonces couches metalliques sont déposées et structurées sur un substrat, en étant respectivement recouvertes par une couche de laque photosensible, qui est ensuite recouverte par des masques structurés et éclairée de sorte que les régions de la couche de laque qui n'ont pas été éclairées au cours ou après le développemeilt sont éliminées, les parties mises a nu résultantes de la couche se trouvant sous la laque étant éliminées par attaque chimique anodique ou sans courant, et la couche supérieure formant la "couche de cablage",qui est constituée par un métal noble, caractérisé par le fait que sous la couche supérieure en métal noble est disposée une couche intermédiaire ou couche de fixation présentant les propriétés suivantes a) son potentiel de dissolution anodique dans l'électro- lyte sélectionné est plus important que le potentiel de dissolution de la couche en métal noble. b) entre cette couche intermédiaire et la couche en métal noble il ntapparait qu'un décalage négligeable du potentiel de contact. 2) Procédé suivant la revendication 1,caractérisé par le fait que l'élimination des parties de la couche métallique supérieure qui ne sont nas munies de laque photorésistive est effectuée par attaque chimique anodique, dans un électrolyte qui n'attaque pas cette couche en l'absence de courant. 3) Procédé suivant l'une des revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'élimination de la couche intermédiaire ou couche de fixation a lieu sans courant, dans un agent d'attaque chimique qui n'attaque pas la couche de métal noble. 4) procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les structures conductrices et les contacts ormes sont renforcés galvaniquement avant de traiter la couche par voie anodique. 5) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, iaractirisé par le rait que 1 uc---e de -étal nOD~e est en or et que la couche intermédiaire ou couche de fixation est en titane. 6) Procédé suivant la revendication S; caractérisé par le fait que la couche de métal noble est en palladium. 7) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6,. caractérisé par le fait que sous la couche intermédiaire ou couche de fixation, une ou plusieurs couches, permettant de réaliser des composants actifs ou passifs, sont vaporisées, pulvérisées ou déposées chimiquement, sur des substrats isolants ou semiconducteurs.