Brevet FR2099573A1 — publié le 19720317

La présente invention concerne un procédé pour améliorer l'adhérence d'un verre sur une couche telle qu'un film d'or. Les couches ou films d'or sont utilisés comme contacts métalliques sur des dispositifs semiconducteurs et, en particulier, les circuits intégrés. Dans un circuit intégré à grande capacité, appelé aussi circuit intégré à grande échelle ou LSI, une métallisation en plusieurs couches est nécessaire pour les structures des circuits intégrés Pour que la métallisation en plusieurs couches soit efficace, une couche en isolant telle qu'un verre doit être interposée entre les couches d'or. Des difficultés ont été rencontrées pour séparer deux ou plus de deux couches d'or du fait du manque d'adhérence satisfaisante de la couche de verre isolant à la couche d'or. Ce manque d'adhérence satisfaisant du verre à la couche d'or provoque un décollement ou un écaillement entrarnant la défaillance du dispositif. La présente invention a pour objet un procédé pour améliorer l'adhérence du verre aux couches d'or. L'invention a aussi pour objet un procédé pour la métallisation en plusieurs couches des circuits intégrés. Le procédé selon l'invention comporte en particulier le dépit sur la couche d'or d'un métal tel qie le tantale, le zirconium, le niobium ou l'hafnium. La couche mince de métal, par exemple de tantale, est ensuite chauffée dans une atmosphère oxydante pour armer de l'oxyde de tantale. Une couche de verre est ensuite déposée sur ltoxyde de tantale. Le verre adhère à l'oxyde de tantale qui, à son tour, adhère fermement sur l'or. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, après la formation voulue d'ouvertures dans la couche de verre et la couche d'oxyde de tantale, une seconde couche d'or est déposée et une seconde couche de tantale est ensuite déposée sur cette couche d'or et est ensuite convertie en oxyde de tantale. Une seconde couche de verre est aussi déposée sur l'oxyde de tantale. Ces opérations sont répétées le nombre voulu de fois pour obtenir le système à plusieurs couches de métallisation. 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 5 représentent schématiquement les étapes successives de la formation des couches métalliques et de verre selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 représente un support 10 en matière isolante ou en matière céramique telle que de l'alumine. Cependant, le support 10 peut être aussi en semiconducteur tel que le silicium, le germanium ou n'importe quel semiconducteur des groupes III à V, tels que l'arséniure de gallium, l'antimoniure de gallium, le phosphure de gallium, l'antimoniure d'indium, le phos phure d'indium et l'arséniure d'aluminium. Une couche d'or 12 est déposée sur le support 10. Si le support est en silicium, une couche de bioxyde de silicium (non représentée) est nécessaire pour séparer le silicium de la couche d'or 12 La couche d'or 12 est déposée et est ensuite gravée pour former une ouverture dans cette couche par des rocédés classiques de dépôt et de gravure. Ainsi que le montre la figure 2, une couche de métal 14 est formée sur la couche d'or 12 et dans son ouverture. La couche 14 peut etre en n'importe quel métal choisi dans le groupe constitué par le titane, le zirconium, le tantale, le tungstène, le niobium et l'hafnium. Le métal préféré est le tantale et l'invention est décrite ci-après dans ce cas. La couche de tantale 14 est ensuite couverte d'une couche de réserve photographique, non représentée, d'une façon connue pour permettre la formation par gravure d'ouvertures dans la couche de métal 14. L'épaisseur o de la couche de tantale 14 est d'environ 100 à 1000 A, de sorte qu'elle peut être facilement gravée à la température ambiante avec un agent de gravure convenable pour ce métal, par exemple contenant de l'acide chlorhydrique et de l'acide nitrique, en quantités égales, pour former des ouvertures 16 et 18 de la façon représentée sur la figure 3. La couche de réserve photographique non représentée ayant servi à former les ouvertures 16 et 18 est ensuite enlevée. La couche de tantale 14 est ensuite oxydée à une température élevée pour la formation d'une couche d'oxyde de tantale 20. La couche d'oxyde de tantale 20 est obtenue facilement par chauffage du dispositif dans une atmosphère d'oxygène à des températures comprises entre 4500C et 7500C. Le chauffage du métal dans une atmosphère oxydante pour former l'oxyde du métal se traduit par une certaine diffusion ou migration du métal dans la couche d'or, ce qui forme une liaison plus adhérente. Par exemple, une certaine quantité du tantale de la couche 14 diffuse dans la couche d'or 12 pendant que le reste du tantale de la couche 14 est oxydé pour former l'oxyde de tantale. C'est la diffusion à haute température du tantale dans la couche d'or qui est estimé améliorer l'adhérence entre la couche d'or et la couche de verre déposée consécutivement. L#'invention n'est cependant pas limitée à cette théorie. Une couche de verre ou d'un autre diélectrique 22 est ensuite déposée sur la couche d'oxyde de tantale 20. Quand le bioxyde de silicium est utilisé comme verre, un courant de silane et d'oxygène est passé sur la pastille pendant que celle-ci est à une température élevée comprise entre 2000C et 7500C. Une couche de bioxyde de silicium est le diélectrique préféré, bien que de l'oxyde d'aluminium, du nitrure de silicium et des verres dopés puissent être utilisés. Des ouvertures 24 et 26 sont ensuite formées dans la couche de bioxyde de silicium 22 en utilisant des techniques classiques de gravure. Un contact métallique ou une couche métallique (non représenté) peut ensuite être déposé dans les ouvertures 24 et 26 en contact avec la couche d'or 12 pour former un système de métallisation à plusieurs couches convenables pour un circuit intégré. Suivant un mode de nise en oeuvre préféré, de l'or est déposé dans les ouvertures 24 et 26. Cette seconde couche d'or est protégée contre les rayures, les marques par des brucelles et des marques par des sondes en déposant une couche de verre. L'adhérence de la couche de verre à la couche d'or peut etre améliorée en utilisant une couche intermédiaire d'oxyde de tantale de la façon décrite ci-dessus. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé pour améliorer l'adhérence d'un verre à une couche d'or, caractérisé par le dépôt d'une couche d'un métal choisi dans le groupe constitué par le tantale, le niobium, le zirconium, le titane et l'hafnium sur la couche d'or, le chauffage du métal dans une atmosphère oxydante pour convertir le métal en oxyde du métal et le dépôt d'une couche de verre sur cet oxyde. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal est du tantale. 3. Procédé selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le métal est déposé en couche d'une épaisseur d'environ 100 à 1000 A 4. Procédé pour améliorer l'adhérence d'un verre à une couche d'or, caractérisé par le dépôt d'une couche d'un métal choisi dans le groupe constitué par le tantale, le niobium, le zirconium, l'hafnium et le titane sur une couche d'or, la formation d'ouvertures prédéterminées dans la couche de métal pour exposer la couche d'or, le chauffage du métal dans une atmosphère oxydante pour la conversion du métal en oxyde du métal, le dépôt d'une couche de verre sur la couche d'oxyde du métal et sur la surface exposée de l'or, la formation par gravure d'ouvertures dans la couche de verre pour exposerlaswface prdcéemment exposée de l'or, et le dépôt d'un métal dans les ouvertures sur la surface exposée de l'or.