Brevet FR2034943A1 — publié le 19701218

L'invention concerne un procédé permettant de réaliser un dispositif électrique, tel qu'un dispositif semiconducteur, comportant un substrat, dont une surface est recouverte, au moins partiellement, d'une couche en métal moins précieux, dans un stade de la réalisation et ensuite 5 d'une couche en métal précieux, ces couches présentant aine surface de contact commune, après quoi les couches sont soumises à un décapage avec utilisation d'une couche résistant au décapage. L'invention est également relative à un dispositif électrique réalisé par la mise en oeuvre dudit procédé. 10 ïïn tel procédé permet de réaliser, outre un dispositif semiconducteur, également un câblage sur un substrat isolé, tel qu'un circuit â câblage imprimé ou un substrat comportant des conducteurs de courant destiné â un dispositif semiconducteur ou un composé sous forme d'une mince couche. 15 Pour obtenir par exemple de bons contacts pour des dis positifs semiconducteurs, il s'est assez souvent avéré impossible de se contenter d'une seule couche métallique, du fait qu'un seul métal ne peut pas satisfaire aux conditions auxquelles doit satisfaire un contact convenable. C'est ainsi que dans le présent procédé, la couche en métal moins 20 ^précieux peut assurer une bonne adhérence au substrat et une faible résistance de contact avec ce dernier, alors que la couche en métal précieux assure une bonne conduction du courant électrique et la connexion entre les conducteurs. ïïn procédé du genre mentionné dans le préambule est 25 connu de la demande de brevet néerlandais N° 66 15306. Dans le procédé mentionné dans le préambule, on procède de la manière suivante. Comme couche résistant au décapage, on utilise une couche de vernis photosensible et on obtient pour cette couche la configuration d'ouvertures requise, par exposition â la lumière â l'aide 30 d'un masque et par développement de la couche photosensible. Le décapage de la couche en métal précieux s'accompagne d'un décapage marginal de cette couche au-dessous de la couche de vernis photosensible. Le décapage marginal constitue un phénomène connu en soi, dont il faut tenir compte lors de la détermination des dimensions 35 des fenêtres â ménager dans le masque et le choix de la durée du décapage par exemple. Le décapage marginal se produit également au cours du décapage de la couche en métal moins précieux, qui s'effectue, soit dans un bain susceptible de décap ^simultanément les deux couches métalliques, 40 soit dans un bain spécifique pour la couche en métal moins précieux. 2 2034943 70 09070 Or, on a constaté que le décapage marginal de la couche en métal moins précieux s'effectue très rapidement, de sorte que le procédé ne peut guère être contrôlé. Il en résulte que ce procédé n'est pas ou guère approprié au but visé, surtout lorsqu'il est utilisé 5 pour appliquer par exemple une fine configuration de câblages et de contacts dans les couches métalliques d'un corps semiconducteur. On suppose que le décapage rapide de la couche en métal moins précieux est dû au fait que dans le bain de décapage, cette couche constitue localement un élément galvanique avec la couche en métal précieux, ce qui provoque un» 10 dissolution rapide de la couche en métal moins précieux, qui sert d'anode. métal moins précieux, par exemple en appliquant sur la surface du corps semiconducteur d'abord la couche en métal moins précieux sur laquelle est obtenue la configuration requise, â l'aide d'un procédé de décapage. moins précieux exempte de la couche de vernis photosensible la couche en métal précieux qui est également formée, par mordançage, à la configuration requise, la couche en métal précieux devant assez souvent être enlevée par décapage à l'aide d'un liquide de décapage spécifique. Toute-20 fois, ce processus est compliqué du fait qu'il nécessite d'aligner deux fois un masque. De plus, une seconde opération d'alignement introduit une imprécision, ce qui constitue un inconvénient pour l'application d'une fine configuration de câblages et de contacts. 