Brevet FR2099527A1 — publié le 19720317

La présente invention concerne les structures PN du type mesa et plus particulièrement un procédé pour passiver une structure à jonctions PN du type mesa. La passivation des structures à jonctions PN du type mesa n'a pas 5 été entièrement satisfaisante. Les structures à jonction PN du type mesa ont été passivées jusqu'ici en formant une couche de passivation en bioxyde de silicium par des techniques d'oxydation anodique et par dépôt pyrolytique. Les structures mesa passivées par une couche de bioxyde de silicium formée par dépôt ou par oxydation anodique n'ont pas été satisfaisantes parce que ces 10 couches sont nécessairement formées à basse température et en général sont poreuses. Ces couches de bioxyde de silicium n'ont pas l'intégrité pour la passivation des couches de bioxyde de silicium formées par croissance thermique. De même, les densités de charges ioniques sont supérieures dans les couches déposées ou formées par passivation anodique, ce qui contribue à l'instabilité 15 de la jonction. En outre, les couches de bioxyde de silicium formées par dépôt ne couvrent pas habituellement de façon convenable les côtés de la partie mesa dans la région voisine du dessus de cette partie à côté du contact métallique. Bien qu'il soit connu que les structures soient mieux passivées par une couche de bioxyde de silicium formée par croissance thermique, il n'a 20 pas été possible jusqu'ici d'obtenir une structure mesa recouverte d'une couche de bioxyde de silicium ainsi formée. La difficulté dans le cas de la passivation d'une structure mesa par un oxyde formé par croissance thermique d'une grande intégrité provient de la formation du contact métallique sur la partie supérieure de la partie mesa. Dans les structures mesa réalisées jusqu'ici, il a 25 été nécessaire de former le contact métallique avant la croissance thermique de l'oxyde. Cependant, la croissance thermique de l'oxyde ne peut pas avoir lieu d'une façon satisfaisante quand le contact métallique a déjà été formé sur le dessus de la partie mesa parce que la température minimale nécessaire pour la croissance de la couche de bioxyde de silicium est de l'ordre d'au 30 moins 900°C et que ces températures provoquent la fusion et/ou l'alliage du contact métallique. La présente invention a pour objet un procédé pour former une structure PN du type mesa passivée. L'invention a aussi pour objet un procédé pour former une structure PN du type mesa passivée ayant une couche de bioxyde 35 de silicium d'une grande intégrité. Le procédé selon l'invention est caractérisé par la formation sur la partie supérieure de la structure mesa d'une réserve en une matière telle 71 26923 2 2099527 que du nitrure de silicium. La structure mesa est ensuite formée par gravure. Les côtés de la structure mesa sont ensuite passivés par croissance thermique d'une couche de bioxyde de silicium sur ces côtés. La couche de nitrure de silicium est ensuite enlevée du dessus de la structure mesa et un contact 5 métallique est formé sur le dessus de la structure mesa. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel : les figures 1 à 9 représentent schématiquement les étapes successives 10 de la formation.d'une structure mesa suivant un mode de mise en oeuvre de 1'invention. La figure 1 représente une pastille de silicium ayant une jonction PN entre une couche 10 type N et une couche 12 type P. Cependant, la couche 10 peut être du type P et la couche 12 du type N. La couche 12 peut être formée 15 par des techniques connues de croissance épitaxiale ou de diffusion, et trois ou plus de trois couches P et N peuvent exister sans que cela modifie les caractéristiques de l'invention. Une couche 14 de nitrure de silicium est déposée sur la couche 12. Le nitrure de silicium est déposé par chauffage de la pastille à une température d'environ 1100°C et par passage d'un mélange 20 de silane, d'ammoniac et d'hydrogène sur la pastille, d'une façon connue. La structure résultante est représentée sur la figure 2. Une couche 16 de bioxyde de silicium est ensuite déposée pyrolyti-quement sur la couche de nitrure de silicium 14, de la façon représentée sur la figure 3. Une partie de la couche de bioxyde de silicium 16 est ensuite 25 supprimée sélectivement pour obtenir la configuration voulue en utilisant des techniques photolithographiques courantes et de gravure par de l'acide chlorhydrique pour former la réserve en bioxyde de silicium 18 représentée sur la figure 4. La réserve en bioxyde de silicium 18 protège la région 20 de nitrure de silicium tandis que le reste de la couche de nitrure de silicium 14 30 est supprimée par la gravure. La figure 5 représente la couche