Brevet FR2081913A1 — publié le 19711210

L'invention concerne un procédé pour réaliser une métallisation, possédant une capacité de contact avec une bonne adhérence, sur des surfaces de composants électriques, notamment de composants à semiconducteurs du type planar au 5 silicium, procédé consistant à déposer sur la surface à métalliser une solution ou une suspension sous forme liquide contenant le métal, à évaporer le liquide, à transformer par chauffage la couche restante, contenant le composé métallique, en une couche métallique pure et à solidariser 10 ensuite cette couche par frittage ou par alliage avec la surface du corps semiconducteur. Dans la fabrication, sous forme d'ensembles, de composants électriques, notamment de microcomposants à semiconducteurs, qui sont réalisés suivant la technique planar 15 ou mésa, une des dernières phases opératoires est le dépôt délimité de contacts ou de voies conductrices d'émetteurs et de bases de transistors. Ce dépôt s'effectue de la façon suivante : en utilisant des masques ou des moules adéquats, on vaporise le métal désiré, par exemple de l'aluminium, 20 de l'argent, de l'or, du platine, du chrome ou du molybdène sur une pastille en matériau semiconducteur, par exemple une pastille de microcristal de silicium, qui est munie d'un grand nombre d'ensembles de composants et est divisée après la fabrication des ensembles. 25 Lorsque, par suite de la taille très petite des éléments géométriques, une vaporisation avec des masques n'est pas possible, on dépose la couche métallique sur toute la surface et on enlève ensuite à nouveau la couche métallique aux emplacements non désirés de l'ensemble du semiconducteur, 30 après avoir recouvert ladite couche par une laque photosensible appropriée et après avoir formé l'image de la structure désirée par exposition et développement de ladite laque. En dehors de la vaporisation du métal, il est également possible de réaliser le dépôt de la métallisation d'une surface d'un 35 corps semiconducteur par vaporisation cathodique (sputtering) ou à partir d'une solution galvanique. Ces procédés nécessitent une dépense élevée du point de vue appareillage et présentent en outre l'inconvénient consistant en ce que les métal-lisations, obtenues à l'aide de ces procédés, ne sont pas 40 toujours d'une qualité optimale en ce qui concerne leur 71 08429 2 2081913 pouvoir adhérent et leur épaisseur de couche a la surface du corps semiconducteur et rendent donc plus difficile la possibilité de contact. Cela conduit à des défaillances mécaniques et électriques dans les composants à semiconduc-5 teurs ainsi fabriqués. ' La présente invention a pour but de résoudre le problème de l'amélioration de l'adhérence et donc de la capacité de contact des métallisations constituées par plusieurs couches métalliques, principalement d'or, de platine et de titane, et de 10 créer simultanément un procédé rationnel et ne nécessitant pas de mise en oeuvre importante. Conformément à l'invention pour la fabrication d'une métallisation constituée par plusieurs couches de métaux différents, on dépose chacun des métaux sous la forme d'un 15 composé dissous dans une laque organique, on soumet l'ensemble à un étuvage entre les dépôts de chacune des différentes couches de laque contenant les composés métalliques, on transforme ensuite les couches de laque successives en des couches métalliques pures, en une seule phase du procédé, par 20 thermolyse dans une atmosphère contenant de l'oxygène et de l'argon et à une température comprise entre 35° et 400°C et on solidarise par alliage les couches métalliques superposées avec la surface du corps semiconducteur. Il entre dans le cadre de la présente invention de 25 mettre en oeuvre un procédé de corrosion photolithographique avant ou après la thermolyse pour réaliser la structuration de la couche métallique multiple. La technique de corrosion photochimique avant la. thermolyse présente l'avantage consistant en ce que, lors du développement, les parties de laque 30 sous-jacentes, qui contiennent les métaux, sont enlevées simultanément. Sx on utilise la technique de la corrosion photochimique après la thermolyse, on doit travailler avec des solvants différents, adaptés respectivement aux diverses couches métalliques, pour enlever ces différentes couches 35 métalliques et mettre ainsi à nu la surface du substrat. On réalise une structure distincte par corrosion sélective des différentes couches. Une autre possibilité consiste à utiliser de la même façon comme laque photosensible, à la place d'une nitrocellulose kO dissoute dans un mélange d'éther et de butylacétate, une laque 71 08429 3 2081913 photosensible servant de milieu de suspension ou de solvant pour le composé métallique. De cette façon on peut également obtenir une structuration à l'intérieur de la métallisation à couches multiples. 