Brevet FR2108122A1 — publié le 19720512

i 2108122 Il n'est pas rare que des dispositifs planar sous boîtier plastique présentent, après un fonctionnement prolongé sous tensions élevée.,.- et à température élevée, des instabilités du courant et de la tension inverses. Il en est notamment ainsi des dispositifs à semiconducteurs à tension inverse élevée. L'invention repose sur la constatation suivante : ces instabilités sont imputables à la perméabilité d'oxydes thermiques aux impuretés telles qu'alcali et eau. Ces impuretés peuvent traverser le plastique de l'extérieur vers l'intérieur, car on sait que le plastique n'est pas totalement imperméable, mais peuvent aussi provenir du plastique lui-même ou être incorporées à l'oxyde, sur la surface semiconductrice, pendant le traitement de la plaquette. L'invention a pour objet un procédé qui ne présente pas les inconvénients précités et permet une meilleure passivation des surfaces semi-conductrices ou jonctions pn que les procédés connus. Selon une caractéristique. essentielle de l'invention, la couche isolante, située sur une face du substrat semiconducteur pendant la fabrication de dispositifs planar, est supprimée totalement ou partiellement après la production de la ou des régions semiconductrices, puis remplacée par une couche de nitrure de silicium, produite dans une gaine cathodique, à partir de SiH^ et de î^. Cette couche de nitrure de silicium remplace ainsi la couche isolante, utilisée auparavant comme masque de diffusion. Le dépôt de la couche de nitrure de silicium s'effectue par exemple à une température d'environ 350°C. Aucune perturbation ultérieure de la surface ou de l'intérieur du semiconducteur n'est à redouter à une telle température. La surface semiconductrice est avantageusement traitée par de l'oxygène ou un gaz inerte, dans une gaine cathodique, et par suite nettoyée avant le dépôt de la couche de nitrure de'"silicium. Cette opération s'effectue de préférence dans le même appareillage que le dépôt de la couche de nitrure. . ■ , *» Les régions semiconductrices du substrat sont munies de contacts après la production de la couche de nitrure de silicium. Des fenêtres de connexion sont ouvertes peur ce faire dans la couche de nitrure de silicium, puis les zones ainsi dégagées sur les régions semiconductrices sont recouvertes avec le matériau de contact, par évaporation par exemple. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est naturellement possible de déposer aussi une ou plusieurs autres couches isolantes sur 71 35311 2 2108122 la couche de nitrure de silicium. Le bioxyde de silicium par exemple convient comme matériau pour une couche isolante supplémentaire, ^ette couche de bioxyde de silicium est avantageusement produite par exemple par un dépôt pyrolytique de bioxyde de silicium, à partir de la réaction SiH^-C^) ou ^ans une Saine cathodique, à partir de SiH^ et , dans le même appareillage que la couche de nitrure de silicium. L'invention est avantageusement applicable à tous les dispositifs à? semiconducteurs, tels que diodes, transistors ou circuits intégrés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des dessins annexés .sur lesquels : les figures 1 à 5 représentent les diverses phases.de fabrication d'un transistor planar selon l'invention; et . r les figures 6 à 8 représentent une variante de cette fabrication. La fabrication d'un transistor planar selon l'invention, s'effectue par exemple à l'aide des opérations suivantes, à partir d'un substrat semiconducteur de silicium : dépôt sur une face de ce substrat semiconducteur, du même type que la région collecteur, d'une couche isolante constituant le masque de diffusion, en bioxyde ou nitrure de silicium par exemple, puis diffusion des régions de base et 4'émetteur dans le substrat semiconducteur, à travers des ouvertures réalisées dans cette couche isolante. La figure 1 représente le transistor planar après la diffusion de la région de base (2) et de la région d'émetteur (3) dans le substrat semiconducteur 1. La face semiconductrice porte la couche isolante 4, servant de masque de diffusion et constituée par exemple de bioxyde de silicium. L'aspect en gradins de la couche isolante résulte de l'ouverture de fenêtres pour la diffusion des régions de base et d'émetteur. Après la diffusion de l'émetteur-, la couche isolante 4 est supprimée sur la face semiconductrice, selon figure. 