Brevet FR2488045A1 — publié le 19820205

La présente invention se rapporte à un procédé d'obtention d'inclusions électriquement conductrices dans des films minces et des éléments analogues, en particulier à partir de la sur- face extérieure de films minces obtenus par dépôt sous forme de couches à une température comprise entre 200 et 7000C, jusqu'à au moins une couche intérieure, de préférence une couche d'électrode, de façon à placer une certaine quantité de substance métallique sur cette couche intérieure dans chaque zone de pénétration désirée, avant la préparation de la couche suivante. Des inclusions ou des pénétrations, conductrices dans des films minces, sont nécessaires principalement dans des composants électroniques dans lesquels l'électricité doit être conduite à travers des films de passivation ou des films minces à plusieurs couches préparés à l'aide de la technique du film mince, jusqu'à des couches inférieures conductrices. Le procédé qui a été utilisé le plus souvent dans l'Art antérieur pour réaliser des inclusions ou pénétrations, est basé sur la technique de la gravure. Aux points de pénétration désirés (zones de contact), le film mince exposé au milieu de gravure par attaque corrosive (solutions chimiques d'attaque, plasma) est sélectivement attaqué en profondeur jusqu'au film conducteur inférieur désiré, tandîs que le reste de la surface qui est protégé par exemple par un produit photorésistant, est passif à l'action du produit d'attaque concerné. Un autre procédé couramment utilisé est la technique dite "de décollement", dans laquelle un film auxiliaire est formé dans la zone de pénétration, immédiatement sur le film conduc- teur, les couches supérieures de film mince étant formées sur ce film auxiliaire. La pénétration est ensuite obtenue par dissolution du film auxiliaire ou par grattage mécanique de celui-ci, de façon à le détacher, de sorte que les films minces déposés sur le film auxiliaire sont détachés en même temps. Le film conducteur se trouve ainsi dégagé, de sorte que le contact avec cette couche conductrice devient possible. Un problème que pDse la technique de gravure par attaque corrosive est représenté par la difficulté qu-'il y a à trouver les produits d'attaque sélectifs à chaque moment particulier, appropriés pour les différentes couches, afin que l'attaque s'arrête à la couche conductrice désirée. D'une manière géné- rale, un contrôle-très précis est nécessaire pour arrêter l'attaque exactement au moment voulu. En particulier, dans le cas de composants d'affichage de grande surface, il est difficile de protéger complètement la partie de la surface à l'extérieur des zones de contact de l'effet du produit d'attaque, car une protection photorésistante comporte toujours un grand nombre de points de défauts, à cause de la présence de particules de poussière, de facteurs perturbateurs, etc... A travers ces défauts, l'effet d'attaque peut atteindre une zone active non désirée de la surface d'affichage, ce qui a un effet préjudiciable sur le rendement et la qualité des composants à fabriquer. Une difficulté fréquente du procédé par "décollement" est représentée par la difficulté à trouver un film auxiliaire approprié qui supporte, sans subir de modification, les opérations ultérieures du procédé-de film mince. Il faut éga- lement noter que les films minces formés à des températures élevées sont en général denses et résistants, en sorte que les solvants ne peuvent pas agir sur les films auxiliaires qui sont restés au -dessous. Le résultat du décollement est fréquemment un écaillage dont les limites sont indéfinies et il est souvent difficile d'enlever complètement le film. D'autre part, à cause de leur degré de rugosité, les procédés mécaniques tels que meulage, grattage, ne sont, en général, pas utilisables. La présente invention a pour but d'éviter les divers inconvénients des techniques de l'Art antérieur mentionnés ci-dessus et de pourvoir à un procédé entièrement nouveau pour l'obtention d'inclusions ou de pénétrations électriquement conductrices dans des films minces. Le procédé qui fait l'objet.de la présente invention peut être appliqué, par exemple, à la fabrication de compo- sants d'affichage électroluminescent à film mince. Un tel composant d'affichage comprend une structure à film mince à plusieurs couches dans laquelle la pénétration conductrice doit être amenée à une couche conductrice supérieure, à travers une couche de passivation, et à une couche conductrice (transpa- rente) inférieure, à travers la couche de passivation et à travers des couches isolantes et semiconductrices. Le procédé conforme à la présente invention est basé sur le concept suivant lequel une certaine quantité d'un métal ou d'une substance métallique, de bas