Brevet FR2264893A1 — publié le 19751017

L'invention concerne des couches de résistance en nickel-phosphore sur un substrat constitué par de 11 oxyde d'aluminium fritté, et notamment des couches de résistance intégrées dans des configurations de commutation sur de l1 oxyde d'aluminium fritté, comme celles utilisées dans les circuits intégrés pour micro-ondes. Des couches de résistance en nickelphosphore appliquées sur des matériaux différents sont connues, entre autres d'un article de Emma L. Hebb "Microcircuitry by Chemical Deposition" dans Electrochemical Technology 1 (1963) pages 217 à 223. Après sensibilisation du substrat, qui est par exemple en verre, à 1'aide d'une solution de -chlorure stanneux, suivie d'un traitement avec une solution d'un sel d'un métal précieux, elles sont obtenues par réduction chimique avec de l'hypophosphite d'un sel de nickel en solution. Ce procédé ourla réalisation de résistances offre de grands avantages par rapport aux techniques qui utilisent la méthode d'application par évaporation ou par pulvérisation cathodique. Or, lors de l'élaboration de la présente invention, on a constaté que de telles couches de résistance sur un substrat en oxyde d'aluminium fritté, substrat qui est de préférence utilisé pour les circuits intégrés pour microondes, présentent des étalements inadmissiblement grands dans la valeur ohmique par carré sur une surface. On s'est effocé de pallier cet inconvénient par l'application d'une couche inter môdiaire. Une couche intermédiaire en une substance polymère présente le désavantage que le substrat muni de cette couche intérmédiaire et de la couche de résistance appliqué en Ni-P ne peut plus -être porté aux températures nécessaires pour l'application des composants semiconducteurs. Une autre possibilité connue est celle où une couche d'émail est utilisée comme couche intermédiaire.De telles couches présentent le désavantage o'af- fecter les propriétés diélectriques du substrat du fait qui est difficile d'appliquer ltémail sous forme d'une couche d'une épaisseur inférieure à Conformément à l'invention, une résistance en nickel-phosphore sur un substrat constitué par de l'oxyde d'aluminium fritté est caractérisée en ce qu'elle comprend une couche intermédiaire d'une épaisseur d'au maximum i C1 en dioxyde de titane polyeristallin. L'application de cette couche inter médiaire résulte d'un étalement notablement plus petit de la valeur ohmique par carré. C'est ainsi qu'une couche de résistance présentant une valeur de 50 ohms; par carré sans couche intermédiaire présente un étalement de 100 % sur un substrat d'une 2 superficie de 2,5 x 2,5 cm ; une telle couche munie d'une couche intermédiaire conforme a' à l'invention présente une valeur de 50 + 10 ohms par carré. Le dioxyde de titane s'applique de façon simple par pyrolyse d'un compose de titane décomposable par voie thermique, par projection du composé ou d'une solution sur la surface chaufffiedu-substrat. Des composés pouvant être utilisés â cet effet sont par exemple le tétrachlorure de titane ou les composés de titane organique, tels que l'acôthylacétonate de titane ou le titanate de butyle. De plus, le substrat peut être immergé dans une solution d'un composé de titane décomposable, par exemple une solution d'acétylacétonate de titane dans de l'iso- propanol, après quoi l'ensemble est porté à une température supérieure à la température de pyrolyse, par exemple à 500 C. Les résistances s'obtiennent par application d'une couche uniforme en nickels phosphore et en enlevant par décapage ensuite le matériau excédentaire à l'aide d'un 1,photorésist". Au besoin, on peut utiliser les propriétés photosensibles du dioxyde de titane ; la propriété du dioxyde de titane exposé étant de pouvoir libérer un métal précieux de ses sels sous forme de germes- sur le-squels se dépose le nickel- phosphore sans courant à partir d'une solution de nickelage. L'invention sera expliquée ci-après en détail à l'aide de quelques exemples. EXEMPLE 1 Une plaque en oxyde d'aluminium d'une pureté de 99,7% présentant une rugosité superficielle moyenne (Ra) de O,Oo à 0,12 m et des dimensions de 25 x 25 mm ainsi qu'une épaisseur de 635 , comme celle mise sur le marché par "Basic Ceramics Corporation" fut