Brevet FR2707039A1 — publié le 19941230

La présente invention concerne un procédé de réalisation de plots de contact électrique épais. Elle s'applique dans tout le domaine de la microélectronique et particulièrement dans la fabrication des détecteurs matriciels ou des imageurs matriciels afin d'assurer les interconnexions entre deux circuits électroniques superposés. Dans le brevet américain nO US-P 4 067 104 déposé le 24 février 1977, une méthode d'interconnexion entre des composants microélectroniques situés sur des substrats superposés est décrite. Les interconnexions électriques connectant deux circuits superposés sont des colonnes en métal, réalisées en déposant sur un circuit aux endroits prédéterminés, selon une méthode classique, plusieurs plots métalliques les uns sur les autres et en posant le deuxième circuit au-dessus. Les colonnes ont un diamètre de 1 mm et une hauteur de 1,7 min. Pour certaines applications, ces dimensions représentent un encombrement gênant. En outre, la fabrication demande plusieurs dépôts de plots métalliques ; le procédé de fabrication d'un tel circuit est donc long et onéreux. L'invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients et notamment de permettre de réaliser des plots de contact électrique épais ayant des dimensions réduites et pouvant être fabriqués d'une manière très simplifiée. L'invention a pour objet un procédé de réalisation de plots de contact électrique épais caractérisé en ce que l'on effectue les étapes successives suivantes - a) on dépose sur un substrat portant un circuit électrique des métallisations d'or formant des surfaces mouillantes par rapport à l'indium, aux en droits ou les futurs contacts sont prévus, la surface restante du substrat étant recouverte d'une couche isolante ayant la propriété d'être non-mouillante par rapport à l'indium, - b) on dépose des pastilles d'indium,d'un diamètre plus grand que celui des métallisations d'or, sur lesdites métallisations, et - c) on soumet l'ensemble ainsi obtenu à un traitement thermique afin de transformer les pastilles d'indium en plots, ces derniers étant fixés sur les métallisations d'or par la formation du composé AuIn2 à l'interface or-indium. Selon une autre caractéristique, l'épaisseur d'une pastille d'indium étant comprise entre 5 et 7 m et le diamètre de cette pastille étant d'environ 80 ssm, le diamètre du plot d d'indium est d'environ 35 ut et sa hauteur d'environ 25 > m. Selon une autre caractéristique, le traitement thermique consiste à chauffer l'ensemble du circuit avec les pastilles indium à 1600C pendant environ 10 secondes en présence d'un flux liquide. Selon une autre caractéristique, le circuit électrique sur le substrat est une configuration matricielle pour commander une matrice de composants électroniques. Selon une autre caractéristique, le matériau isolant déposé sur le circuit est de la silice. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure I représente schématiquement en coupe le plot de contact électrique avant le traitement thermique, - la figure 2 représente schématiquement, en coupe, le plot de contact épais obtenu après le traitement thermique, et - la figure 3 représente schématiquement une vue d'ensemble de plots de contact épais obtenus selon le procédé de l'invention Sur la figure 1, on a représenté un substrat 1, par exemple en silicium, équipé avec des circuits électroniques suivant les processus des technologies microélectroniques. Les circuits électroniques portés par le substrat ne sont pas représentés. A l'endroit où un plot de contact est prévu, on dépose une métallisation d'or 2 formant une surface mouillante par rapport à l'indium. Son diamètre définit la surface de base du plot de contact à réaliser. La surface restante du substrat est recouverte d'une couche d'un matériau isolant 3 pouvant être déposée avant ou après le dépôt des métallisations d'or 2. Ce matériau isolant est choisi tel qu'il soit non-mouillant par rapport à l'indium. Par exemple la silice SiO2 ou le nitrure de silicium Si3N4 peuvent être utilisés. L'utilisation d'autres isolants ayant cette propriété est aussi envisageable. Ensuite, des pastilles d'indium 4 sont déposées sur les métallisations d'or 2. A la place de l'indium, on peut aussi utiliser quelques uns de ses composés ayant un point de fusion assez bas comme par exemple InSn. Le diamètre des pastilles est choisi plus grand que celui des métallisations d'or, et donc une certaine partie