Brevet FR2542502A1 — publié le 19840914

1. La présente invention concerne un substrat ayant au moins une couche conductrice de câblage fin, qui est destiné au montage de circuitsà intégration à grande échelle utilisés dans les systèmes de traitement et de communication de données. Dans un substrat câblé monté avec des circuits à intégration à grande échelle pour utilisation dans des ordinateurs haute vitesse mis en oeuvre avec une concep- tion extrêmement dense, on peut utiliser de l'or et du cuivre comme couches conductrices de câblage de manière à maintenir à une valeur suffisamment faible les résis- tances électriques des couches conductrices En outre, on peut utiliser une résine de polyimide ayant une capacité d'isolement élevée et un faible coefficient diélectrique comme isolant entre les couches conductrices de câblage d'un substrat multicouche Cependant, une adhérence inadé- quate des couches isolantes en résine de polyimide et des couches conductrices constituées d'or ou de cuivre a ten- dance à provoquer leur décollement les unes par rapport aux autres avec comme résultat une détérioration sensible 2. des performances et de la fiabilité du circuit du subs- trat Pour éviter ces inconvénients, un article ayant pour titre "High Reliability Metallurgical Structure for Multilevel Substrate Wiring" de W B Archey et autres publié dans IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 24, n 12, mai 1982, p 6370 propose un substrat câblé ayant une couche en résine de polyimide dans laquelle sont formées des pellicules de chrome sur les surfaces d'une cou- che conductrice en cuivre, comme représenté dans la figu- re Cependant, les pellicules de chrome sont influencées de façon néfaste lorsqu'elles sont exposées à un environ- nement extérieur dans le processus de formation du conduc- teur de câblage et de la pellicule en résine de polyimide. Un objet de la présente invention est, par con- séquent, de prévoir un substrat comportant au moins une couche conductrice à câblage fin et exempt des incon- vénients cités ci-dessus Selon un aspect de la présente invention, on prévoit un substrat qui comprend: une pelli- cule constituée de chrome ou de titane formé sur la sur- face d'un substrat isolé mgme ou d'une couche isolante formée sur le substrat; une couche en or formée sur la pellicule constituée de chrome ou de titane; et une pelli- cule de palladium formée sur la couche d'or, d'o il ré- sulte la formation sur le substrat d'une fine couche con- ductrice de câblage. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les des- sins ci-joints dans lesquels: La figure 1 représente un premier mode de réali- sation de l'invention; La figure 2 représente un second mode de réali- sation de l'invention; et La figure 3 représente un troisième mode de réa- lisation de l'invention. Dans les dessins, des numéros de référence iden- 25425 A 2 3 o tiques représentent les mêmes éléments structurels. Une couche conductrice de cablage très fine et de faible résistivité, constituée essentiellement d'or ou de cui S Se, peut être formée en général en faisant appel à une technique de formation sélective de revêtement. Pour trouver un exemple spécifique d'utilisa- tion d'une telle technique, on se reportera au brevet des Etats-Unis d'Amérique nh 4 281 057 Dans cet exemple, une telle couche conductrice est formée avec une épais- seur de pellicule de cinq microns, une largeur de câblage de cinq microns et des intervalles de câblage de trois mi- crons chacun. On notera qu'une telle technique de formation sélective d'un revêtement a été utilisée pour former cha- que couche conductrice de câblage utilisée dans les modes de réalisation de la présente invention, décrits ci-après. En liaison avec la figure 1, un premier mode de réalisation comprend des couches conductrices de câ- blage 11 à 13 formées sur un substrat de céramique 10. Les couches 11 & 13 sont constituées d'une pellicule 11 en titane d'une épaisseur de 50 nm, d'une couche 12 revê- tue d'or d'une épaisseur de 5 microns et d'une couche 13 revêtue de palladium d'une épaisseur de 1 micron Les cou ches 11,12 et 13 sont formées en conformité avec une con- figuration de câblage donnée Les couches 11, 12 et 13 sont recouvertes d'un matériau de passivation 15 en résine de polyimide. Ainsi, dans le premier mode de réalisation de l'invention, la pellicule 11 en titane fournit une bonne adhérence au substrat 10 en céramique. En liaison avec la figure 2, un second mode de réalisation de l'invention comprend des couches conductri- ces de cêblage 11 à 13 et 22 qui sont-formées sur un subs- trat 10 en céramique Chacune des couches conductrices de câblage est constituée d'une pellicule 11 en titane d'une épaisseur de 50 nm, d'une pellicule 22 en palladium d'une épaisseur de 100 nm, d'une couche 12 revêtue d'or d'une épaisseur de 5 microns et d'une couche 13 revêtue de palladium d'une épaisseur de 1 micron Ces couches il à 13 et 22 sont recouvertes d'un matériau de passivation 15 en résine de polyimîde. La force de l'adhérence de la couche 15 en résine de polyimide sur la couche 13 revêtue de palladium n'est pas