Brevet FR2723678A1 — publié le 19960216

PROCEDE DE FABRICATION DE CIRCUIT SUR SUPPORT CERAMIQUE CO FRITTE La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de circuit comportant un support céramique co-fritté et des modules micro-électroniques montés sur le support et reliés entre eux d'une part par des pistes conductrices réalisées sur le support et d'autre part par des trous de via et des plans de liaison prévus dans le support et occupés par une encre conductrice au tungstène. On connaît déjà des procédés de fabrication de tels circuits. Mais l'obtention de hautes densités dintercon- nexion sur des supports du genre ci-dessus se heurte à des difficultés liées à des propriétés de l'encre au tungstène déposée par sérigraphie lors de la fabrication du support et qui affleure en surface par les trous de via. En particulier, l'encre tungstène s'oxyde en cas de chauffage à l'air dès une température d'environ 3000C, gonfle et devient isolante. Le procédé classique de réalisation d'interconnexions à haute densité, dit "couche mince permet d'éviter l'oxydation de l'encre tungstène occupant les trous de via du fait que la température de mise en oeuvre est inférieure à 3000C présente des contraintes. Son coût est très élevé. Mais sa mise en oeuvre est très exigeante en matériel et en étapes de traitement. La présente invention vise à fournir un procédé de fabrication permettant d'arriver à une densité élevée d'interconnexion en ne mettant en oeuvre que des moyens beaucoup plus simples que ceux nécessaires au procédé "couche mince". Pour cela le procédé utilise le fait que sont maintenant disponibles des encres de sérigraphie permettant de constituer des couches gravables par photo-lithographie, avec des définitions élevées, mais au prix dune température de cuisson sous air, c'est-à-dire en atmosphère oxydante, à une température supérieure à 8000C. L'utilisation de telles encres apparat impossible. En effet, la cuisson provoquerait une oxydation et un gonflement du tungstène occupant les trous de via. Il semble donc nécessaire d'en rester à la technologie "couche mince" si l'on souhaite obtenir une interconnexion plus élevée que celle qu'autorise la sérigraphie traditionnelle. Pour écarter cette impossibilité apparente, l'invention propose un procédé suivant lequel - on réalise un support co-fritté comprenant des plans de liaison et des trous de via occupés par une encre au tungstène, le support pouvant être obtenu par une séquence classique de sérigraphies avec une encre tungstène sur des feuilles en cru, pressage et cuisson en atmosphère réductrice, typiquement à une température d'environ 16000C sous hydrogène - on recouvre la face du support qui doit recevoir les modules d'une couche d'au moins 5 im de nitrure de chrome - on grave la couche de nitrure de chrome pour ne la laisser subsister qu'au-dessus des trous de via - on dépose une encre conductrice sur la couche de nitrure de chrome, on la grave par photo-lithographie suivant le tracé des pistes à réaliser et on cuit à une température supérieure à 8000C à l'air. Eventuellement on répète les opérations de dépôt, de gravure et de cuisson pour réaliser tous les niveaux dinter- connexion nécessaires, avec chaque fois une couche diélectrique intermédiaire percée de trous de via entre deux niveaux d'interconnexion. Le nitrure de chrome protège l'encre au tungstène occupant les trous de via contre l'oxydation, sans augmenter notablement la résistance des trajets, du fait de la faible résistivité électrique du nitrure de chrome. Les encres gravables permettent d'obtenir des largeurs de piste faibles et des densités élevées, que ne permettent pas les procédés de sérigraphie à l'aide d'une encre au tungstène, limités à des pas de 200 à 250 um. Le nitrure de chrome est avantageusement déposé par évaporation à l'arc d'une cible en chrome, à l'aide de microarcs, dans une chambre occupée par de l'azote. En particulier, on peut exposer les supports à revêtir à un plasma réactif dans une enceinte maintenue sous un vide de 10-4 à 10-6 Torr, l'atmosphère étant constituée d'un mélange d'azote et d'argon. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un procédé constituant un mode particulier d'exécution, donné à titre d'exemple non-limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - les figures 1A à 1C montrent schématiquement des étapes de mise en oeuvre du procédé - la figure 2 montre schématiquement une constitution possible d'un appareil de constitution de la couche de nitrure de chrome de protection. Le support du circuit à réaliser peut être fabriqué par une technologie classique pour l'obtention de supports cofrittés par méthode réductrice. Pour chaque couche du support, on utilise une feuille de céramique crue (barbotine à base d'alumine par exemple). On applique une encre tungstène par sérigraphie sur les trajets à réaliser. Cette encre remplit également les trous de via nécessaires pour assurer les interconnexions entre les différents plans (plan de masse et plans de tension par exemple). On presse ensuite les feuilles ensemble et on les cuit en même temps que l'encre à une température d'environ 16000C sous atmosphère d'hydrogène. Cette cuisson s'accompagne d'un rétreint dont il est tenu compte lors des sérigraphies. A l'issue de cette fabrication, on dispose d'un support co-fritté 10 du genre montré en figure 1, où affleure simplement en surface