des pastilles d'indium déborde sur la couche isolante 3. A titre illustratif, si l'on veut réaliser une configuration matricielle de plots de contact sur un substrat, décalés de 100 wm les uns par rapport aux autres, on peut choisir le diamètre des pastilles d'indium inférieur à 90 Bm, par exemple de l'ordre de 80 pm. L'épaisseur de ces pastilles est typiquement de 5 Bm. La réalisation des plots d'indium peut être effectué par un procédé de "lift off" en terme anglosaxon. Ce dernier consiste à métalliser toute la surface d'un substrat avec une couche d'indium, le substrat étant recouvert d'une résine aux endroits où le dépôt d'indium n'est pas prévu. Ensuite, on enlève la résine ainsi que l'indium se trouvant au-dessus de celle-ci au moyen d'un solvant. Après le dépôt des pastilles d'indium, on soumet l'ensemble ainsi obtenu à un traitement thermique. Le but de ce traitement est de faire fondre l'indium pendant une période de courte durée. Etant à l'état liquide, l'indium forme une bille 5 sur la surface mouillante, c'est-à-dire sur la métallisation d'or. Le profil ainsi obtenu est représenté sur la figure 2. Le point de fusion de l'indium est de 1570C; un chauffage à 1600C pendant un intervalle de temps de l'ordre de 10 secondes, avec une chaufferette quelconque, suffit pour obtenir des plots de contact 5 sous forme de billes. Pendant le chauffage, aucune précaution particulière n'est apparue nécessaire dans les essais effectués. Un chauffage à l'air est possible en présence d'un flux liquide. Le diamètre et la hauteur du plot 5 d'indium en forme de bille dépendent du volume de la pastille d'indium déposée initialement. En se référant à l'exemple donné précédemment, la bille 5 a un diamètre d'environ 35 > m et une hauteur d'environ 25 lssm. Ainsi, on a réalisé un plot de contact électrique épais dont l'encombrement est nettement infé rieur à celui des plots épais selon l'art antérieur, donc une augmentation de la densité de plots dans une configuration matricielle est réalisable. L'adhérence des plots sur le substrat est assurée par la formation du composé stable AuIn2 à l'interface 6 entre l'indium et l'or. Les billes ont toutes la même forme, notamment la même hauteur puisque le volume d'indium déposé et la surface de la bille, définie par la métallisation d'or, sont parfaitement déterminés. Sur la figure 3, on a représenté une vue d'ensemble de plots de contact épais obtenus avec le procédé de l'invention. Le procédé de réalisation de ces plots est très fiable t un rendement voisin de 1 est obtenu dans les tests, grâce à la simplicité de cette méthode collective. Ce rendement est indépendant de la surface du substrat ainsi que de la complexité de la mosaïque de plots de contact. Une mosaïque de 256x256 points au pas de 35 Bm pour une hauteur de bille de 15 Bm a été obtenue. REVENDICATIONS l. Procédé de réalisation de plots de contact électrique épais caractérisé en ce que l'on effectue successivement les étapes suivantes - a) on dépose, sur un substrat (l) portant un circuit électrique, des métallisations d'or (2), formant des surfaces mouillantes par rapport à l'indium, aux endroits où les futurs contacts sont prévus, la surface restante du substrat étant recouverte d'une couche isolante (3) ayant la propriété d'être nonmouillante par rapport à l'indium, - b) on dépose des pastilles d'indium (4), d'un diamètre plus grand que celui des métallisations d'or, sur lesdites métallisations, et - c) on soumet l'ensemble ainsi obtenu à un traitement thermique afin de transformer les pastilles d'indium (4) en plots (5), ces derniers étant fixés sur les métallisations d'or (2) par la formation du composé AuIn2 à l'interface (6) or-indium. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur d'une pastille d'indium (4) étant comprise entre 5 et 7 iim et le diamètre de cette pastille d'indium (4) étant d'environ 80 Bm, le diamètre du plot (5) d'indium est d'environ 35 -m et sa hauteur d'environ 25 iim. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le traitement thermique consiste à chauffer l'ensemble du- circuit avec les pastilles d'indium à 1600C pendant environ 10 secondes en présence d'un flux liquide. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit électrique sur le substrat est une configuration ma tricielle pour commander une matrice de composants électroniques. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau isolant (3), déposé sur le circuit est de la silice.