Brevet FR2081092A1 — publié le 19711203

La présente invention concerne le dépôt de silicium sur un substrat tel qu'une plaquette de silicium, et elle s'applique plus particulierement à la fabricat,Xon des circuits électroniques connus sous le nom de circuits intégrés. On utilise frsquemment pour la fabrication de tels circuits un procédé qui comporte la réalisation de plusieurs "caissons" isoles les uns des autres sur un même substrat de silicium. Divers composants sont ensuite réalisés au sein de chacun de ces caissons ainsi que des connexions entre composants et entre caissons. Pour obtenir ces caissons, on s'y prend classiquement de la manière suivante - On creuse des sillons sur une face du substrat de silicium, cette face étant appelée ici face avant. Ces sillons sont disposés de telle sorte qu'ils isolent entre eux des parties en relief. - On oxyde cette face du substrat de manière à la recouvrir d'une couche de silice isolante aussi bien au fond des sillons que sur les reliefs et sur les parois de raccordement. - On dépose sur cette face avant du silicium polycristallin et, over!tuelisment du carbure de silicium, de telle sorte que le dépôt ait une épaisseur suffisante pour présenter en lui-même une bonne tenue mécanique. - On abrase la face arriere du substrat jusqu's atteindre la ,ouc--e ce silice précédemment créée au fond des sillons : les reliefs précédemment ct=-e- scnt alors isolés électriquement les uns des autres par la couche de silice et il est possible de continuer le processus de fabrication du circuit intègre, par les méthodes dites planaires, sur la face arriere du substrat ainsi abrasé. La présente invention est plus particulièrement applicable à l'opération, indiquée ci-dessus, de dépôt de silicium polycristallin. Cette opération se fait généralement de la manière suivante - On dispose plusieurs plaquettes de silicium, dont l'épaisseur est de l'ordre par. exemple d'un demi millimètre, sur un support de graphite, appelé suscepteur. Le suscepteur muni de ces plaquettes est ensuite introduit dans une enceinte appelée enceinte d'épitaxie. On porte cette enceinte pendant un temps convenable à une température de l'ordre de 12000 C et on la fait parcourir par Ün flux gazeux d'n composé de silicium qui subit une pyrolyse aboutissant au dépôt ce 3llicium sur les plaquettes. Ce dépôt est généralement appelé "croissance épizaxiale" quoique le silicium se dépose sous forme polycristalline. Malheureusement, le silicium ne se dépose pas seulement sur les plaquettes comme on le souhaite, mais encore sur le suscepteur. Si l'épaisseur déposée est faible, un micron par exemple, cela n'a guère d'importance, mais si elle est forte, 400 microns par exemple, il se forme une couche de silicium polycristallin qui recouvre d'une manière continue les plaquettes et le suscepteur. Il devient alors très difficile de séparer les plaquettes du suscepteur sans les détériorer. Un but de la présente invention est de faciliter la séparation entre des plaquettes de silicium et un suscepteur, lorsque ces plaquettes ont été placées sur ce suscepteur lors d'une opération de dépôt de silicium par pyrolyse en phase gazeuse. Un autre but de la présente invention est d'améliorer'le processus de fabrication des caissons isolés sur un substrat de silicium. Un autre but de la présente invention est d'améliorer la fabrication des circuits intégrés sur un substrat de silicium. Un autre but de la présente invention est de faciliter la maintenance et d'augmenter la longévité des suscepteurs utilisés pour le dépôt du silicium ou du carbure de silicium, sur des plaquettes. L'objet de la présente invention est un procédé de préparation de support de croissance épitaxiale en vue d'un dépôt de silicium et/ou de carbure de silicium sur une plaquette, ce dépôt étant obtenu en disposant cette plaquette sur un support, nommé suscepteur que l'on introduit dans une enceinte que l'on chauffe et que l'on fait parcourir par un flux gazeux contenant un gaz apte à fournir, par pyrolyse. du silicium et/ou du carbure de silicium, procédé caractérisé an ce que, avant l'introduction du suscepteur dans ladite enceinte on colle une feuille de graphite sur la surface de ladite plaquette, la colle utilisée à cet effet étant constituée d'une résine hydrocarbonée apte à se carboniser à la température de pyrolyse dudit gaz en s transformant en une couche friable. A l'aide des figures schématiques 1 et 2 ci-jpintes, on va décrire ci-apres titre d'exemple non limitatif, un exemple de mise en oeuvre de la présente invention. Les éléments se correspondant sur ces diverses figures sont désignés sur toutes celles-ci par les memes numéros de référence. La figure 1 représente une vue en coupe d'un suscepteur sur lequel on a dls posé des plaquettes de silicium avant introduction dans une enceinte à épitaxie La figure 2 représente une vue de dessus du même suscepteur. On voit sur ses figures le suscepteur 1 constitué d'une plaque de graphite oye 2 cm environ d'épaisseur. La face supérieure de ce suscepteur est plane. Sur te face supérieure sont posées ou collées deux plaquettes 3 et 5 cIrculaires d silicium ou analogue d'un diamètre de l'ordre de 25 mm. Sur toute la face supérieure suscepteur 1 est collée une feuille de graphite laminé 7.Cette feuille ayant Cté préalablement découpée de manière à laisser libre la surface occupée par les plaquettes 3 et a. La colle est constituée par une résine dite "cokéfiable", par e- Des feuilles