Brevet FR2081014A1 — publié le 19711126

L'invention concerne un procédé de fabrication de structures dans des couches de nitrure de silicium servant de couches de masquage, en utilisant la technique de la laque photosensible par attaque chimique*au moyen d'acide phosphorique chaud concen-5 tré. Dans la technique des semi-conducteurs, il est connu pour la fabrication de composants du type planar à base de silicium, d'utiliser outre des couches de SiC^» également des couches de SigN^, comme couches de masquage lors de la réalisation des 20 zones diffusées dans le corps semi-conducteur. Ces couches de masquage sont d'abord appliquées sur l'ensemble de la surface du semi-conducteur et soumises ensuite à une attaque chimique en vue d'obtenir la structure recherchée au moyen de la technique connue de la laque photosensible, les parties de la couche de masquage 15 se trouvant sur des zone.-, de surface, destinées à une diffusion de substances d'activation, étant de nouveau enlevées de la surface du semi-conducteur. . La fabrication par attaque chimique ou corrosion de telles fenêtres de diffusion s'effectue jusqu'à présent, en ne 20 recouvrant pas immédiatement la couche de nitrure de silicium (couche SigN^) à structurer,avec une laque photosensible, mais au préalable avec une couche intermédiaire de SiÛ2 réalisée par pyrolyse. Cette opération est nécessaire du fait que la Jaque photosensible à utiliser est peu résistante à l'acide phosphorique 25 chaud concentré éliminant le et entraînerait ainsi rapide ment des corrosions sousi-jacentes, donc des structures imprécises. Le SiÛ2 n'est pratiquement pas attaqué par l'acide phosphorique et sert donc effectivement de masque utilisé lors de la corrosion. L'ensemble du procédé de corrosion comprend donc les 30 phases suivantes : 1. Dépôt de la couche de SiÛ2 sur la couche de Si^N^, 2. Réalisation de la structuration de la couche de Si02, par la technique de la laque photosensible, 3. Elimination par attaque chimique des zones super-35 flues de la couche de Si02> 4. Elimination des résidus de la laque photosensible, 5. Attaque chimique de la couche de Si^N^ pour obtenir la structure cherchée, 6. Elimination du masque de Si02• 40 En raison de la couche de SiOo supplémentaire, ce 71 04972 2 2081014 procédé est très compliqué et présente en plus l'inconvénient que, du fait des opérations supplémentaires, des impuretés peuvent pénétrer dans la couche de masquage, ou que lors de l'attaque chimique, des défauts de la couche de SiOg (pinholes) peuvent être reportés sur la couche de Si^N^. Le but de l'invention est donc d'éviter la couche de SiC^, et d'agir sur la constitution de la couche de laque photosensible de telle façon, qu'elle devienne résistante à l'acide phosphorique chaud concentré, en évitant ainsi des dorrosions sous-jacentes. Ce problème a été résolu grâce au fait que la couche de laque photosensible reproduisant la configuration des structures voulues, est soumise, sur la couche de nitrure de silicium, après exposition et développement, à un traitement thermique à 100-200°C, que l'attaque chimique de la couche de nitrure de silicium dégagée est alors effectuée à l'aide d'acide phosphorique à 150°C, et qu'on enlève enfin, la laque photosensible restée sur la couche de nitrure de silicium avec un dissolvant organique en ébullition lente. Suivant un perfectionnement de l'invention, on prévoit d'utiliser des laques photosensibles de la classe des laques diazoïques. On entend^par là des laques composées d'une substance photosensible, contenant une combinaison diazoïque se décomposant sous l'effet de la lumière en dégageant de l'azote. Dans le cadre de l'invention, on prévoit de réaliser le traitement thermique de la couche de laque photosensible par échelons, en commençant avec une température de 150°C. Suivant un exemple d'exécution particulièrement favorabl.e, il s'est avéré avantageux de procéder au traitement thermique, d'abord pendant 15 minutes à 150°C, et ensuite, à un stade suivant pendant 15 minutes à 200°Co Par ce procédé - d'abord une cuisson préalable de la laque à une température moyenne, ensuite une cuisson définitive de la couche de laque à une température plus élevée - on évite que la laque ne devienne fluide sur la couche de nitrure de silicium. Le procédé suivant 1'invention,permet d'étaler sur plus d'une heure, la durée de corrosion de la couche de nitrure de silicium dans la solution d'acide phosphorique chaude et concentrée (150°C), sans influencer de façon nuisible l'adhérence de la couche photosensible sur le support. 