composite formée par les réserves 18 et 20. La réserve en bioxyde de silicium 18 et la réserve en nitrure de silicium 20 protègent la partie de la pastille de silicium devant devenir le dessus de la structure mesa pendant la gravure des couches 10 et 12 de la 35 pastille de silicium en utilisant une solution d'acide chlorhydrique et d'acide acétique courante pour former la structure mesa. La structure mesa représentée sur la figure 6 comporte une partie supérieure 22, une partie intermédiaire 24 et une partie inférieure 10A. 71 26923 3 2099527 La réserve en bioxyde de silicium 18 est ensuite enlevée de la réserve en nitrure de silicium 20 de la façon représentée sur la figure 7. La réserve en bioxyde de silicium 18 est supprimée d'une façon classique avec de l'acide chlorhydrique qui enlève le bioxyde de silicium en laissant le 5 nitrure de silicium pratiquement intact. La structure mesa portant la réserve en nitrure de silicium 20 est ensuite chauffée à une température supérieure à 900°C dans une atmosphère oxydante pour la croissance thermique d'une couche de bioxyde de silicium 26 d'une façon uniforme sur les surfaces exposées de la pastille de silicium de la 10 façon représentée sur la figure 8. La couche de bioxyde de silicium 26 couvre les côtés de la partie supérieure 22 de la structure mesa, la partie intermédiaire 24 de cette structure et le dessus de la partie inférieure 10A de la structure. La couche de bioxyde de silicium 26 est d'une grande intégrité et son épaisseur est uniforme. Il est particulièrement important que l'épaisseur 15 de la couche de bioxyde de silicium 26 soit suffisante dans la région voisine du dessus de la partie supérieure 22, c'est-à-dire dans la partie 22 se trouvant près de la réserve en nitrure de silicium 20. La couche de nitrure de silicium 20 est ensuite supprimée de la façon représentée sur la figure 9 par gravure avec de l'acide phosphorique pour 20 exposer la surface supérieure 28 de la structure mesa, la couche de bioxyde de silicium 26 restant pratiquement intacte. Un contact en métal, non représenté, peut ensuite être déposé sur la surface 28. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que 25 l'on sorte de son cadre. 71 26923 4 2099527 REVENDICATIONS 1. Procédé pour la passivation d'une structure à jonction PN du type mesa dans laquelle la jonction PN a été formée dans une pièce en silicium caractérisé par le dépôt d'une couche de nitrure de silicium sur la partie de la surface de la pièce en silicium devant ultérieurement devenir le dessus 5 de la structure mesa, la gravure de la pièce en silicium pour former la structure mesa, la croissance thermique d'une couche de bioxyde de silicium sur les côtés de la structure mesa, la suppression du nitrure de silicium de la surface supérieure de la structure mesà et la formation d'un contact en métal sur le dessus de la structure mesa. 10 2. Procédé pour la passivation d'une structure à jonction PN du type mesa dans laquelle une jonction PN a été formée dans une pièce èn silicium caractérisé par le dépôt d'une couche de nitrure de silicium sur la surface de la pièce en silicium au-dessus de la jonction, le dépôt sur cette couche de nitrure de silicium d'une première couche de bioxyde de silicium, l'enlève-15 ment d'une partie de cette première couche de bioxyde de silicium afin que la partie restante de la couche de bioxyde de silicium serve comme réserve au-dessus de la partie du support en silicium devant devenir le dessus de la structure mesa, l'enlèvement de la partie de la couche de nitrure de silicium exposée du fait de la suppression de la partie correspondante de la couche de 20 bioxyde de silicium pour que la partie restante de la couche de nitrure de silicium serve comme réserve pour couvrir la partie du support en silicium devant former ultérieurement le dessus de la structure mesa, la gravure des parties de la pièce en silicium non protégées par la première couche de bioxyde de silicium et par la couche de nitrure de silicium pour former la structure 25 mesa, l'enlèvement de la partie restante de la couche de bioxyde de silicium, la formation d'une nouvelle couche de bioxyde de silicium sur les zones exposées par la gravure, et l'enlèvement de la couche restante de nitrure de silicium du dessus de la structure mesa. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde 30 couche de bioxyde de silicium est formée thermiquement. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la première couche de bioxyde de silicium est enlevée par gravure par de l'acide fluorhydrique. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que 35 la couche de nitrure de silicium est enlevée par gravure par de l'acide phophorique.