Brevet FR2354633A1 — publié le 19780106

La présente invention concerne les procédés de placage de métaux utilisables notamment dans des circuits électriques et, plus particu lièrement, des procédés de placage de métaux tels que l'or, l'argent, le platine, le palladium, le cuivre, le nickel, le cobalt, etc., faisant appel à l'emploi d'un matériau sensible aux radiations pour définir la configuration du métal à plaquer. Un problème se pose lors du placage d'un métal sur un substrat en raison du fait que le matériau photorésistant ou autre matériau analogue utilisé tend à se soulever le long des bords du substrat par suite de réactions chimiques ou de la pression mécanique exercée sur les parois dudit matériau par le métal pendant l'opération de placage, le métal pouvant de ce fait s'étendre au-delà des limites initialement définies par la configuration du matériau photorésistant (placage latéral ou sous-jacent). Ce phénomène est décrit par Kenneth B. Newby, des Bell Telephone Laboratories, dans un document intitulé: "Selective Gold Plating on Pt and Pd substrates", paru dans le compte rendu du quatrième Symposium relatif au placage dans l'industrie électronique, 1973, pages 225 à 241.Selon cet auteur, l'emploi d'un bain spécial, combine avec l'oxydation de la couche sous-jacente, permettrait de faire adhérer le matériau photorésistant au substrat. Cela n'est pas souhaitable car il en résulterait 1) une mauvaise conductivité électrique (les oxydes étant de mauvais conducteurs); 2) une ruguosité supérieure à celle que d'autres bains permettent d'obtenir; et 3) une adhérence médiocre (étant donné que les oxydes donnent à la longue une adhérence plus médiocre sous l'or ou autre matériau plaqué). On a utilisé dans l'art antérieur (par exemple on pourra se référer au brevet des E.U.A No. 3 635 774) plusieurs couches de différents types de matériau photorésistant aux fins de la préparation de dispositifs semi-conducteurs, mais cette technique ne s'applique pas au placage des 'métaux puisqu'elle concerne des substrats en silicium, sans aucune couche métallique sous-jacente, et ne tient pas compte du problème posé par l'adhérence du matériau photorésistant à un métal. Plus précisément, cette technique connue s'applique simplement au problème posé par l'affouillement ou décapage latéral lorsque du SiO est décapé au-dessous d'une autre couche de SiO2. La solution consistait à disposer une couche de Si3N4 entre le matériau photorésistant et le SiO2. Le procédé de la présente invention permet de plaquerun métal sur un substrat suivant une configuration définie de préférence au moyen d'un masque constitué, par exemple, par un matériau sensible aux radiations tel qu'un matériau photorésistant ou un matériau sensible aux rayons X ou à un faisceau d'électrons, le substrat étant recouvert d'une couche adhérente électriquement conductrice et d'une couche conductrice déposée par placage cathodique conformément aux étapes suivantes selon lesquelles on doit: a) recouvrir la couche conductrice déposée par placage d'une mince couche d'un matériau non placable qui adhère fortement à l'autre couche; b) effectuer un masquage, en déposant de préférence le matériau photorésistant ou autre matériau analogue sur la couche plaquée; c) procéder ensuite de préférence à l'exposition, au développement et au percement d'ouvertures dans ledit masque; d) retirer le matériau non placable exposée par l'intermédiaire des ouvertures pratiquées dans le masque; et e) plaquer le matériau sur les parties de la couche de placage ainsi exposées. On peut éventuellement procéder aux étapes ultérieures ci-après: f) retirer les parties restantes du matériau constituant le masque en utilisant des moyens classiques; g) retirer la couche diélectrique mince qui se trouve au dessous du masque en utilisant les mêmes moyens ou des moyens analogues, par exemple en retirant le matériau desdites ouvertures; et h) retirer enfin l'excédent de la couche conductrice déposée par placage cathodique ainsi que la couche adhérente qui se trouve au-dessous de celle-ci, en utilisant un procédé de décapage par pulvérisation ou tout autre procédé de décapage analogue. L'un des objets de la présente invention est donc de résoudre le problème posé par le placage latéral du matériau photorésistant lors de l'opération de placage effectuée au travers des ouvertures pratiques dans des configurations développées du matériau photorésistant. 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. La figure 1 est une vue en coupe d'un substrat recouvert d'une couche adhérente, d'une couche métallique et d'une couche d'un matériau non placable. La figure 2 représente le dispositif de la figure 1 recouvert d'une couche d'un matériau photorésistant qui a été exposé et développé. La figure 3 représente le dispositif de la figure 2 après retrait de certaines parties de la couche de matériau non placable. La figure 4 montre le résultat d'une opération d'electro-placage effectuée sur la configuration métallique exposée du dispositif de la figure 3. La figure 5 montre le dispositif de la figure 4 après retrait du matériau photorés i stant. La figure 6 représente le dispositif de la figure 5 après le retrait des parties de la couche métallique et de la couche adhérente qui n'étaient pas recouvertes du métal déposé par electro-placage. Le présent procédé permet de supprimer le placage latéral de l'or qui se produit en présence d'un matériau sensible aux radiations tel que le matériau photorésistant positif commercialisé sous l'appellation Shipley AZ 1350H ou 135ou, ou d'un matériau sensible aux rayons X ou à un faisceau d'électrons.Le substrat 10 de la figure 1, qui peut être en verre, en SiO2, etc. , est recouvert d'une couche adhérente 11 en Cr,# Ti, Ta, Nb, AI, Hf, etc. , d'une épaisseur variant entre 100 et 1000 A, d'une couche métallique 12 servant de base en Au, Pt, Pd, Ni, Co ou Cu, susceptible d'être déposée électrolytiquement et deposee par placage cathodique