Brevet FR2108115A1 — publié le 19720512

La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation d'un composant semiconducteur tel qu'une diode» un transistor classique, un transistor à effet de champ ou un circuit intégré. Ce composant comprend un corps semiconducteur pourvu d'une électro-5 de métallique séparée de ce dernier par une couche isolante. les transistors à effet de champ sont, comme on le sait, souvent utilisés dans les circuits intégrés. Un type particulier de tels transistors comportant une électrode de commande isolée électriquement de la couche semiconductrice est connu d'après la 10 littérature technique anglo-saxonne sous la désignation de "Metal-Insulator-Semiconductor JField-Effect Transistor", c'est-à-dire de transistor à effet de champ métal-isolant-semiconducteur. Le plus répandu d'entre eux est le Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, ou transistor à effet de champ métal-oxyde-semiconduc-15 teur, que l'on désigne aussi5 plus "brièvement, par ses initiales MOS-FET, ou TEC-MOS, couramment abrégées encore en celles de MOS. La couche isolante comprise entre l'électrode de commande, ou porte, généralement métallique, et le canal de conduction situé . entre les deux électrodes principales, appelées d'après leur fonc-20 tion source et drain, est par exemple constituée par de l'oxyde de silicium SiOg. On connaît par la prépublication allemande n°1564 412 m transistor p-n-p ou n-p-n à effet de champ, avec électrode de commande isolée, qui comporte deux cavités non traversantes dans 25 une partie de son corps semiconducteur, lequel est d'un type de conduction prédéterminé. Ces cavités sont emplies, l'une entièrement, l'autre en partie seulement, d'un matériau semiconducteur du type de conduction opposé et forment ainsi là source et le drain. L'électrode de commande est constituée par un motif de cou-30 che conductrice métallique, ■ par exemple en aluminium,séparé du corps semiconducteur en silicium par une couche intercalaire isolante faite par exemple d'oxyde de silicium et obtenue dans ce cas par oxydation de la surface du corps semiconducteur en silicium. On dépose par vaporisation sous vide cette couche \c O 35 d'aluminium, d'une épaisseur voisine de 3000 A, directement sur la couche d'oxyde et le matériau semiconducteur dans les cavités à travers des fenêtres ménagées dans ladite couche d'oxyde. Pour obtenir une bonne adhérence, on chauffe le corps semiconducteur à une température d'environ 150°C pendant la vaporisation de l'alu-40 minium. 71 35096 2 2108115 Dans le cas d'un dispositif semiconducteur composé plusieurs transistors à effet de champ sur un substrat commun, avec leurs électrodes de commande séparées du corps semiconducteur par une couche isolante, on peut également augmenter la température du 5 corps semiconducteur pendant l'apport des électrodes d'aluminium. Selon la prépublication allemande n° 1564 410» le corps semiconducteur est pourvu d'une couche isolante sur laquelle est appliqué un motif à couche conductrice. De tels dispositifs semiconducteurs composés sont connus dans la littérature sous le nom de circuits 10 à corps solide et comportent au moins deux éléments de commutation avec même corps semiconducteur. L'une des faces au moins est revêtue d'une couché isolante sur laquelle sont appliqués des conducteurs reliés, à travers des ouvertures de ladite couche isolante, à certaines zones des éléments de commutation qui se trouvent ainâi 15 connectés entre eux. Celle des deux zones du corps èemiconducteur qui est reliée su conducteur à travers une ouverture de la couche isolante constitue une diode de protection s'opposant, lors du : fonctionnements, au claquage de la couche isolante située sous l'électrode de commande. On réalise ladite électrode de commande 20 par vaporisation sous vide d'une couche d'aluminium d'une épaisseur 0 d'environ 3000 A sur la couche d'oxyde et le matériau semiconducteur par vaporisation sous vide à travers les fenêtres. Pour obtenir une bonne adhérence, on a soin de chauffer le corps semiconducteur à environ 150°C pendant cette vaporisation. 25 ' Mais la demanderesse a découvert que pendant la vapo risation, et en particulier à son début, la surface de séparation peut être le siège de réactions chimiques préjudiciables non seulement à l'adhérence de la couche d'aluminium sur le substrat lors du fonctionnement ultérieur, mais aussi aux propriétés électriques du 30 composant définitif. L'invention a par conséquent pour objet m procédé de réalisation propre à améliorer à la fois les propriétés mécaniques de la zone d'électrode de commande et surtout les propriétés électriques du composant. Ce procédé est caractérisé par le fait 35 que l'on effectue l'apport par vaporisation de l'électrode métallique sur la couche isolante, de façon au moins approximativement uniforme pendant toute la durée de l'opération, à une vitesse élevée qui est d'au moins 100 ou de préférence 200 A/s. On a remarqué en effet que les propriétés électriques du composa-it sont détermi-40 nées dans une large mesure par le matériau de la couche métallique 71 35C95 3 2108115 contigu à la couche isolantes, lequel est appliqué sur cette dernière au commencement du processus de vaporisation® C'est pourquoi l'on s'en tient dès ce commencement aussi à une grande vitesse de vaporisation réglée de préférence à environ 250 A/s. 5 II est particulièrement avantageux d'effectuer la vaporisa tion à une température du corps semiconducteur portée au-delà de 150°C. En effet, le chauffage à 150°C ou au-dessous tel que connu améliore bien l'adhérence, mais non les propriétés électriques du composant et, entre autres, sa tension de seuil. Un chauffage 10 selon l'invention, à au moins 200°C, et notamment à 250°C, assure, lui, non seulement une "bonne adhérence, mais encore une tension de seuil réduite et un faible courant de blocage. Il convient de ne pas dépasser sensiblement une température de l'ordre de 300°C. Le procédé selon l'invention s'applique de préférence à 15 la réalisation de composants présentant une électrode d'aluminium sur une couche isolante en oxyde de., silicium, mais il est utilisable d'une matiière générale avec tout matériau d'électrode dont les atomes ont une forte affinité avec le matériau isolant et à la surface de séparation duquel il faut par conséquent s'attendre 20 à des réactions chimiques. C'est par exemple le cas du magnésium et du titane vis-à-vis de l'oxyde d'aluminium,, Ce même procédé de fabrication n'est en outre pas limité aux transistors à effet de champ? il est applicable à tous les composants dans lesquels les propriétés de surface des électrodes 25 ont une influence sur les propriétés électriques, donc par exemple à des transistors bipolaires et des diodes. 71 35096 4 2108115 HBVmDICATIOHS 1» Procédé de réalisation d'un composant semiconducteur comprenant un corps semiconducteur pourvu d'une électrode métallique apportée par vaporisation sous vide et séparée de ce dernier 5 par une couche isolante, procédé caractérisé par le fait que l'on effectue l'apport par vaporisation de l'électrode métallique sur la couche isolante, de façon uniforme ou approximativement uniforme pendant toute la durée de l'opération» à -une vitesse de vaporisation élevée qui est supérieure ou égale à 100 A/s. 10 2.' Procédé selon la revendication 1 caractérisé pa? le fait que l'on adopte une vitesse de vaporisation supérieure ou égale à 200 kja. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que pendant la vaporisation, on 15 maintient la couche isolante à une température accrue au-delà de 150°C. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé par le fait que l'on maintient la couche isolante à une température supérieure à 200°C pendant la vaporisation. 20 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caractérisé par le fait que l'on maintient la couche isolante à me température de l'ordre de 250°0 pendant la vaporisation.