Brevet FR2571894A1 — publié le 19860418

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un circuit multi-couches qui comporte des couches alternées de motifs conducteurs et de matériau isolant. On connaît dans l'art divers procédés de fabrication de circuits multi-couches. De tels procédés font appel aux techniques de photolithographie pour la formation de motifs conducteurs ayant une haute densité et présentant des lignes très minces ou fines. Un exemple d'un tel procédé est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 791 858. Dans le procédé décrit, on utilise des opérations sélectives de revê- tement et d'attaque pour former le motif conducteur dans chaque couche. Tout d'abord, on forme une couche très fine de matériau conducteur de l'électricité sur un substrat isolant. On applique une réserve au matériau conducteur et l'expose et la développe sélectivement laissant le fin matériau conducteur mis à nu suivant le motif désiré. On utilise alors une technique de revêtement pour construire les conducteurs sur la fine pellicule là où celleci est mise à nu. On enlève la réserve restante, et plonge momentanément le substrat dans un agent d'attaque acide de manière à enlever le matériau conducteur de la fine pellicule qui n'a pas été recouvert par le métal de revêtement. Un inconvénient de ce procédé est que, lorsque le matériau conducteur est enlevé en faisant appel à un procédé d'attaque, il se produit une gravure sous-jacente qui enlève non seulement le matériau conducteur mais également le métal de revêtement. Il en résulte qu'il est difficile d'obtenir un motif conducteur très fin. Par exemple, il est difficile d'obtenir des lignes de conducteurs ayant une épaisseur de 30 um ou moins. Les couches isolantes d'un circuit multi-couches sont généralement en matière minérale, constituée principalement d'un élément en verre-céramique. Il est nécessaire de former des trous de transit dans la couche isolante en verre-céramique et cette opération est classiquement exécutee par attaque du matériau isolant après définition par photolithographie des parties devant être attaquées. Le procédé nécessite un nombre d'étapes relativement important et utilise un acide fort, tel que l'acide fluorhydrique-comme agent d'attaque acide. Dans la formation d'un circuit ayant une combinaison de couches conductrices et de couches isolantes, on doit veiller à ce que l'agent d'attaque acide servant à former la couche conductrice n'érode pas la couche isolante et que l'agent d'attaque acide destiné à former la couche isolante n'érode pas la couche conductrice. Ces problèmes ont un impact sur les motifs qu'on peut obtenir dans le circuit multi-couches, et peuvent se traduire par une détérioration de la qualité des matériaux. Par conséquent, la présente invention a pour objet un procédé qui comporte moins d'étapes que dans l'art antérieur pour la fabrication d'un circuit multi-couches ayant un motif de lignes fines de haute densité. La présente invention a pour autre objet un procédé de fabrication d'un circuit multi-couches ne souffrant pas des limitations imposées par l'utilisation d'agents d'attaque acides. Selon la présente invention, on prévoit un procédé de fabrication qui lamine des couches conductrices et isolantes, en alternance, pour un circuit multi-couches. Au moins une couche constituée d'une fine pellicule métallique est formée sur un substrat, et par photolithographie on expose un motif désiré de la fine pellicule. Le motif désiré est établi par dépôt électrolytique d'or sur son dessus. On chauffe alors suffisamment le dispositif pour oxyder la fine couche non revêtue et provoquer l'alliage de la fine pellicule et de l'or dans les zones du motif. Ensuite, on répand une pâte isolante sensible à la lumière sur le dispositif afin de créer une couche isolante comportant de fins trous de transit. La pâte comporte un liant organique et un matériau sensible à la lumière, ainsi qu'un matériau isolant minéral en verre-céramique. Les trous de transit sont définis et enlevés par photolithographie. On chauffe la couche restante suffisamment pour enlever le matériau organique et sensible à la lumière, laissant la couche isolante. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels Les figures lA à IL illustrent les étapes d'un procédé de fabrication d'un circuit multi-couches selon la présente invention. En liaison avec la figure 1A, un substrat 1 isolant résistant à la chaleur, en céramique ou analogue, est revêtu d'une fine pellicule d'un matériau conducteur de l'électricité. Le matériau doit être un matériau qu'il est facile de déposer et qui puisse servir de base pour un revêtement électrolytique ultérieur. Dans un exemple préféré, la fine pellicule est constituée d'une couche de titane 2 et de palladium 3. Ces couches peuvent être déposées par pulvérisation ou évaporation sous vide. La plage d'épaisseur de la couche 2 constituée d'une fine pellicule de titane est comprise entre 50 nm et 200 nm, et la plage d'épaisseur du palladium est également comprise entre 50 et 200 nm. En liaison avec la figure IB, une réserve 4 est appliquée sur la totalité de la surface de la fine pellicule métallique 3 par revêtement par rotation. Après ce revêtement, on pré-cuit la réserve 4. Une réserve ayant la préférence est la réserve dite "0FPR" qui est un produit commercialisé par la société dite Tokyo Ouka Company. La réserve OFPR est constituée d'une diazide de quinone, par exemple l'ester de l'acide 2-diazo-l-naphtol-5-sultonique, qui est