Brevet FR2531270A1 — publié le 19840203

La présente invention concerne un nouveau procédé pour la réalisation de circuits intégrés pour des applications relatives à-la technique des micro-ondes ou hyperfréquences. On connait bien les avantages de l'intégration monolithique pour la réalisation de circuits hyperfréquences ou micro-ondes, par rapport à la solution hybride, plus classique. Parmi ces avantages on peut citer les suivants a) un plus grand degré de fiabilité, b) des dimensions et un poids énergiquement réduits, c) l'amélioration des performances résultant de l'effet diminué des élé- ments parasites, d) des procédés simplifiés et plus économiques pour rendre les composants homologues. La solution monolithique présente d'autre part par rapport à la solu- tion hybride quelques limitations qui sont les suivantes: A Un procédé très sophistiqué résultant de la nécessité de réaliser si- multanément des composants passifs avec une technologie (film mince) re- lativement simple et économique et des composants actifs (comme des tran- sistors à effet de champ, des diodes, etc) par une technologie de semi- conducteurs comme le Ga As, en soi relativement plus complexe, sophis- tiquée et couteuse En particulier, la réalisation des composants semi- conducteurs nécessite une capacité, des compétences et des équipements très couteux et normalement non disponibles dans les compagnies qui uti- lisent des composants et des circuits hyperfréquences. B = Comme le rendement de production des composants actifs est particu- lièrement faible, étant donné leurs propriétés critiques intrinséques, un circuit monolithique a un rendement de production d'autant plus bas qu'est important le nombre des composants actifs qu'il contient Il en résulte un rendement et un coût de procédé non acceptables avec des cir- cuits monolithiques contenant un grand nombre de composants actifs cri- tiques (en particulier, des transistors à effet de champ). C Dans les circuits intégrés monolithiques il n'est pas possible de ré- aliser un travail d'optimisation en insérant et en retirant divers com- posants actifs afin de sélectionner les composants les plus adaptés à un type donné de circuit. D Dans des circuits intégrés monolithiques, il n'est pas possible d'insérer des composants actifs réalisés avec des procédés technolo- giques sensiblement différents, ou des composants sélectionnés de façon ap- propriée. Le but de la présente invention est donc de dépasser les limitations indiquées ci-dessus en réalisant sous forme hybride avec une technologie sim- ple de film mince un circuit intégré qui aurait les mêmes caractéristiques qu'un circuit intégré monolithique analogue (grande fiabilité, poids analogue et dimensions, prestations identiques ou meilleures). En accord avec la présente invention, ce but est atteint sous la forme d'un procédé de fabrication qui prévoit tout d'abord la réalisation du cir- cuit passif par dépôt sur un substrat isolant ou semi-isolant et ensuite le positionnement et l'ancrage des composants actifs de circuit réalisés à part sur le circuit passif ainsi obtenu. A titre d'exemple, le procédé selon la présente invention peut com- prendre les étapes suivantes: dépôt et définition des électrodes des capacités par le dépôt de couches métalliques, par pulvêrisation (et procédé lithographique successif) sur un substrat semi -isolant (alumilie, arséniure de gallium ou saphir), ap- proprié à la technologie du film mince; dépôt et définition des couches di Ulectriques (Si O 2) desdites ca- pacités, également par pulvérisation ou phuoolithographie; dépôt et définition des inductances$ des résistances, des lignes de transmission, des interconnexions, et d'autres composants passifs au moyen de pulvérisation, croissance électrolytique et attaque ionique; positionnement des composants actifs (par exemple, transistors à effet de champ) en position de retournermnti sur les placettes correspon- dantes individualisées sur les métallisations du substrat; soudure par thermo-compression des composants actifs ou aussi sim- plement contact par pression dans le cas o 1 'interchangeabilité des compo- sants actifs est rendue nécessaire. La fixation est faite de manière à réduire à un niveau négligeable les éléments parasites associés au montage des composants actifs. Par rapport aux techniques actuellement en usage, le procédé selon la présente invention offre de nombreux avantages, parmi lesquels sont les suivants: A Des circuits intégrés à haute fiabilité de haut degré de reproductibité avec un effet minime des éléments parasites, B Des circuits intégrés réalisables avec une technologie classique simple à film mince avec des composants actifs soudés sous la forme de puces. De telles puces peuvent être acquises