du tungstène occupant les trous de via tels que 12. Cette technologie connue ne permet pas d'arriver à des pas de répartition entre les pistes conductrices inférieurs à 200 um. Au surplus, les encres au tungstène ne supportent pas, une fois la cuisson effectuée, des températures supérieures à environ 3000C sans s'oxyder. Or une telle oxydation est inacceptable, du fait de la résistivité qu'elle entraîne. Conformément à l'invention, on protège le tungstène qui affleure par une pellicule de nitrure de chrome d'au moins 5 um d'épaisseur. Le dépôt peut être effectué par divers procédé. Il peut être localisé en utilisant un masque recouvrant le support, exception faite des trous de via. Une solution plus avantageuse consiste cependant à déposer la pellicule de nitrure de chrome sur toute la surface du substrat 10 puis à graver la pellicule, par un processus classique de photo-lithographie, pour ne laisser subsister que des pastilles 14 de nitrure de chrome isolant le tungstène de l'ambiance. Sur le support ainsi modifié, on réalise une interconnexion à laide d'une encre conductrice, qui n'est pas une encre de sérigraphie, mais est d'un genre autorisant une gravure par photo-lithographie. Cette encre, qui peut être l'une de celle vendue par la société Du Pont de Nemours, permet d'atteindre une résolution comparable à celle que permettent d'atteindre les procédés "couche mince". L'encre conductrice est déposée d'abord sur toute la surface du support comportant les pastilles de nitrure de chrome, puis une gravure est effectuée en mettant en oeuvre un dépôt de résine photopolymérisable. On arrive ainsi à constituer des pistes 16. Il est possible de constituer ensuite un circuit multicouche en alternant une couche de diélectrique gravable par photo-lithographie de nature classique, un second niveau de pistes, etc... Enfin, les modules micro-électroniques peuvent être reportés sur le support de façon classique. Les encres permettant d'atteindre ces résolutions élevées exigent une phase de cuisson sous air à une température d'environ 8000C. Cette possibilité est offerte du fait que les encres au tungstène occupant les trous de via restent protégées par le nitrure de chrome. Divers procédés de dépôt du nitrure de chrome sont utilisables. Toutefois, il est avantageux d'utiliser un dépôt physique en phase vapeur à une température d'environ 5000C. Un plasma est généré par des arcs microscopiques qui se déplacent de façon aléatoire à la surface de cathode en titane et qui s'établissent et se coupent à une fréquence élevée. On peut notamment utiliser un dispositif du genre montré en figure 2 qui comporte une enceinte 18 reliée à des alimentations en argon 20 et en azote 22, munie d'une pompe à vide 24 permettant de maintenir un vide compris entre 10-4 et 10~6Torr. Plusieurs supports 10 peuvent être simultanément traités. Ils sont mis en place sur une base tournante 26 reliée à un générateur de polarisation 28. Le pôle opposé du générateur de polarisation est relié à des évaporateurs 30 répartis à la périphérie de l'enceinte 18. Ces évaporateurs comportent une cible 32 en chrome et des moyens non-représentés, tels que des aimants, qui provoquent, par effet électromagnétique, l'allongement des arcs au fur et à mesure qu'ils se forment et leur extinction. Le spot lumineux produit par le micro-arc chauffe une micro-zone de la cible jusqu'à évaporation, les vapeurs s'échappent, le spot s'éteint et est remplacé par un autre. De tels dispositifs sont déjà connus. Il se forme ainsi dans l'enceinte 18 un plasma réactif, dans lequel le chrome se combine à l'azote avant de se déposer de façon régulière sur les supports 10. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de circuit comportant un support céramique co-fritté et des modules micro-électroniques montés sur le support et reliés entre eux d'une part par des pistes conductrices réalisées sur le support et d'autre part par des trous de via et des plans de liaison prévus dans le support et occupés par une encre conductrice au tungstène, caractérisé en ce que - on réalise un support co-fritté (10) comprenant des plans de liaison et des trous de via (12) occupés par une encre au tungstène - on recouvre la face du support qui doit recevoir les modules d'une couche d'au moins 5 um de nitrure de chrome (14) - on grave la couche de nitrure de chrome pour ne la laisser subsister qu'au-dessus des trous de via ; et - on dépose une encre conductrice sur la couche de nitrure de chrome, on la grave par photo-lithographie suivant le tracé des pistes à réaliser et on cuit à une température supérieure à 8000C à l'air. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on donne à la pellicule de nitrure de chrome une épaisseur d'au moins 5 um. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pellicule de nitrure de chrome est déposée en phase vapeur, dans un plasma réactif. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on réalise le support co-fritté par une séquence de sérigraphies avec une encre tungstène sur des feuilles en cru, pressage et cuisson en atmosphère réductrice à une température d'environ 16000C sous hydrogène. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on répète les opérations de dépôt de gravure et de cuisson pour réaliser tous les niveaux d'interconnexion nécessaires, avec'chaque fois une couche diélectrique intermédiaire percée de trous de via.