25 lution rapide de la couche en métal moins précieux dans le bain de décapage. Elles est basée sur l'idée qu'une amélioration notable s'obtient si l'on empêche que les couches en métal moins précieux et en métal précieux puissent former un élément galvanique dans le bain de décapage. 30 préambule est caractérisé en ce qu'avant le décapage de la couche en métal moins précieux, toute la couche en métal précieux et au moins une partie de la couche en métal moins précieux située hors de la surface de contact suivant tout le bord de cette dernière, sont recouvertes d'une couche résistant au décapage. 55 II y a lieu de noter que si l'on mentionne, dans le présent mémoire, une couche, une surface, une zone ou un bord, ceux-ci peuvent être réalisés de façon interrompue. dans le fait que les couches en métal précieux et en métal moins pré-40 cieux ne peuvent plus constituer un élément galvanique, par suite du fait On peut éviter un décapage rapide de la couche en 15 Ensuite, on peut appliquer sur la couche en métal L'invention vise en particulier à éviter la disso- Le procédé conforme â l'invention mentionné dans le L'avantage du procédé conforme à l'invention réside BAD ORIGINAL 7009070 5 2034943 que la couche résistant au décapage recouvre complètement la couche en métal précieux, de sorte que le décapage de la couche en métal moins précieux peut être contrôlé plus facilement. Dans une forme de réalisation avantageuse du procédé 5 conforme & l'invention, la couche en métal précieux est décapée et la couche résistant au décapage est ensuite ramollie de façon qu'elle s'enfonce et recouvre le bord de la surface de contact et la partie de la surface de la couche en métal moins précieux voisine dudit bord. Ainsi, on obtient l'avantage important de ne pas devoir aligner deux fois un 10 masque. Un autre avantage offert par une telle forme de réalisation réside dans le fait que les couches en métal moins précieux et en mtffal précieux peuvent être appliquées, l'une après l'autre, en une seule opération, ce qui permet d'éviter l'oxydation de la couche en métal précieux qui, assez Souvent, s'avère sensible â l'oxydation. 15 Pour le procédé conforme â l'invention, on tire parti du fait que, lors du décapage de la couche en métal précieux, certaines parties de la couche résistant au décapage sortent de la couche en métal précieux par suite du décapage marginal de cette dernière couche au-dessous de la couche résistant au décapage. Lors du ramollissement, la couche ré-20 sistant au décapage recouvre également les côtés de la couche en métal précieux. Au cours du décapage suivant de la couche en métal moins précieux, il se produit un décapage marginal de cette couche métallique du-dessous de la couche résistant au décapage enfoncée. Evidemment, il faut veiller à ce que ce décapage marginal ne se poursuive pas au delà 25 d'une certaine limite pour laquelle le liquide de décapage entre également en contact avec la couche en métal précieux, ce qui aurait pour effet la formation d'un élément galvanique, tel que celui décrit ci-dessus. Le ramollissement de la couche résistant au décapage s'effectue de diverses façons, par exemple par chauffage. 30 De préférence, la couche résistant au décapage est ra mollie par traitement avec un solvant ou un gonflant connu pour ladite couche. En ce qui concerne le choix du matériau de la couche résistant au décapage, il existe un large choix de composés» organiques par exemple. De préférence, on utilise une couche de vernis photosensible. 35 Les solvants ou gonflants usuels pour les vernis photo sensibles positifs, c'est-à-dire les vernis se dissolvant bien par exposition dans un solvant correspondant et contenant comme liant par exemple des résines de phénolform§ldéhyde, sont par exemple des acétones, telles que l'acétone et la méthyléthylcétone, ainsi que les alcools, tels 40 que l'iBopropanol. 70 09070 4 2034943 Les solvants ou gonflants usuelB pour les vernis photosensibles négatifs, c'est-à-dire les vernis se dissolvant peu par exposition dans un solvant correspondant et contenant par exemple les composés d'hydrocarbure, sont par exemple les xylènes. 