plutôt que fabriquées directement. C Des circuits intégrés hybrides de dimensions, poids et prestations compatibles avec ceux des circuits monolithiques au Ga As La possibilité de vérifier et de simuler les caractéristiques des circuits monolithiques. D La possibilité de sélectionner les composants actifs. E La possibilité d'insérer des composants actifs obtenus avec diverses technologies. F La possibilité de vérifier successivement le comportement des divers composants actifs en les soudant et ensuite en les dessoudant afin de choisir les composants optimaux pour ce circuit. G La possibilité de mesurer également les caractéristiques des compo- sants actifs sur le circuit dans lequel ils doivent ensuite être insérés. H La possibilité d'obtenir des prix de revient plus faibles et des ren- dements plus élevés par rapport aux circuits analogues réalisés sous forme monolithique Avec une sélection appropriée des composants actifs, il est en fait possible de faire en sorte que les rendements de fabrication soient li- mités seulement par le rendement de l 'opération de montage sur le circuit passif et non par le rendement de fabrication des mêemes composants actifs. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention résul- teront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation préférée de la présente invention donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan de dessus du circuit intégré; la figure 2 montre le schéma équivalent de ce circuit intégré. Le circuit intégré illustré à la figure 1 constitue un amplificateur -à deux étages de moyenne puissance dont le schéma équivalent est illus- tré à la figure 2. Comme on peut le voir de par cette dernière figure, il comprend, en plus d'une entrée I et d'une sortie U, deux transistors à effet de champ FET 1 et FET 2, en qualité de composants actifs, tandis que les compo- sants passifs sont constitués par des tracés de lignes LN 1-LN 4, par des in- ductances L 1-L 4 et par des capacités Ci-C 7 De façon plus précise, le tran- sistor FET 1 -a l'électrode de commande (grille) Gi reliée à l'entrée I par l'intermédiaire de la capacité Ci et la ligne LN 1 et les deux autres 253 1270 électrodes (source et drain) Sl et D 1 reliées à un conducteur de masse M, et par l'intermédiaire des lignes NL 2 et NL 3 et la capacité C 2, à l'élec- trode de commande G 2 du transistor FET 2 Les électrodes 52 et D 2 de ce der- nier sont à leur tour reliées à la masse et, à travers la capacité C 3, à la sortie U Des inductances et des capacités L 1-C 4, L 2-C 5, L 3-C 6, L 4-C 7 en série sont finalement interposées entre la masse et les électrodes des capacités C 1-C 3. Les Mimes composants actifs et passifs se retrouvent sous forme hybride dans le circuit intégré de la figure 1 Dans celui-ci, le circuit passif, en particulier, les composants passifs LN 1-LN 4, L 1-L 4, C 1-C 7, et la masse M. est obtenu par dépôt selon la technique du film mince sur un substrat semi- isolant SB, tandis que les composants actifs FET 1 et FET 2 illustrés schématiquement par une ligne en traits et points sont reliés électrique- ment et fixes mécaniquement dans des points appropriés dudit circuit passif. Plus précisément, le circuit passif fournit des contacts CG 1 et CG 2 par la liaison aux électrodes de commandes G 1 et G 2 des transistors FET 1 et FET 2, des contacts C 51 et SC 2, par la liaison aux électrodes 51 et 52 des mêmes transistors, et des contacts CD 1 et CD 2, par la liaison aux électrodes D 1 et DL desdits transistors. Selon le procédé de la présente invention, on réalise tout d'abord par dépbt le circuit passif, et ensuite, des composants actifs y sont superposés et fixes. 2531270 REVENDI CATI ONS 1 Procédé de fabrication sous forme hybride de circuits intégrés pour hyperfréquences, caractérisé en ce qu'on prévoit tout d'abord la réalisation du circuit passif par dépôt sur un substrat isolant ou semi- isolant, et ensuite, le positionnement et l'ancrage des composants ac- tifs de circuit,réalisés à part,sur le circuit passif ainsi obtenu. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) dépbt et définition des électrodes des capacités par le dépbt de couches métalliques par pulvérisation et procédé photolithographique successif; b) dépbt et définition des couches diélectriques desdites capacités par pulvérisation et photolithographie; c) positionnement des composants actifs en correspondance avec les points appropriés du circuit passif; d) fixation desdits composants actifs sur ledit circuit passif 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que cette fixa- tion est réalisée par soudure par thermocompression. 4 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que cette fixa- tion est réalisée par contact par pression.