5 Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, la concentration du composé métallique dans la laque est réglée à une valeur comprise entre 5 e"t 10 c/o, L'étuvage des différentes couches de laque, contenant les composés métalliques respectifs, est effectué de façon 10 appropriée pendant 5 minutes au maximum à une température comprise entre 100 et 150°C. L'épaisseur des différentes couches de laque contenant les composés métalliques est réglée à une valeur comprise entre 3 et h de sorte qu'il faut s'attendre à obtenir une 15 épaisseur des différentes couches métalliques comprise entre 0,1 et 0,3^ï après la thermolyse. L'utilisation de laques organiques suivant la présente invention permet d'obtenir des épaisseurs particulièrement uniformes de couches sur toute la surface à recouvrir du corps 20 semiconducteur, qui conduisent ensuite à la réalisation de couches métalliques possédant une uniformité correspondante. L'utilisation de laques photosensibles permet de fabriquer, à l'aide des phasès opératoires connues du procédé de la corrosion photochimique et au moyen d'un chauffage ultérieur, 25 des structures métalliques très finement détaillées dont la largeur atteint jusqu'à quelques microns. Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, et pour la fabrication d'une ■ structure métallique à couches multiples, constituée par de 30 l'or et du platine, on utilise comme composé d'or de l'acide chloro-aurique (HAuCl^.^HgO) ou du diméthylalcetylacétonate d'or et on utilise comme composé du platine de l'acide d'héxachloroplatine (H^PtClg). Si d'autre part on doit déposer encore une couche de titane ou si l'on doit utiliser cette 35 dernière comme couche intercalaire, il s'est avéré avantageux d'utiliser comme composé du titane du dicyclopentadiényltitane. Le procédé suivant l'invention peut être utilisé de façon particulièrement avantageuse pour fabriquer des contacts à couches multiples, constitués par du platine, de ■l'or et du titane, sur des surfaces de cristal semiconducteur 71 08429 4 2081913 libres ou recouvertes par des couches de masquage ou de protection (SiOg, AlgO^, 3i3N4 et matières synthétiques)» Le procédé peut être également utilisé en présence de pellicules de recouvrement de laque photosensible. Les structures métalliques 5 à couches multiples, fabriquées suivant ce procédé, sont particulièrement appropriées pour la fabrication de composants à semiconducteurs, notamment suivant la technique planar et la technique dite "Beam-Lead", à cause de l'uniformité des épaisseurs des couches et à cause de la bonne conductibilité 10 électrique desdites couches. A titre d'exemple on a décrit ci—dessous et illustré schéraatiquement au dessin annexé, un mode d'exécution du procédé conforme à l'invention. Les figures 1 à 5 représentent les phases successives 15 de la fabrication d'une métallisation à couches multiples de titane, d'or et de platine par exemple. Dans le but de réaliser une couche de titane sur une pastille 1 formant substrat, constituée par un corps semiconducteur (comme représenté en figure 1), on projette une 20 laque formée de nitrocellulose, d'éther et de butylacétate, qui contient du dicyclopentadiényltitane à l'état dissous avec une concentration comprise entre 5 et 10 et on réalise une centrifugation sur une centrifugeuse centrale(pendant 15 secondes à 2000 tr/min). Le film de laque désigné par la 25 référence 2 se forme sur une épaisseur de 3 Après étuvage du film de laque à 100°C pendant 5 minutes, on dépose de la même façon (comme représenté en figure 2) un second film de laque 3 contenant un composé du platine sous la forme d'un acide d'hexachloroplatine , et on effectue également un 30 étuvage de l'ensemble. Ensuite, comme représenté en figure 3» pour fabriquer un troisième film métallique, on effectue le dépôt d'une troisième couche de laque h qui contient de l'acide chloro-aurique ou du dyméthylacétylacétonate d'or dissous, et on soumet également l'ensemble à un étuvage rapide 35 à 10G 0 