5 De préférence, on utilise le solvant ou le gonflant â l'état de vapeur, ce qui permet notamment de contrôler convenablement le ramollissement, surtout si l'on utilise des solvants. Bans une forme de réalisation préférentielle, après le décapage de la couche en métal précieux, sur la surface du substrat, on 10 dépose, de façon alignée, une couche de masquage, après quoi la couche résistant au décapage est ramollie et la couche de masquage est enlevée. Le dépôt aligné s'effectue par exemple par évaporation. Sans ces conditions, la couche résistant au décapage, ramollie, ne recouvre qu'une partie limitée de la surface de la couche en 15 métal moins précieux située hors de la surface de contact. En effet, la V dernière surface est alors en majeure partie recouverte de la couche de masquage, qui est enlevée après l'enfoncement de la couche résistant au décapage. Evidemment, cette couche de masquage ne se trouve pas au-dessous des parties de la couche résistant au décapage saillant de la couche en 20 métal précieux. Si l'on utilise une couche de vernis photosensible positif comme couche résistant au décapage, la couche de masquage peut servir de masque à l'endroit oû elle recouvre la couche en métal précieux, de sorte qu'après l'enfoncement de la couche de vernis photosensible, l'exposition et la dissolution dans un solvant correspondant, de la partie exposée de 25 la couche de vernis photosensible enfoncée, la surface de la couche en métal moins précieux est convenablement accessible au liquide de décapage. De préférence, on utilise comme substrat un corps semiconducteur comportant une couche d'oxyde dans laquelle sont ménagées des fenêtres, après quoi une couche de chrome et une couche d'argent sont dé-30 posées successivement sur la surface de la couche d'oxyde et les parties du corps semiconducteur découvert situées dans les fenêtres, ces couches de chrome et d'argent étant recouvertes d'une couche de vernis photosensible positif, alors qu'après le décapage de la couohe d'argent, la couche de vernis photosensible est ramollie à l'aide d'acétone à l'état de 35 vapeur. Selon cette forme de réalisation, il est possible de réaliser tin dispositif semiconducteur présentant une très fine configuration de contacts et de câblages qui est appropriée à être utilisée aux fréquences situées dans la gamme des giga—hertz. 40 La description ci-après, en se référant aux dessins 70 09070 5 2034943 annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures 1 à 5 montrent schématiquement, en coupe transversale, plusieurs stades successifs de la réalisation d'un dispositif semiconducteur selon une forme de réalisation du procédé conforme 5 â l'invention. Les figures 6 à 8 montrent schématiquement, en coupe transversale, plusieurs stades successifs de la réalisation d'un dispositif semiconducteur selon une autre forme de réalisation du procédé conforme à l'invention. Afin de faciliter la compréhension des dessins, les 10 dimensions mesurées dans la direction de l'épaisseur des figures ont été représentées àfrès forte échelle. Exemple 1 Pour la réalisation d'un transistor du type planaire approprié à être utilisé à 4 giga-hertz, on part d'un substrat (1) en 15 germanium (voir la fig. 1), de 2 cm de diamètre, de 200yu d'épaisseur, présentant une conduction de type n par dopage d'une impureté et une ré-sistivité comprise entre 0,1 à 0,25-ft-cm. D'une façon usuelle, une zone de base (2) et une zone émettrice (3) sont ensuite diffusées dans le substrat à l'aide de gallium, respectivement d'arsenic. Le reste du substrat 20 fait office de zone collectrice (4). Le substrat (1) est muni de façon usuelle d'une couche en oxyde de silicium (5), comportant des fenêtres (6) et (7)» permettant de contacter respectivement la zone émettrice et la zone de base. Afin de faciliter la compréhension, le problème du contact de la zone collectrice 25 n'est pas abordé; il s'effectue de façon analogue. Sur la couche d'oxyde (5) et sur les parties des zones émettrice et de base situées dans les fenêtres est appliquée, par éva-poration, de façon usuelle, une couche en métal moins précieux (8) constituée par du chrome et sur la couche ainsi obtenue, une couche en métal 