2, puis remplacée par une nouvelle couche isolante 5 en nitrure de silicium selon figure 3. La couche de nitrure est produite selon l'invention dans une gaine cathodique, par décomposition thermique des gaz SiH^ et H Le dépôt de la couche de nitrure de silicium résultante s'effectue par exemple à une température de 350°C. Avant le dépôt de la couche de nitrure de silicium, la surface semiconductrice est toutefois nettoyée, également par une gaine cathodique selon l'invention. Une atmosphère d'oxygène ou de gaz inerte est utilisée 71 353 "H 3 '2108122 pour cette opération. Ce traitement préalable s'effectue de préférence selon l'invention dans le même appareillage que le dépôt de la couche de nitrure de silicium. Après la réalisation de la couche de nitrure de silicium, des ouver-5 tures sont faites dans cette couche isolante, selon figure 4, pour la connexion des régions de base et d'émetteur : la fenêtre 6 de connexion de base et la fenêtre 7 de connexion d'émetteur. La connexion de la région de collecteur s'effectue dans l'exemple représenté sur la face opposée à la région d'émetteur, par dépôt sur le substrat semiconducteur d'une 10 électrode de collecteur, non représentée sur les figures. La figure 5 représente enfin la connexion des régions de base et d'émetteur par l'électrode de base 8 et l'électrode d'émetteur 9. Ces électrodes sont produites par évaporation par exemple. Les figures 6 à 8 correspondent aux figures 3 à 5, dont elles ne 15 diffèrent que par le point suivant : après la suppression de la couche isolante 4, servant initialement de masque de diffusion, la surface semiconductrice est recouverte non pas par une couche de nitrure de silicium 5, mais, selon une autre caractéristique de l'invention, par cette couche 5 sur laquelle est déposée une autre couche isolante 10, en 20 bioxyde de silicium par exemple. La couche isolante 10 est produite par exemple par dépôt pyrolytique de bioxyde de silicium, à l'aide de la réactbn SiH^-O^, ou dans une gaine cathodique, à partir de SiH^ et O2, et de préférence dans le mime appareillage que la couche de nitrure. Dans cet exemple de réalisation, les fenêtres de connexion 6 et 7 selon figure 25 7 doivent être ouvertes non seulement dans la couche de nitrure de sili cium 5, mais aussi dans la couche isolante 10. L'ouverture des fenêtres de connexion s'effectue avantageusement dans les deux cas par photolithographie. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par 30 l'homme de l'art au procédé et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. 71 35311 4 210812? Revendications 1. Procédé pour la fabrication d'un dispositif planar, caractérisé en ce que la couche isolante, présente sur une face du substrat semiconducteur, est supprimée totalement ou partiellement, après la réalisation de la ou 5 des zones semiconductrices, puis remplacée par une couche de nitrure de silicium, produite dans une gaine cathodique, à partir de SiH^ et 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que le dépôt de la couche de nitrure de silicium s'effectue à une température d'environ 350°C. 10 3. Procédé selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface semiconductrice est traitée par de l'oxygène ou un gaz inerte, dans une gaine cathodique, avant le dépôt de la couche de nitrure de silicium. 4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le traitement préalable par oxygène ou un gaz inerte et le 15 dépôt de la couche de nitrure de silicium s'effectuent dans le même appareillage. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une couche isolante supplémentaire est déposée sur la couche de nitrure de silicium. 20 6. Procédé selon revendication 5, caractérisé en ce que la couche iso lante supplémentaire est en bioxyde de silicium. 7. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des fenêtres sont ouvertes dans la couche de nitrure de silicium et la couche isolante située sur cette dernière, pour la connexion 25 de la ou des régions semiconductrices situées dans le substrat semi conducteur . 8. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couche isolante supplémentaire est produite dans le même appareillage que la couche de nitrure de silicium.