point de fusion mais de point d'ébullition élevé, est placée sur la zone de pénétration (zone de contact) avant l'exécution des films minces dont on veut réaliser la pénétration. Lorsque la for- mation du film mince a lieu à une température élevée à laquelle le métal reste à l'état fondu, les atomes (molécules) qui se heurtent contre la surface métallique ne peuvent pas former un film unifié car la surface fondue est en mouvement ther- mique puissant et elle reste proprement décapée. Le film mince se développe normalement sur le reste de la surface à condition que, à la température de formation, des atomes d'impu- retés ne s'évaporent pas du métal concerné, dans 1' environ- nement, à un degré gênant. Ceci est possible avec des métaux ayant un point d'ébullition élevé, c'est-à-dire Une faible tension de vapeur à la température de formation. Après les opérations de formation du film mince, on obtient une jonc- tion avec la couche conductrice désirée, transmise par le métal de contact à l'intérieur de la zone de contact. La matière du film mince projetée sur cette zone forme une cou- che de laitier dans la région limite du métal. Ailleurs, la couche conductrice est recouverte par une structure régu- lière de film mince. Aucune opération ultérieure n'est né- cessaire pour obtenir une pénétration. De façon plus spécifique, le procédé qui fait l'objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'il consis- te à utiliser une substance métallique dont le point de fusion est inférieur et dont le point d'ébullition est supérieur à la température de formation des couches, de sorte que la substance métallique, lorsqu'elle se trouve à l'état fondu, empêche la formation de couches au-dessus d'elle et, lorsqu'elle se solidifie, forme les inclusions ou péné- trations électriquement conductrices désirées. La présente invention permet d'obtenir des avantages notables. En particulier, le procédé conforme à l'invention supprime l'opération coûteuse et délicate de photolithogra- phie-gravure, dans le procédé de fabrication du composant, ce qui améliore le rendement et la qualité des composants. Dans son ensemble, le procédé ne comporte pas d'opérations délicates et ne nécessite aucun contrôle précis, contrairement aux procédés de gravure par attaque chimique. En outre, le.procédé est conçu en fonction des conditions pratiques de la produc- tion. Les inclusions de métal (points nodaux) obtenues grâce au procédé conforme à l'invention, forment en même temps des supports de contact tout prêts pour le câblage à l'exté- rieur du composant. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la descrip- tion qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère au dessin annexé dans lequel - la figure unique est une vue en coupe-transversale, partiel- lement schématique et à plus grande échelle que dans la réalité, d'une pénétration obtenue dans une structure de film mince à l'aide du procédé qui fait l'objet de la présente invention Dans le procédé décrit ci-après à titre d'exemple, les pénétrations conductrices nécessaires dans un composant d'af- fichage électroluminescent à film mince sont en indium (In). Dans la structure représentée sur le dessin, une certaine quantité d'indium métal 8 a été dosée dans la zone de contact 2', sur la surface d'un conducteur 2 en oxyde transparent indium-étain disposé sur un substrat en verre 1. Le point de fusion de l'indium est de 156,20C et les films minces 3 (A1203), 4 (ZnSMn), 5 (A1203) et 6 (oxyde indium-étain) déposés ont été traités à 5000C, dans un procédé du type par dépôt de vapeur chimique. L'indium métal 8 est alors fondu et, comme son point d'éLullition est élevé (2000C), sa tension de vapeur propre, à la température de travail, est inférieure à 10 torr. A partir de la surface de l'indium fondu 8, les matières for- mant les films minces sont rejetées dans la zone périphérique pour former une couche de laitier 7 tandis que la zone de contact reste dégagée. Du fait de la faible tension de vapeur de l'indium, les films en formation ne subissent aucun effet préjudiciable. La bonne adhérence de l'indium au film 2 d'oxyde indium-étain permet de maintenir le substrat 1 dans une posi- tion quelconque pendant le traitement. Après les opérations de formation des films minces, le contact avec la couche inférieure conductrice 2 d'oxyde indium-étain est transmis directement à travers l'indium métal, sans aucune opération ultérieure particulière. Après avoir constitué le film conducteur supérieur 6 d'oxyde indium- étain, l'indium métal est dosé sur les zones de contact du conducteur de surface 6 et la pénétration à travers la couche de passivation 9 en A1203, d'une épaisseur de 1 micron environ, à former dans les conditions décrites plus haut, est obtenue comme