30 précieux (9), constituée par de l'argent. Les couches (8) et (9) sont appliquées immédiatement l'une après l'autre sans interruption du vide régnant dans l'appareil utilisé pour leur application. Le procédé conforme â l'invention permet d'appliquer les couches (8) et (9)» immédiatement l'une après l'autre, ce qui évite le risque d'oxydation de la couche de 35 chrome. La couche de chrome a une résistance carrée de 700-Ci/Oet la couche d'argent une résistance carrée de 0,14 & 0,11-Q/O. Les deux valeurs sont mesurées de façon usuelle dans l'appareil utilisé pour l'application des couches métalliques, en faisant appliquer par évaporation ces couches sur une plaque3 d'essai en verre, et, en déterminant ensuite 40 la résistance carrée. L'épaîsseuï? a© la eorehe de chrome est au maximum 70 09070 2034943 de l'ordre de 0,1 jrx. La couche d'argent (9) est ensuite recouverte d'une couche résistant au décapage (10) constituée par un vernis photosensible positif, mis sur le marché sous la dénomination Shipley. La couche (10) est ensuite 5 soumise à cuisson pendant quelque temps à une température assez basse, notamment à une température de 90°C. Sur la couche de vernis photosensible est appliqué un masque non représenté sur le dessin, présentant la configuration requise de conducteurs de courant et de contacts, puis ladite couche de vernis photosensible (10) est exposée à la lumière, après quoi 10 sa partie exposée est dissoute dans un solvant correspondant au vernis photosensible, ce qui entraîne l'interruption de la couche de vernis photosensible (10) (voir la fig. 2). La couche d'argent (9) est alors décapée de façon usuelle pendant 10 à 15 secondes en immergeant le substrat dans un bain 15 contenant, en volume, 25$ de HNO^ à 65%, 50$ d'acide acétique à 98$ et 25$ de HgO, â une température de 15°C, immersion qui se traduit par l'interruption de la couche d'argent. La couche de vernis photosensible est ensuite ramollie en l'exposant, dans une enceinte, à un courant d'air ayant traversé un 20 laveur rempli d'acétone, à la température ambiante normale. Par suite de ce traitement, la couche de vernis photosensible (10) acquiert la forme représentée schématiquement sur la fig. 5« Ensuite, l'ensemble est chauffé pendant quelque temps â une température de 140°C, afin de faire évaporer l'acétone de la couche de vernis photo-25 sensible. Après le décapage de la couche d'argent (9), il peut -subsistsr des taches d'argent aux- la couche de chrome (8). Ces taches se dissolvent très rapidement dans v.n bain contenant 15 g de Fe(ïTO^)^ par 100 ml de HgO, à «ne température d® 20°C. 30 La couche d© chrome (â) est ensuite décapée dans un bain contenant, en volume, environ 80$ de HC1 à 40$ et 20$ d© HgO, â une température de 30®C, Il n'est pas possible de mentionner un temps exact pour la durée du décapage. La dissolution de la couche de chrome n'est pas 35 immédiate et est précédée d'un dégagement gazeux. Le décapage se poursuit jusqu'au moment où le dégagement gazeux s'arrête, situation qui est représentée sur la fig. 4. Ensuite, la couche de vernis photosensible (10) est enlevée (voir la fig. 5) et, après frittage des couches métalliques avec le substrat à une température 40 élevée, le transistor est muni de façon usuelle de conducteurs de courant BAD ORIGINAL jjl 70'09070 7 2034943 et, éventuellement, d'une enveloppe. Exemple 2 Pour la réalisation d'un autre transistor de type planaire, on procède d'une façon analogue à celle décrite dans l'exemple 1, 5 y compris le décapage de la couche d'argent. Puis, on applique par éva-poration une couche de masquage (71) en aluminium (voir la fig. 6) sur la couche de chrome (68) â l'aide de la couche de vernis photosensible (70) qui fait office de masque. Cette couche de masquage ne se trouve pas au-dessous des parties de la couche de vernis photosensible (70) saillantes 10 de la couche d,'argent (69). La fig. 6 représente un substrat désigné par le chiffre de référence (61), une zone de base (62), une zone émettrice (63), une zone collectrice (64), une couche d'oxyde de silicium (65), une fenêtre (66) pour le contact avec l'émetteur dans cette