Brevet FR2602912A1 — publié le 19880219

PROCEDE DE REALISATION DE CIRCUITS MICROELECTRIQUES La présente invention concerne un procédé de réalisation dé circuits microélectroniques et plus particulièrement la réalisation de circuits analogiques hybrides, de circuits hyperfréquences microstrips et coplanaires. On réalise généralement de tels circuits microélectroniques par un procédé de sérigraphie. La sérigraphie consiste à déposer des couches de métallisation sur un substrat à l'aide d'écrans constitués par des toiles qui permettent de reproduire le motif désiré. Ce procédé permet d'obtenir le dépôt de couches épaisses, ce terme de couche épaisse s'opposant à celui de couches minces obtenues par des procédés tels que l'évaporation sous vide ou la pulvérisation cathodiques ou le dépôt électrolytique. Le dépôt de couches épaisses est particulièrement adapté à la réalisation de circuits hyperfréquences. L'avantage du procédé de sérigraphie réside dans le fait qu'il est facilement mis en oeuvre et que par conséquent le coût de réalisation des circuits par ce procédé est relativement faible par rapport à des procédés de dépôt de couches minces. L'inconvénient majeur du procédé de sérigraphie est qu'il est impossible de réaliser des lignes avec des intervalles inférieurs à 100 llm sans risque de court-circuit ou de mauvaise définition. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients et propose pour cela un procédé de réalisation de circuits microélectroniques qui comporte une étape de métallisation d'un substrat par dépôt de couche épaisse obtenu par sérigraphie et en ce qu'il comporte ensuite une étape de découpe sélective par photogravure de la couche métallisée. Le procédé est également caractérisé en ce que l'étape de métallisation du substrat par sérigraphie, est réalisée au moyen d'une toile comportant une zone qui laisse traverser la pâte de produit de métallisation pour recouvrir la zone à métalliser du substrat sur la quelle sont effectuées les découpes. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée faite à titre d'exemple non limitatif et illustrée par - la figure 1 qui représente le schéma d'une vue en perspective d'un substrat sur lequel on a procédé dans une première étape à une métallisation par sérigraphie; - les figures 2 à 6 représentent des coupes schématiques correspondant à chacune des étapes du procédé de réalisation d'un circuit microélectronique selon l'invention; - les figures 7 et 8, représentent la coupe d'une ligne de 1001lu obtenue respectivement par le procédé selon l'art antérieur et par le procédé selon l'invention. L'invention consiste à réaliser des circuits microélectroniques par sérigravure, la sérigravure désignant le procédé selon l'invention qui est décrit ci-après. La figure 1 représente le schéma d'une vue en perspective d'un circuit microélectronique après la première étape du procédé. Cette première étape consiste à déposer une couche épaisse de métallisation 1 sur un substrat 2 par un procédé classique de sérigraphie. On utilise la technique de sérigraphie dans le procédé de sérigravure objet de l'invention uniquement pour faire le dépôt de la métallisation et non pour réaliser la totalité du circuit. Il est rappelé que la technique de sérigraphie, d'une manière classique, consiste à utiliser un écran de toile fine constituée de fils entrecroisés. La toile est impreignée aux endroits que l'on veut cacher d'un produit photorésist. La couche que l'on dépose se présente sous forme d'une pâte que l'on étale sur l'écran. Dans le procédé selon l'invention la toile permet d'obtenir la métallisation soit de toute la surface du substrat soit d'une partie. On procède ensuite à un séchage aux rayons infrarouges préférentiellement à 650C pendant 20' dans un four à tapis, les rayons infrarouges étant émis par dessous le substrat pour mieux permettre l'évacuation des produits solvants contenus dans la pâte. La pâte est par exemple de l'or mélangé à des liants organiques. Selon un premier mode de réalisation, on procède ensuite à une cuisson à haute température pour sublimer les liants organiques. Cette cuisson se fait préférentiellement à une température de 8500C pendant 10'. Pour densifier le grain de métallisation par sérigraphie on procède à un laminage de la couche métallisée. L'invention consiste ensuite comme représenté sur la figure 2, à procéder à un dépôt de résine photosensible positive ou négative 3 par centrifugation sur toute la surface du substrat. On utilise par exemple la résine microposit 119 S de Shipley. On place sur cette résine un masque 4 comportant le motif du circuit à réaliser. Ce masque est classiquement appelé photomasque. On procède à un étuvage à S00C pendant 30 minutes pour sécher la résine. On place le circuit sous un rayonnement ultra-violet pour effectuer une insolation à travers le photomasque. On développe la résine photosensible au moyen d'un développeur qui est préférentiellement composé de 50% de développer AZ303 de Shipley et de 50% d'eau. Cette phase est représentée sur la