une résine de phénol soluble dans une substance alcaline dans un solvant organique. L'épaisseur de la réserve 4 est de préférence d'environ 6 pm.Ensuite, on expose sélectivement la réserve à la lumière au moyen d'un masque en verre (non représenté dans les figures) et on développe la réserve exposée par un révélateur et enlève la réserve de sorte que le motif donné par la réserve 4 est complet En liaison avec la figure lC, un matériau conducteur 5, tel que l'or, est ajouté à la partie exposée de la fine pellicule métallique 3. Le dépôt de métal s1 effectue de préférence par revêtement électrolytique, avec la fine pellicule de palladium 3 servant d'électrode pendant le revêtement de sorte que toutes les surfaces non couvertes par la réserve sont établies simultanément. L'épaisseur du matériau conducteur 5 est de préférence environ 5 vm. En liaison avec la figure lD, la réserve restante 4 est enlevée en utilisant une exfoliation, par exemple de la méthylethylcétone, de sorte que des parties de la fine pellicule, non couvertes par l'or 5 sont exposées. La dernière étape peut être omise car la réserve 4 sera consummée dans l'étape de frittage décrite ci-après. Cependant, on préfère procéder d'abord à un enlèvement de manière à éviter l'effet néfaste d'un four sale ou de gaz d'échappement denses. On chauffe le dispositif sous atmosphère d'oxygène (par exemple de l'air) à une température de 8500C - 10000C et une durée d'au moins 5 minutes de manière à oxyder et fritter les pellicules 2 et 3 et former une couche isolante 6. De préférence, la température et la durée sont, respectivement, de 9000C et lO minutes, mais toute température et toute durée permettant d'obtenir l'oxydation de la fine pellicule et l'alliage du motif conducteur conviennent. Cela se traduit par l'isolement électrique les unes des autres des parties non connectées de motif conducteur. L'étape de chauffage peut également provoquer la formation d'un alliage d'or, de palladium et de titane par l'ors le palladium et le titane des zones du motif. Ainsi, un motif conducteur 7 est formé par revêtement sélectif sans utilisation d'un agent d'attaque acide, de sorte que la largeur des lignes du motif 7 est fonction du caractère de la réserve 4 et non pas de la nécessité de supporter la sous-gravure par l'agent d'attaque. Dans le cas préféré où on utilise la réserve "OFPR", on peut former des lignes aussi fines que 15 vm. En liaison avec la figure 1F, on applique une pâte isolante 8, sensible à la lumière, comportant un matériau minéral en verre-céramique, un liant organique, et un élément sensible à la lumière, sur le dispositif comprenant le motif 7 et la couche isolante 6 par impression au cadre et séchage à une température de 850C à 100 0C pendant une durée de 10 à 20 minutes. On définit des trous de transit dans la pâte 8 en exposant cette pâte à la lumière via un masque de verre (non représenté dans les figures). En liaison avec la figure 1G, lorsque la pâte 8 est développée, les parties non durcies de la pâte isolante 8 sont dissoutes par le révélateur et enlevées. Il en résulte que dans les parties correspondant aux parties non durcies, des trous de transit 9 se trouvent formés. A ce moment là, comme la pâte isolante 8 comporte non seulement le matériau isolant minéral en verre-céramique, mais également le lien organique et l'élément sensible à la lumière, la pâte 8 ne forme pas encore une couche isolante. En liaison avec la figure 1H, la pâte isolante 8 est chauffée suffisamment pour brûler le liant organique et l'élément sensible à la lumière et pour cuire et fritter le matériau isolant en verre-céramique pour donner une couche isolante. Les conditions souhaitables de chauffage sont une température comprise entre 8500C et l0000C et une durée d'au moins 5 minutes, alors qu'on préfère une température de 9000C et une durée de 10 minutes. Par conséquent, une couche minérale isolante comportant des trous de transit bien définis se trouve formée sans attaque à l'acide. La pâte isolante, sensible à la lumière ayant la préférence est la pâte dite "NTP" qui est un produit vendu par la société dite Tokyo Ouka Company. En utilisant la pâte NTP, on peut former de fins trous de transit ayant un diamètre de 50 pm. La pâte isolante sensible à la lumière, oxydable, est par exemple un mélange de poudre minérale, par exemple de poudre de verre ou d'alumine, dans un liant organique constitué d'une résine et d'un sensibilisateur à la lumière. Le liant peut être, par exemple, un polymère d'acide méthacrylique de méthyle, et le sensibilisateur, par exemple, un acide diacrylique de tétrabutylanthraquinone ou de polyéthylèneglycol. Le rapport en poids entre la poudre minérale et le liant organique est typiquement 60/40. Le révelateur préféré est le l-l-l-trichloroéthane qui est largement utilisé dans des opérations de lavage et n'a pas d'effet néfaste sur la pellicule métallique et le substrat en céramique.De plus, comme le l-l-l-trichloroéthane est inflammable,il est d'un emploi facile. La couche conductrice 7 et la couche isolante 10 sont formées par les étapes décrites ci-dessus. Ces étapes peuvent être répétées de manière à former un circuit multicouches. Plus précisément, en liaison avec la figure 1I, on forme une fine pellicule 12 en titane et une fine pellicule 13 en palladium sur la couche isolante minérale 10 et sur des parties des conducteurs 7 par l'intermédiaire des trous de transit 9, la plage d'épaisseur de chacune des pellicules 12 et 13 étant comprise entre 50 