maintenue, pendant 10 secondes, dans un bain de NaOH porté à une température de 3000C, en vue d'obtenir une rugosité de structure très fine.Ensuite, la plaque fut rincée pendant 10 minutes dans de l'eau de ville courante chaude, puis pendant 2 minutes dans de lteau déminéralisée, ensuite pendant 5 minutes dans du HC1 l : 3 tout en l'exposant à des vibrations ultra-sonores, après quoi elle fut bouillie pendant 1 heure dans de l'acide chlorhydrique concentré et, finalement, pendant 2 minutes dans de l'eau déminéralisée courante. Ensuite, la plaque fut humectée par tirage d'une solution à 10 % d'acétylacétonate de titane dans de l'alcool isopropylique et chauffé dans flair pendant 5 minutes a 2250C et ensuite, pendant 5 minutes, à 5000C. - La couche en oxyde de titane ainsi obtenue présenta une épaisseur d'environ 0,02 . La plaque fut ensuite munie de germes en l'immergeant successivement dans les bains suivants : pendant 2 minutes dans une solution soumise à des vibrations ultra-sonores de 0,1 g de SnCl2. 2H20 + 0,1 ml de HCl concentré par litre, l minute dans de l'eau déminéralisée, 1 minute dans une solution soumise à des vibrations ultra-sonores de l g/1 de AgNO3, 1 minute dans de l'eau déminéralisée, l minute dans une solution soumise à des vibrations ultra-sonores contenant par litre 100 mg de PdC12 et 3,5 ml de HC1 concentré et l minute dans de l'étau déminéralisée courante. On applique une couche de résistance en NiP en chauffant la plaque d'abord pendant 20 secondes dans de l'eau déminéralisée à une température de 950C et en immergeant ensuite pendant 17 secondes dans un bain, porté à une température de 950C et ayant la composition suivante par litre 30 g de NiCl2. ÓH20 30 g de glycocol (acide aminoacétique) lO g de NaH2P02.HzO, (pH = 3,8) en la rinçant pendant 2 minutes dans de l'eau déminéralisée courante, puis en la séchant et en la chauffant pendant 5 minutes dans l'air à 2250C, en vue de stabiliser la valeur ohmique et d'obtenir son adhérence. On appliqua ensuite une configuration d'or à l'aide d'un vernis photosensible obtenable dans le commerce (par exemple Shipley AZ 1350 H), qui ùt ensuite exposé et développé suivant la configuration requise, activé pendant 2 à 5 minutes dans le susdit bain de nickelage sans courant à une température de 950C et galvanisé dans un bain de dorage conventionel contenant de l'aurigamme de potassium et de l'acide citrique. Ensuite, les résistance en NiP furent obtenues par enlèvement, par décapage, de la partie non désirée à l'aide du même vernis photosensible. L'un des trois bains de décapage suivants peuvent être utilisés a) HN03 l : 1 b)- 4 parties de H3P04- concentré l partie de HN03 concentré c) 30 parties de H2S04 concentré 15 parties de HN03 concentré 4 parties de HCI concentré 1 partie d'eau. Puis, le tout fut stabilisé par chauffage dans l'air pendant 4 heures à une température de 2750C. La figure l représente un circuit intégré pour micro-ondes ainsi réalisé. Les parties en or sont désignées par le chiffre de référence l, les résistances NiP par le chiffre 2. EXEMPLE 2 D'une façon entièrement analogue à celle décrite dans l'exemple l, on appliquera sur une plaque en Au203, 2- de dimensions 25 x 25 mm , une couche de résistance en NiP uniforme présentant une valeur ohmique moyenne de 52,7 ohms par carré. Sur cette-pl-aque, on mesura la valeur ohmique à 36 endroits uniformément répartis sur la surface la figure 2 en représente schéma- tiquement le résultat. Au-dessous des valeurs mentionnées sur la figure, l'indication suivante indique l'écart par rapport à la moyenne. 1 = écart ( å 10 % 2 = écart 3 = écart g à 40 % 4 = écart 8 à 40 % x = résistance interrompue. A titre comparatif, la figure 3 mentionne les valeurs d'une plaque nickelée d'une façon analogue à celle décrite dans l'exemple l mais ne présentant pas de couche intermédiaire en TiO . Les valeurs mentionnées rendent tout commentaire 2 superflu. REVENDICATION- Corps de résistance constitué par une couche de résistance en nickel-phosphore sur un matériau formant un substrat, -caractérisé en ce que ledit matériau est constitué par de l'oxyde d'aluminium fritté et comprend une couche intermédiaire d'une épaisseur d'au moins in en dioxyde de titane polycristallin.