et d'une épaisseur variant entre 100 et 2000 A, puis d'une couche 13 d'une épaisseur d'environ 450 A et d'un des matériaux suivants: verre de Schott, SiO2, Si3N4, A1203, SiO, silicate organique déposé par centrifugation, polyiiêre ou autre matériau diélectrique analogue ou tout autre matériau non placable. La couche 13 est recouverte d'une couche de matériau photo-résistant 16 qui est ensuite exposée aux radiations définies par un masque ou autre dispositif et développée de manière à obtenir des trous ou ouvertures 14. D'autres matériaux analogues peuvent être employés pour constituer la couche 16. Les parties de la couche non placable 13 qui se trouvent dans les trous 14 sont retirées par décapage ou autre procédé analogue dans les réglons exposées 15 de la figure 2, comme on peut le voir en 25 sur la figure 3.Le décapage doit de préférence être effectué de façon différentielle dans un plasma de trichlorotrifluoroéthane (TCTFE), tel le Fréon (marque déposée de la société DuPont de Nenours) ou de TCTFE et d'oxygène afin de retirer le verre de Schott, le SiO2 ou autre matériau diélectrique, ou dans un plasma de tout autre gaz permettant de retirer franchement la couche diélectrique adhérente intermédiaire sans déformer ou endommager la configuration réalisée dans le matériau photorésistant. Le décapage peut aussi être effectué par des moyens chimiques, ou par fraisage ionique ou encore par pulvérisation inverse. Comme le montre la figure 3, le matériau non placable 13 ne subsiste après le décapage qu'au-dessous du matériau photorésistant 16, si bien qu'une operation de placage peut être effectuée dans les régions 25 de la couche 12, mais non dans les parties de celle-ci que recouvre encore le matériau 13, même si le matériau 16 se soulève et que la solution de placage s'infiltre au-dessous de lui. Le placage latéral précédemment causé par le soulèvement du matériau photorésistant 16 est donc supprimé, de même que les problèmes posés par la perte de matériau photorésistant et dus à une adhérence médiocre ou marginale puisque le matériau 13 reste en place. Sur la figure 4, de l'Au, du Cu, du Ni, du Ni-Fe, du Pt, du Pd ou un alliage quelconque de l'un de ces métaux et de tout autre métal ou élément placable 17 est plaque sur les parties de la couche 12 qui sont exposées par l'intermédiaire des trous 14 dans les régions 25. Sur la figure 5, le matériau photorésistant 16 a été retiré au moyen d'un solvant approprié pour exposer le matériau 13 restant. Ce dernier est ensuite retiré par décapage supplémentaire effectué au moyen d'un plasma, par pulvérisation ou par tout autre moyen approprié permettant d'attaquer de façon sélective ou différentielle le matériau 13 sans endommager de façon importante la configuration métallique 17 déposee-par électroplacage, la. couche 12 qui se trouve au-dessous de la configuration 17 ou la couche métallique adhérente 11.Cette étape est suivie du retrait des parties exposées de la couche 12 au moyen d'un procédé de décapage par pulvérisation, de décapage chimique, d'anodisation, etc. , et de celles de la couche 11, ce qui permet d'obtenir l'ensemble représenté sur la figure 6. Le présent procédé tire parti du-fait qu'une mince couché d'un diélectrique tel que du verre, un polymère, un silicate organique ou autre matériau analogue adhère mieux à la couche formée par placage cathodique, ce qui supprime le problème posé par le soulèvement du matériau photorésistant qui se produit en cours de placage et qui peut être dû à la mauvaise adhérence de celui-ci, au fait qu'il est attaqué par la solution de placage ou à d'autres phénomènes analogues. Dans le cas de dispositifs de faibles dimensions, les problèmes d'adhérence présentent un caractère de plus en plus critique. Le procédé de la présente invention peut donc être utilement employé pour obtenir des interconnexions assurées au moyen de conducteurs en or sans soulèvement, dans le cas de dispositifs semi-conducteurs et d'autres dispositifs micro-électroniques ainsi que dans le cas de dispositifs à bulles magnétiques et autres dispositifs magnétiques. 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 réaliser des configurations métalliques sur un substrat isolant, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) formation d'une couche de placage, c'est-à-dire susceptible d'être plaquée électrolytiquement, sur un substrat isolant, b) dépôt sur la couche de placage d'une mince couche d'un matériau non placable, c) formation d'un masque selon une configuration désirée sur la couche de matériau non placable, d) élimination des parties exposées de la couche non placable afin d'exposer les surfaces correspondantes de ladite couche de placage, et e) formation d'un dépôt métallique par électroplacage sur les surfaces exposées de ladite couche de placage. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce-que ladite couche de placage est maintenue sur le substrat au moyen d'une couche adhérente. 3.- Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'on procède en outre à l'étape suivante: élimination du masque et des parties sous-jacentes des couches non placables, placables et adhérentes pour laisser une configuration conductrice désirée à la surface du substrat. 4.- Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que ledit matériau non placable est un matériau diélectrique. 5.- Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit matériau diélectrique peut être constitue par du SiO2, du SiO, du Si3N4, de l'Al203, un silicate organique déposé par centrifugation ou un polymère. 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ladite couche de placage peut être constituée par du Cr, du Ti, du Ta, du Nb, de l'Ai ou du Hf. 7.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérise en ce que le film plaqué sur ladite couche de placage peut être constitué par l'un des matériaux suivants: Au, Cu, Ni, Ni-Fe, Pt, Pd, ou par des alliages de ces derniers avec d'autres métaux placables.