nm et 200 nm. Ensuite, on forme un motif conducteur désiré 15 en or en suivant le même procédé que celui décrit précédemment en liaison avec les figures 1B à 1D. En liaison avec la figure 1J, on chauffe le dispositif comme décrit précédemment de manière à cuire et fritter la fine pellicule 12 en titane et la fine pellicule 13 enpalladium, et les transformer en couche isolante 16. Il en résulte que le motif 15 est constitué d'un alliage d'or, car l'or, le titane et le palladium se répandent les uns dans les autres pendant l'opération de chauffage. En liaison avec la figure lK, on applique une pâte isolante 18 sensible à la lumière du type décrit ci-dessus sur le motif conducteur 17 et la couche isolante 16, et la seche à une tempéarture comprise entre 850C et 1000C pendant une durée de 10 à 20 minutes.Des trous de transit 19 sont formés par exposition à la lumière via un masque de verre et développement des parties désirées de la pâte 18. En liaison avec la figure 1L, on forme une couche isolante minérale 20 en brûlant la pâte isolante 18 à une température comprise entre 8500C et 10000C pendant une durée d'au moins 10 minutes. Dans le procédé de fabrication venant d'être décrit, le motif conducteur est formé par revêtement sélectif sans utilisation d'agent d'attaque acide, de sorte qu'on peut obtenir un motif conducteur plus fin. De plus, on forme la couche isolante en utilisant une pâte isolante sensible A la lumière, de sorte qu'on forme facilement des trous de transit ayant un diamètre plus petit. De plus, comme le procédé de fabrication comporte des étapes de formation de couches conductrices et isolantes sans utilisation d'agent d'attaque acide, il n'y a pas de limitation de structure dans les couches multiples et aucune détérioration de caractère spécifique en matière de qualité. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de 11 art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de formation d'un circuit multi-couches du type comportant au moins un motif conducteur (7) sur un substrat (1) et au moins une couche isolante (6) au-dessus avec des trous de transit sélectionnés (9) qui s'étendent jusqu'au motif conducteur,caractérisé en ce qu'il consiste (a) déposer une fine pellicule métallique (2, 3) sur un substrat; (b) établir un motif (7) de matériau conducteur sur la fine pellicule métallique, (c) chauffer le substrat (1) avec la fine pellicule métallique et le motif conducteur pendant une durée suf-. fisante à une température suffisante pour oxyder et fritter les parties de la fine pellicule métallique non recouvertes par le motif conducteur et allier le matériau du motif conducteur avec la fine pellicule métallique située au-dessous; (d) déposer une pâte (8) sensible à la lumière comportant un liant organique et un isolant en verre-céramique sur le dispositif formé lors de l'étape mentionnée en dernier; (e) ouvrir des trous de transit (9) dans la pâte; et (f) chauffer le dispositif pendant une durée suffisante à une température suffisante de manière à brûler le liant organique et cuire et fritter l'isolant en verre-céramique. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de dépôt de la fine pellicule métallique comprend le dépôt d'une fine couche de titane (2) sur le substrat, opération qu'on fait suivre du dépôt d'une fine couche de palladium (3) sur la fine couche de titane. 3 - Procédé selon la revendication 2,caractérisé en ce que chacune des couches en titane (2) et palladium (3) est déposée suivant une épaisseur comprise entre 50 nm et 200 nm. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fine couche est déposée par pulvérisation. 5 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fine couche est déposée par évaporation sous vide. 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'établissement comprend (a) la formation par photolithographie d'un masque en réserve (4) sur la fine pellicule métallique de manière à exposer des surfaces de la pellicule correspondant au motif conducteur désiré, et (b) le revêtement électrolytique avec un conducteur métallique (5) de la fine pellicule métallique exposée. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le conducteur métallique est l'or. 8 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape d'établissement comprend (a) la formation par photolithographie d'un masque en réserve sur la fine pellicule métallique de manière à exposer des surfaces de la pellicule correspondant au motif conducteur désiré, et (b) le revêtement avec un conducteur métallique de la fine pellicule métallique exposée. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le conducteur métallique est l'or. 10 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de chauffage du substrat avec la fine pellicule métallique et le motif conducteur comprend le chauffage à une température d'au moins 8500C pendant une durée d'au moins 5 minutes. 11 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de chauffage du substrat avec la fine pellicule métallique et le motif conducteur comprend le chauffage à une température d'au moins 8500C pendant une durée d'au moins 5 minutes. 12 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de chauffage du dispositif comprend le chauffage à une température comprise entre 8500C et 10000C pendant une durée d'au moins 5 minutes. 13 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'étape de chauffage du dispositif comprend le chauffage à une tempéarture comprise entre 8500C et 10000C pendant une durée d'au moins 5 minutes.