indiqué précédemment. Le procédé conforme à la présente.invention peut, bien entendu, être mis en oeuvre d'une façon différente de celle de l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. Ainsi, on peut utiliser des métaux qui ressemblent à l'indium.iet ortun bas point de fusion et un point d'ébullition élevé, tels que l'étain (Sn: fusion 231,90C; ébullition 22700C) et le gallium (Ga: fusion 29,80C; ébullition 22370C). Ils peuvent constituer des métaux de pénétration lorsque la température de développement du film mince dépasse 2320C, dans le cas o l'on utilise de l'étain, et 300C dans le cas o l'on utilise le gallium. En plus des films minces électroluminescents, le procédé conforme à la présente invention peut également être appliqué, par exemple, à des pénétrations à réaliser dans des films de Si3N4, etc....,utilisés dans des circuits intégrés. En principe, il est possible dans le cadre de la pré- sente invention, d'utiliser n'importe quelle substance métalli- que dont le point de fusion est inférieur et le point d'ébul- lition supérieur à la température de formation des couches de film à pénétrer. En pareils cas, divers alliages d'indium, d'étain et de gallium peuvent être envisagés, avec deux d'entre eux ou tous ensemble, ainsi que d'autres alliages métalliques. Sur la base des expérimentations réalisées par la De- manderesse, celle-ci a pu mettre en évidence que l'indium pur est la meilleure matière prise en elle-même, à cause de ses bonnes caractéristiques de pénétration. Lorsqu'on a testé des alliages d'indium et d'étain, on a obtenu de bons résultats avec des alliages dans lesquels la teneur en étain est, au plus, de l'ordre de 80 % en poids. L'utilisation d'étain est justifiée par les bonnes caractéristiques de soudage et le prix plus avantageux de ce métal. En outre, il faut noter que, au lieu de l'oxyde indium- étain cité dans l'exemple de mise en oeuvre, le dioxyde d'étain- antimoine (SnO2/Sb) ou tout autre composé métallique en général (:par exemple Au, Al, Cr ou Mo) peut également convenir pour la matière de la couche conductrice 2,2'. La matière métallique est placée sur la zone de péné- tration désirée, le plus avantageusement par évaporation à travers un masque ou, de façon connue en elle-même, par soudage. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'lêtre décrits de façon plus explicite; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée,de la pré- sente invention. REVEND ICAT IONS 1. Procédé pour l'obtention d'inclusions ou de péné- trations (8) électriquement conductrices dans des films minces (1 à 6, 9) et éléments équivalents, en particulier à partir de la surface extérieure de films minces (1 à 6,9) obtenus par dépôt sous forme de couches à une température comprise entre 200 et 700C, jusqu'à au moins une couche inté- rieure, de préférence une couche d'électrode (2,2') de façon à placer une certaine quantité de substance métallique sur ladite couche intérieure (2, 2') dans chaque zone de pénétration désirée, avant la préparation de la couche suivante (3), lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une substance métallique dont le point de fusion est inférieur et le point d'ébullition supérieur à la température de formation des couches (3 à 6,9) de sorte que la substance métallique, lorsqu'elle se trouve à l'état fondu, empêche la formation de couches (3 à 6,9) au- dessus d'elle et, lorsqu'elle se solidifie, forme les pénétrations électriquement conductrices désirées. 2. Procédé suivant la Revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme substance métallique, l'indium,l'étain ou le gallium. 3. Procédé suivant la Revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un alliage métallique comme substance métallique. 4. Procédé suivant la Revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise un alliage d'indium et d'étain. 5. Procédé suivant la Revendication 4, caractérisé en ce que la proportion d'étain dans l'alliage est au plus de % en poids. 6. Procédé suivant la Revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise un alliage d'étain et de gallium. 7. Procédé suivant la Revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise un alliage d'indium et de gallium. 8.Procédé suivant la Revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise un alliage d'indium, d'étain et de gallium. 9. Procédé suivant l'une quelconque des Revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la substance métallique est placée sur la zone de pénétration désirée, par évaporation à travers un masque. 10. Procédé suivant l'une quelconque des Revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que la substance métallique est placée sur la zone de pénétration désirée, par soudage d'une manière connue en elle-méme.