inférieure à 20 M Pa en termes de la limite a laquel- le l'exfoliation se produit dans un essai de tension oa une force de traction est appliquée dans une direction perpendiculaire à la surface des couches Cela signifié qu'on peut obtenir une résistance de l'adhérence beaucoup plus grande, par rapport à la limite correspondante qui ne dépasse-pas 5 M Pa que l'on a observée dans un test similaire d'une pellicule en résine de polyimide adhérant à une couche d'or. Dans le second mode de réalisation de l'inven- tion, la pellicule 11 en titane est utilisée pour obte- nir une résistance suffisante de l'adhérence au substrat. D'autre part, la pellicule 22 en palladium sert à facili- ter le revêtement de la pellicule de titane avec de l'or ainsi qu'àéviter la diffusion mutuelle du titane et de l'or. En liaison maintenant avec la figure 3, un troi- sième mode de réalisation de l'invention comprend de mul- tiples couches conductrices de câblage, entre lesquelles est appliquée de la résine de polyimide à des fins d'iso- lement Plus spécifiquement, il y a une première couche de câblage constituée d'une pellicule 31 de chrome, d'une pel- licule 32 de palladium, d'une couche 12 revêtue d'or, et d'une couche 34 revêtue de palladium qui est formée sur le substrat 10 en céramique Cette première couche est recouverte d'une première couche isolante 35 en résine de polyimide Sur la couche 35, se trouve une seconde couche 5. de câblage qui est constituée d'une pellicule 41 de chro- me, d'une pellicule 42 de palladium, d'une couche 43 revê- tue d'or, et d'une couche 44 revêtue de palladium La seconde et la première couche de câblage peuvent être connectées électriquement par l'intermédiaire d'un trou percé dans une partie de la première couche isolante 35. Une seconde couche isolante 45 en résine de polyimide est formée de manière à recouvrir la seconde couche de câblage Une troisième couche de câblage ayant une structure similaire aux autres couches de câblage est prévue sur la couche 45 La troisième couche de câ- blage est constituée d'une pellicule 51 en chrome, d'une pellicule 52 en palladium, d'une couche 53 revêtue d'or et d'une couche 54 revêtue de palladium. Dans le troisième mode de réalisation de la présente invention, la pellicule 31 en chrome assure une bonne adhérence au substrat 10 en céramique Pour la même raison que dans le second mode de réalisation de l'inven- tion, les pellicules de palladium 32, 42 et 52 sont for- mées entre les pellicules de chrome 31, 41 et 51, et les couches revêtues d'or 12, 43 et 53, respectivement Cette configuration donnée par les couches revêtues de palla- dium 34,44 et 54 donne une adhérence suffisante aux cou- ches 35,45 et 55 en résine de polyimide De plus, les pellicules en palladium 32, 42 et 52 protègent les cou- ches conductrices de câblage 12, 43 et 53 contre leur exposition à l'environnement hostile lors du processus de fabrication de la couche conductrice et des couches 35, et 55 en résine de polyimide. Dans le-troisième mode de réalisation, la couche en résine de polyimide est formée sur les premières couches conductrices, et d'autre part, les secondes cou- ches conductrices sont formées sur la couche de résine 35. La couche inférieure du second conducteur, qui est cons- titué de la pellicule en chrome 41 adhère bien à la cou- 6. che de résine 35. La préseftte, invention permet d'obtenir une adhé- rence suffisante entre les couches conductrices et la couche en résine de polylmide en formant la couche de palladium sur la surface de c&blage en or. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifica- tions qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATZQNS 1 Substrat constitué d'une première pellicule en métal ( 11) formée sur la, surface du substrat isolé même ( 10) ou d'une couche isolante formée sur le substrat isolé; une couche conductrice en or ( 12) formée sur la première pellicule en métal; et une première pellicule en palladium ( 13) formée sur la couche conductrice en or, d'o il résulte qu'une première couch conductrice fine de c R- blage ( 11, 12, 13) est formée sur le substrat. 2 Substrat selon la revendication 1, ou la première couche métallique ( 11) est en chrome ou en titane. 3 Substrat selon la revendication 2, o la première couche conductrice comprend en outre une seconde pellicule en palladium ( 22) formée entre la première cou- che métallique ( 11) et la couche conductrice en or ( 12). 4 Substrat selon la revendication 1, 2 ou 3, o un conducteur de câblage multicouche est formé en re- couvrant la première couche conductrice fine de câblage ( 11-13; 22) avec une couche isolante en résine de polyimi- de ( 15) et en formant en outre une seconde couche conduc- trice fine de câblage sur la couche isolante ( 10). Substrat selon la revendication 4, caracté- risé en ce que la seconde couche conductrice est constituée d'une seconde pellicule métallique ( 41) , d'une couche conductrice en or ( 43) et d'une couche en palladium ( 44), les couches étant placées dans cet ordre. 6 Substrat selon la revendication 5, o la se- conde pellicule métallique ( 41) est en chrome ou en titane.