71 04972 3 2081014 Plus précisément, le procédé conforme à l'invention utilisant la technique de la laque photosensible pour l'attaque chimique du nitrure de silicium, est exécuté comme suit : Les plaques enduites de nitrure sont chauffées 5 pendant 15 minutes à 800°C dans un courant d'azote ou d'argon, et recouvertes immédiatement avec la laque photosensible ayant une viscosité de 40 cS (centistokos) - pour des géométries inférieures à 5 p, on utilise une viscosité de 25 cS - puis centrifugées pendant 30 secondes à 400 t/m , et séchées pendant 30 minutes 10 à 80-90°C. On procède ensuite à l'exposition et au "développement suivant des procédés connus. Après rinçage et séchage, le traitement thermique est réalisé sur une plaque chauffante régulée, d'abord pendant 15 minutes à 150°C, puis pendant 15 minutes à 200°C. Des plaques traitées suivant cette techniaue de laque 15 photosensible peuvent être corrodées jusqu'à une durée de 90 minutes, dans de l'acide phosphorique concentré à 150°C. Il se présente ainsi des corrosions sous-jacentes de 0,5 au maximum. Grâce à la température élevée de cuisson définitive, la laque photosensible perd sa solubilité dans l'acétone. De 20 ce fait, elle doit être traitée pendant 5 minutes et séparée dans un mélange en ébullition lente de dichlorobenzène, de phénol, de perchloréthylènes et d'un agent mouillant, par exemple l'acide lauryl-sulfo-benzoïque. Le traitement se termine par un court rinçage dans du trichloréthylène et de l'acétone ou dans du métha-25 nol. 71 04972 2081014 - revendications - 1. Procédé de fabrication de structures dans des couches de nitrure de silicium servant de couches de masquage, en utilisant la technique de la laque photosensible, par attaque 5 chimique au moyen d'acide phosphorique chaud concentré, caractérisé par le fait que la couche de laque photosensible reproduisant la configuration des structures voulues, est soumise sur la couche de nitrure de silicium, après exposition et développement, à un traitement thermique à 100-200°C, que l'attaque chimi-10 que de la couche de nitrure de silicium dégagée est alors effectuée à l'aide d'acide phosphorique à 150°C, et qu'on enlève enfin, la laque photosensible restée sur la couche de nitrure de silicium avec un dissolvant organique en ébullition lente. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par 15 l'utilisation d'une laque photosensible de la classe des laques diazoïques. 3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que le traitement thermique de la couche de laque photosensible est effectué par 20 échelons en commençant à une température de 150°C. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le traitement thermique est effectué d'abord pendant 15 minutes à 150°C, et dans un stade suivant pendant 15 minutes à 200°C. 25 5. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé par le fait que la durée de corrosion de la couche de nitrure de silicium dans la solution d'acide phosphorique concentré à 150°C, est réglée en fonction de l'épaisseur de la couche, à 90 minutes maximum. 30 6. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que l'élimination de la laque photosensible résiduelle s'effectue par un traitement pendant 5 minutes, dans un m-'lange bouillant doucement de dichlorbenzène, de phénol, de perchloréthylènes et d'un agent moiillant, par exem-35 pie l'acide lauryl-sulfo-benzoïque, puis par rinçage dans du trichloréthylène et de l'acétone ou dans du méthanol.