de graphite revêtues d'une telle résine, sont disponibles dans la commerce, à des fins autres que la fabrication des circuits intégrés, par umple sous la marque commerciale "PAPIEX" de la société française LE CARBONE LORRAINE. Il suffit pour mettre en oeuvre l'invention, de découper comme indiqué une telle feuille de graphite, et d'humidifier sa face enduite de résine et te l'appliquer sur le suscepteur 1. Les plaquettes étant également placées sur le suscepteur, on introduit l'ensemble dans une enceinte à épitaxie. il est porté dans cette enceinte à une température de 12000 pendant une heure et sa face supérieure disposée sensiblement horizontalement est léchée par un flux gazeux contenant par exemple du tétrachlorure de silicium Si Cl4 ou d'autres composés tels que Si H Cl3 ou Si H4 aptes à fournir un dépôt de silicium par pyrolyse. L'épaisseur de la feuille de graphite munie de sa colle est choisie égale à l'épaisseur des plaques de silicium 5 et 7, soit par exemple 0,5 mm, de manière que l'écoulement du flux gazeux ne soit pas perturbé par des irrégularités de surface. L'espacement entre le bord des plaquettes de silicium 3 et 5 et le nord en regard de la feuille de graphite 7 doit être inférieur à 2 mm environ et de préférence inférieur à 1 mm, car sans cela, du silicium pourrait se déposer dans l'intervalle entre ces plaquettes et cette feuille de graphite. On obtient ainsi un dépôt de 400 microns de silicium polycristallin. Lorsque l'opération de dépôt au sein de l'enceinte à épitaxie est terminée, on retire le suscepteur de cette enceinte. Si l'écart entre le bord des pastilles 3 et 5 et le bord en regard de la feuille de graphite 7 a été choisi faible, de l'ordre de 1/10 mm ou 1/5 mm par exemple, le suscepteur apparait recouvert d'une couche continue de silicium L'enlèvement des pastilles se fait alors en même temps que l'enlèvement de la feuille de graphite , On introduit une lame fine selle qu'une lame de rasoir) entre le suscepteur et la feuille de graphite et cette dernière se décolle. Les pastilles se séparent du suscepteur en mère temos que la feuille de graphite. il est ensuite facile de séparer les pastilles 3 et 5 de la feuille de graphite 7, en pliant la feuille de graphite sur les bords des pastilles, ce qui brise la couche de silicium déposée. Un rodage des bords de la pastille permet ensuite de donner une forme convenable à ces bords. Quant au suscepteur, il peut être nettoyé des traces de carbone par un grattage suffisamment doux pour ne pas altérer sa surface. Le choix de la colle est évidemment important. De nombreuses résines organiques peuvent convenir. Elles sont constituées de préférence exclusivement de carbone et d'hydrogène, étant entendu, que de petites quantités d'azote par exemple, ne constituent pas un empêchement absolu. L'essentiel est que, à la température atteinte par le suscepteur dans l'enceinte d'épitaxie, cette colle se carbonise en donnant une couche à faible cohésion mécanique. Une résine possédant cette propriété est appelée "cokéfiable". il est d'autre part évidemment avantageux, quoique non nécessaire, que le collage puisse se faire de façon simple, par exemple par humidification de la collez et simple application comme expliqué précédemment. Dans le cas où il s'agit de déposer du carbure de silicium. par exemple, dans le cas où une couche de carbure de silicium doit être incorporée dans la couche de silicium polycristallin déposée sur les plaquettes, les opérations sont exactement les mêmes que celles qui ont été décrites précédemment, sauf évidemment en ce qui concerne les conditions du dépôt, proprement dit. On utilise par exemple un flux gazeux comportant trois parties de Si Cl4 pour une partie de C Hg, la température étant encore de 12000 et la durée du dépôt étant de 10 mn, si l'on désire une couche de 10 microns d'épaisseur. Dans le cas où l'on laisse un intervalle relativement grand, de l'ordre de 1 mm par exemple, entre les bords en regard des pastilles de silicium 3 et 5 et la feuille de graphite 7, la couche de silicium ou de carbure de silicium déposée n"apparaît plus continue, à la sortie de l'enceinte à épitaxie. Les pastilles de silicium peuvent alors être séparées du suscepteur avant que l'on ait décollé la feuille de graphite 7. REVENDICATIONS 1/ - Procédé de préparation de support de croissance épitaxiale en vue d'un dépôt de silicium et/ou de carbure de silicium sur une plaquette, ce dépôt étant obtenu en disposant cette plaquette sur ce support, nommé suscepteur que l'on introduit dans une enceinte que l'on chauffe et que l'on fait parcourir par un flux gazeux contenant un gaz apte à fournir, par pyrolyse du silicium et/ou du carbure de silicium, procédé caractérisé en ce que, avant l'introduction du suscepteur dans ladite enceinte on colle une feuille de graphite sur sa surface, sauf à l'emplacement de ladite plaquette, la colle utilisée à cet effet étant constituée d'une résine hydrocarbonée apte à se carboniser à la température de pyrolyse dudit gaz en se transformant en une couche friable. 2/ - Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite colle est o'un type apte à devenir collante lorsqu'elle est humidifiée. 3/ - Procédé selon la revendication 1, dans lequel on laisse entre le bord de ladite plaquette et le bord en regard de ladite feuille de graphite. un intervalle inférieur à 1 mm. 4/ - Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite feuille de graphite est une feuille laminée.