G. Pour transformer les trois couches de laque en des couches métalliques1 pures, on soumet l'ensemble du dispositif à une thermolyse dans une atmosphère d'oxygène et d'argon à une température comprise entre 350 et 400° C pendant environ 2J.Q 10 minutes. Au cours de cette thermolyse, les composants de la 71 08429 5 2081913 laque se volatilisent et les composés métalliques sont décomposés. A la surface du substrat subsiste la métallisation pure, constituée par une couche de titane 12, une couche de platine 13 et une couche d'or 14, comme représenté en figure 4. Les diverses épaisseurs des couches sont comprises entre 0,1 et 0,3' La figure 5 montre la mise à nu de la surface du substrat dans la zone 15 lors de la mise en oeuvre de la technique de corrosion photochimique, au cours de laquelle est réalisée la structuration de la métallisation, constituée par la couche métallique multiple, sur le substrat de silicium 1. De façon analogue, on peut obtenir également un autre assemblage de la métallisation à couches multiples en utilisant le composé métallique correspondant dans la laque. Il est possible de ne déposer que deux couches, par exemple de platine et d'or ou de titane et de platine, ou bien de déposer les unes sur les autres plus de trois couches. Il est important qu'après chaque dépôt d'une couche de laque contenant un métal, cette couche de laque soit soumise à un étuvage. La solidarisation par frittage ou par alliage de la couche métallique multiple avec un corps semiconducteur s'effectue, suivant des procédés connus, dans des fours tubulaires ou dans des fours à circulation continue à des températures comprises entre 500 et 700°C. 71 08429 6 2081913 REVENDICATIONS 1) Procédé pour réaliser une métallisation, possédant une capacité de contact avec une bonne adhérence, sur des surfaces de composants électriques, notamment de composants à 5 semiconducteurs 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé 25 par le fait qu'on utilise un procédé de corrosion photolithographique avant la thermolyse pour structurer la couche métallique multiple. 3) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise un procédé de corrosion photolitho- 30 graphique après la thermolyse pour structurer la couche métallique multiple. 4) Procédé suivant les revendications 1, 2 et 3 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait qu'on utilise comme solution de laque une nitrocellulose dissoute» 35 dans un mélange d'éther et de butylacétate. 5) Procédé suivant les revendications 1, 2 et 3» prises dans leur ensemble, caractérisé par le l'ait qu'on utilise, comme solution de laque, une laque photosensible. 6) Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, kO 4 ou 5, caractérisé par le fait que la concentration du 71 08429 7 2081913 composé métallique dans la laque est réglée à une valeur comprise entre 5 et 10 )o. 7) Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3» 5 ou 6, caractérisé par le fait que l1étuvage des différentes couches de laque, contenant les composés métalliques, est effectué au plus pendant 5 minutes à une température comprise entre 100 et 150°C. 8) Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3» 4, 5» 6 ou 7, caractérisé par le fait que pour la fabrication d'une structure métallique à couches multiples, constituée par de l'or et du platine, on utilise comme composé d'or de l'acide chloro-aurique (HAuCl^. 4i320) ou du diméthylacetyla-cétonate d'or et on utilise comme composé du platine de l'acide d'hexachloroplatine (HgPt Clg). 9) Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3» 4, 5» 6 ou 7» caractérisé par le fait que, pour la fabrication d'une structure métallique à couches multiples constituées par de l'or, du platine et du titane, on utilise comme composé d'or de l'acide chloro-aurique ou du diméthylacétylacétonate d'or, on utilise comme composé du platine, de l'acide d'hexachloroplatine et on utilise comme composé du titane, du dicyclopentadiènyltitane. 10) Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3» 4, 5» 6, 7» 8 ou 9» caractérisé par le fait que l'épaisseur des différentes couches de laque, contenant les composés métalliques, est réglée à une valeur comprise entre 3 et 4 p. 11) Composant à s eaii conducteur s, notamment transistor planar au silicium ou circuits intégrés, caractérisé par le fait qu'ils sont fabriqués à l'aide d'un procédé suivant les revendications 1 à 10 prises dans leur ensemble.