figure 3. On procède selon une quatrième étape représentée sur la figure 4, à une gravure à l'aide d'une attaque chimique qui atteint les parties de métallisation non protégées par la résine. La gravure est réalisée par projection d'iode iodure, l'iode iodure étant l'agent gravant. Les projections se font pendant 30 secondes à 400 C. La gravure est finie selon la phase représentée sur la figure 5 par un agent gravant qui dissout l'oxyde de cuivre 5 qui s'est déposé sur le substrat après cuisson de la pâte or. Cet agent gravant est par exemple du perchlorure de fer, le circuit étant trempé pendant 10" dans l'agent gravant à 250 C. La dernière étape représentée sur la figure 6 consiste à nettoyer le circuit pour le débarasser de la résine photosensible (microposit ll9S). Ce nettoyage se fait pendant 10 à 20 secondes par exemple à l'aide d'acétone et de produit nettoyant "remover" de Shipley, mélangés à de l'eau. Le circuit est pour finir rincé au méthanol puis séché. Les découpes qui ont été réalisées à titre d'exemple représentent des lignes, se présentant sous la forme de couches épaisses métallisées de largeur de 100 llm et 70 iim de large et 10 um de hauteur. L'écartement entre ligne est de 50 llm. Le procédé permet d'obtenir des lignes dont la largeur peut atteindre 10 um à 20 um. Selon un deuxième mode de réalisation la deuxième étape qui consiste, selon le premier mode de réalisation à cuire la pâte or, est reportée après la quatrième étape qui consiste à développer la résine. Ainsi la cuisson de la pâte s'effectue après étape de gravure. Cette étape de gravure est effectuée au moyen d'un solvant qui dissout les parties non protégées par la résine. Il n'est plus nécessaire d'effectuer la gravure par projection d'iode iodure car la métallisation est encore sous forme de pâte. Ce deuxième mode de réalisation présente l'avantage de pouvoir réaliser des circuits multicouches, car les gravures se réalise sans difficulté tant que la pâte or n'est pas cuite. Il est également possible de réaliser des puits pour la même raison. Il est bien entendu que la pâte utilisée et déposée par sérigraphie peut également être du cuivre ou de l'argent. D'autre part le substrat est par exemple un substrat d'alumine A1203 ou une ferrite ou tout substrat tenant la température de cuisson soit 850 C. Le dépôt par sérigraphie de la couche de métallisation est particulièrement adapté à fa production en masse, à un coût relativement peu élevé. Sur les figures 5 et 6 on a représenté schématiquement deux coupes d'un circuit l'un (figure 5) réalisé entièrement par la technique de sérigraphie selon l'art antérieur et l'autre par le procédé selon l'invention c'estuaire par un dépôt de métallisation du substrat par sérigraphie puis photogravure de la couche épaisse de métal déposé. Ces deux figures permettent de montrer un autre avantage du procédé selon l'invention, cet avantage étant d'obtenir une meilleure définition des lignes réalisées. En réalisant des lignes plus fines (inférieures à 100 llm) avec une bonne définition, l'invention permet d'une part d'accroître la densité d'intégration des circuits analogiques hybrides et d'autre part de réaliser des circuits hyperfréquences (lignes haute impé dance, filtres, coupleurs) qui ne sont pas réalisables par une techni que classique de sérigraphie. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation de circuits microélectroniques, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de métallisation d'un substrat (2) par dépôt de couche épaisse (1) obtenu par sérigraphie et en ce qu'il comporte ensuite une étape de découpe sélective par photogravure de la couche ainsi métallisée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de métallisation du substrat par sérigraphie, est réalisée au moyen d'une toile comportant une zone qui laisse traverser la pâte de produit de métallisation pour recouvrir la zone à métalliser du substrat (2) sur laquelle sont effectuées les découpes. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la découpe sélective par photogravure consiste à déposer une résine photosensible (3) sur la métallisation (1), à recouvrir cette résine d'un masque sélectif à procéder à une insolation puis à réaliser une découpe des zones de métallisation non protégées. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on procède à une cuisson de la couche de métallisation (1) après le dépôt de celle-ci. 5. Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la découpe sélective est réalisée par attaque chimique à l'iode iodure. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on procède à une cuisson de la couche de métallisation (1) après gravure de celle-ci. 7. Procédé selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que la découpe sélective est réalisée par un agent gravant. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on procède à des finitions de gravure au perchlorure de fer. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on procède à un laminage de la couche métallisée après cuisson de celle-ci.