couche et deB 15 -f urètres (67) pour le contact avec la base. D'une façon analogue & celle décrite pour l'exemple 1, la couche de vernis photosensible (70) est ramollie à l'aide d'acétone & l'état de vapeur, situation qui est.représentée par la fig. 7. Au cours de l'exposition suivante, la couche de masquage (71) sert de masque & 20 l'endroit où elle recouvre la couche d'argent (69), de sorte qu'après la dissolution dans le solvant correspondant de la partie exposée de la couche de vernis photosensible enfoncée et après l'enlèvement de la couche d'aluminium, la surface de la couche de chrome (68) est convenablement accessible au liquide de décapage (voir la fig. 8). Dans cette forme de 25 réalisation du procédé, l'accessibilité est facilitée du fait que la couche de vernis photosensible présente des pentes raides (72). Le décapage de la couche de chrome (68) et les autres opérations sont effectués d'une façon analogue à celle décrite dans l'exemple 1. 30 Evidemment, le procédé conforme â l'invention n'est pas limité aux formes de réalisation décrites dans lesdits exemples et à la réalisation de transistors. C'est ainsi que comme substrat, on peut choisir un autre matériau semiconducteur, tel que du silicium, ou un matériau isolant. 35 Le décapage rapide se perçoit également dans d'autres combinaisons de couches en métaux moins précieux et en métaux précieux que Cr et Ag, par exemple dans les combinaisons de Cr, Au et Ti, Au. Comme couches résistant au décapage peuvent être utilisées, outre les couches de vernis photosensibles, plusieurs cires et des 40 matériaux thermoplastiques. BAD ORIGINAL 70 09070 2034943 EETEÏBICATIOÏS 1. Procédé permettant de réaliser an dispositif électrique par exemple un dispositif semiconducteur, comportant un substrat, dont une surface est recouverte dans un stade de la réalisation au moins partielle- 5 ment, d'une couche en métal moins précieux, puis d'une couche en métal précieux, ces couches présentant une surface de contact commune, après quoi les couches sont soumises â un décapage avec utilisation d'une couche résistant au décapage, ce procédé étant caractérisé en ce qu'avant le décapage de la couche en métal moins précieux, toute la couche en 10 métal précieux et au moins une partie de la couche en métal moins précieux située hors de la surface de contact sont recouvertes d'une couche résistant au décapage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche en métal précieux est décapée et la couche résistant au déca- 15 page est ensuite ramollie de façon qu'elle s'enfonce et recouvre le bord de la surface de contact et la partie de la surface de la couche en métal moins précieux voisine dudit bord. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche résistant au décapage est ramollie par traitement par un sol- 20 vant ou gonflant connu pour ladite couche. 4. Procédé selon la revendication 3» caractérisé en ce que e le solvant ou le gonflant sont utilisés â l'état de vapeur. 5» Procédé selon l'une des revendications 2, 3 ou 4» caraa térisé en ce qu'après le décapage de la couche en métal précieux, une 25 couche de masquage est déposée de façon alignée sur la surface du substrat après quoi la couche résistant au décapage est ramollie et la couche de masquage enlevée. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5» caractérisé ^n ce qu'on utilise une couche de vernis photosensible comme couche 30 résistant au décapage. 7. Procédé selon les revendications 4 et 6 ou 4» 5 et 6, caractérisé en ce qu'on utilise comme substrat un corps semiconducteur comportant une couche d'oxyde dans laquelle sont ménagées des fenêtres, après quoi une couche de chrome et une couche dlargent sont déposées sur 35 surface de la couche d'oxyde et dans les fenêtres du corps semiconducteur découvert, ces couches de chrome et diargent étant recouvertes d'une couche de vernis photosensible positif, alors qu'après le décapage de la couche d'argent, la couche de vernis photosensible est ramollie â l'aide d'acétone à l'état de vapeur. 40 8. Dispositif électrique réalisé par la mise en oeuvre du procédé tel que «pééifié ci-dessus. BAD ORIGINAL