Brevet FR2081909A1 — publié le 19711210

i 2081909 L'invention concerne un procédé pour réaliser une métallisation pour l'établissement d'un contact ayant une bonne adhérence avec les surfaces de composants électriques, en particulier de composants à semiconducteurs du type planar au silicium, 5 procédé suivant lequel une solution ou une suspension contenant le métal est déposée à l'état liquide sur les surfaces à métalliser, le liquide est évaporé et la couche restante contenant le composé métallique est transformée par chauffage en une couche métallique pure et est ensuite incorporée par frittage ou alliage dans la 10 surface semiconductrice. Lors de la fabrication d'ensembles de composants électriques, en particulier de microcomposants à semiconducteurs qui sont réalisés suivant la technique planar ou mésa, une des dernières étapes de la fabrication concerne le dépôt défini 15 des contacts d'émetteur et de base ou de trajets conducteurs. Ce dépôt est effectué de la manière suivante : une pastille en matériau semiconducteur, par exemple une pastille monocristalline de silicium, qui comporte plusieurs ensembles de composants et est partagée après achèvement des ensembles, est recouverte, en utili-20 sant des masques ou modèles correspondants, par vaporisation du métal souhaité, par exemple de l'aluminium ou bien ses alliages avec de l'argent, de l'or, du platine, du chrome ou du molybdène. Lorsque, en raison de la petitesse des dimensions, une vaporisation à travers des masques n'est plus possible, 25 la couche métallique est déposée sur toute la surface puis, après revêtement par une laque photosensible appropriée et reproduction de la structure souhaitée par exposition et développement de la laque photosensible, la couche métallique est de nouveau éliminée dans les zones indésirables de l'ensemble semiconducteur. En dehors 30 d'une vaporisation métallique il est aussi possible de réaliser la métallisation de la surface semiconductrice par pulvérisation cathodique ou à partir d'une solution par galvanisation. Ces procédés entrainent une dépense considérable en appareillage et présentent en plus l'inconvénient que les métallisations ainsi réali-35 sées ne sont pas toujours optimales en ce qui concerne leur adhérence et leur épaisseur sur la surface semiconductrice, et par conséquent l'établissement du contact devient plus difficile. Ceci provoque l'apparition de pannes électriques et mécaniques dans les composants à semiconducteurs ainsi réalisés. 40 La présente invention se propose d'améliorer 71 08204 2 2081909 l'adhérence et par suite de faciliter l'établissement du contact entre les métallisations.constituées par de l'aluminium et les surfaces semiconductrices et en même temps de fournir un procédé rationnel ne nécessitant pas de mise en oeuvre importante du 5 point de vue appareillage. Suivant l'invention, pour réaliser une métallisation constituée par un alliage d'aluminium avec de l'argent ou du titane, on dépose une solution d'un composé métal-alanate correspondant dissous dans une laque organique, cette solution 10 étant transformée, par décomposition thermique en présence d'une atmosphère d'oxygène et d'argon à des températures comprises entre 200 et 300° C, en une couche pure de l'alliage métallique, puis incorporée par alliage dans la surface semiconductrice. Suivant l'invention on peut utiliser une laque 15 photosensible comme solution de laque. Mais il est aussi possible d'utiliser de la nitrocellulose dissoute dans de l'éther butylacé-tique comme solution de laque. En utilisant des laques organiques on peut obtenir des épaisseurs de revêtement particulièrement uniformes sUr toute la surface semiconductrice à recouvrir, ces 20 épaisseurs de revêtement uniformes conduisent ensuite à des couches métalliques uniformes correspondantes. En utilisant des laques photosensibles on peut réaliser, à l'aide des phases opéra-. toirês connues utilisant la technique photographique suivie d'une phase de chauffage, des structures métalliques finement détaillées 25 ayant des largeurs inférieures à quelques microns. Le procédé suivant l'invention est utilisé d'une manière particulièrement avantageuse pour la réalisation de contacts en aluminium contenant du titane ou de l'argent sur des surfaces cristallines semiconductrices libres et recouvertes 30 de couches de masquage ou de protection (Qi02, A1203, Si3N4). Ce procédé peut aussi être utilisé en présence de revêtements de laque photosensible. Par suite de l'uniformité de l'épaisseur des couches et de leur bonne conductibilité électrique, les couches 35 d'alliage d'aluminium réalisées suivant ce procédé conviennent particulièrement bien à la fabrication de composants à semiconducteurs, en particulier suivant la technique planar. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode d'exécution particu-40 lier du procédé suivant l'invention donné à titre d'exemple 71 08204 3 2081909 et représenté au dessin annexé dans lequel : La figure 1 représente le revêtement du substrat semiconducteur avec la solution de laque organique contenant le composé métallique. 5 La figure 2 représente la structure après l'exécution de la photogravure. La figure 3 représente la structure après la thermolyse. Comme représenté dans la figure 1, pour obte-10 nir une couche d'aluminium contenant de l'argent, on vaporise et on centrifuge, sur une centrifugeuse centrale (15 secondes à 2.000 tours/mn), une laque de nitrocellulose dissoute dans de l'éther butylacétique qui contient de l'alanate d'argent Ag (Al H^) dissous avec une concentration de 5 à 10 %, sur une pastille 15 cristalline 1 jouant le rôle de substrat constituée par un corps semiconducteur en silicium. On obtient ainsi un film de laque, désigné par la référence 2, possédant une épaisseur d'environ 5^. Après étuvage du film de laque à 100° C, pendant 5 minutes au maximum, à l'aide d'une opération supplémentaire de photogravure 20 on met à nu la surface du substrat dans la région 3 comme représenté dans la figure 2. Au cours du développement de la laque photosensible la couche de laque métallique se trouvant en-dessous est aussi enlevée. Cette phase opératoire est simplifiée si on dépose de la même manière une laque photosensible à l'abri de la 25 lumière du jour à la place de la laque de nitrocellulose. La thermolyse ou décomposition thermique de la couche de laque d'aluminium contenant de l'argent est effectuée entre 200 et 300°C dans une atmosphère contenant de l'oxygène et de l'argon et dure environ 3 à 10 minutes. Il se forme alors sur le substrat 1 en 30 silicium une couche d'aluminium contenant de l'argent, désignée par la référence 4 dans la figure 3. D'une manière analogue on peut réaliser un alliage d'aluminium et de titane en utilisant de l'alanate de titane Ti (AIH^)^. L'incorporation par frittage ou alliage des 35 couches d'alliage d'aluminium dans le corps semiconducteur est réalisé dans un four tubulaire ou dans un four à circulation continue, à une température d'environ 500° C. Le procédé suivant l'invention permet d'obtenir des alliages reproductibles dont les épaisseurs de couches sont O 40 comprises entre 400 et 2.000 A, servant par exemple pour 71 08204 4 2081909 des trajets conducteurs ou pour obtenir des conducteurs poutres ou des connexions en tiges. 0 71 08204 5 2081909 REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser une métallisation pour l'établissement d'un contact ayant une bonne adhérence avec les surfaces de composants électriques, en particulier de compo-5 sants à semiconducteurs du type planar au silicium, procédé suivant lequel une solution ou une suspension contenant le métal est déposée à l'état liquide sur les surfaces à métalliser, le liquide est évaporé et la couche restante contenant le composé métallique est transformée par chauffage en une couche métallique 10 pure et est ensuite incorporée par frittage ou alliage dans la surface semiconductrice, caractérisé par le fait que pour réaliser une métallisation constituée par un alliage d'aluminium avec de l'argent ou du titane, on dépose une solution d'un composé métal-alanate correspondant dissous dans une laque organique, 15 cette solution étant transformée, par décomposition thermique en présence d'une atmosphère d'oxygène et d'argon à des températures comprises entre 200 et 300° C, en une couche pure de l'alliage métallique, puis incorporée par alliage dans la surface semiconductrice. 20 2. Procédé suivant la revendication 1, carac térisé par -le fait que la laque utilisée est une laque photosensible. 3. Procédé suivant lô revendication 1, caractérisé par le fait que la laque utilisée est de la nitrocellulose 25 dissoute dans un mélange d'éther et de butylacétate. 4. Procédé suivant les revendications 1, 2, 3 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait qu'on dépose le composé métallique dissous dans la laque de nitrocellulose et que l'on recouvre ensuite ce film de laque par une couche de la- 30 que photosensible dans le but de reproduire la géométrie souhaitée. 5. Procédé suivant les revendications 1, 2, 3, 4 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que la concentration du composé métallique dans la laque organique est com- 35 prise entre 5 à 10 %. 6. Procédé suivant les revendications 1, 2, 3, 4, 5 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que la laque contenant le métal est déposée sur une épaisseur d'environ 5/*. 40 7. Composant à semiconducteurs, en particulier 71 08204 6 2081909 un transistor planar au silicium ou des circuits intégrés, réalisé suivant un procédé d'après les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 prises dans leur ensemble.