Brevet FR2072106A1 — publié le 19710924

La présents invention concerne une bandefmétallurgie composite pour dispositifs semiconducteurs. Ces dispositifs, notamment les transistors, les diodes, etc..., ont révolutionné l'industrie de l'électronique en remplaçant les tubes électroniques dans la plupart des applications. Cela a rendu 5 possible la miniaturisation des équipements électroniques et augmenté leur efficacité, leur fiabilité, etc... . Les dispositifs semiconducteurs intégrés monolithiques et à films minces permettent d'espérer que l'on obtiendra une miniaturisation plus poussée encore, et une plus grande fiabilité -ainsi qu'une diminution du prix de revient. 10 En général, les dispositifs monolithiques consistent en un unique cristal de matériau semiconducteur, généralement du silicium, ayant différentes régions de diffusion, de type P et N, ainsi que des combinaisons de celles-ci, ces régions constituant des éléments individuels actifs et passifs. Ces éléments sont des circuits électroniques avec des bandes conductrices obtenues par 15 décapage du dispositif et qui sont normalement isolées par des couches d'oxyde et de verre. La tendance actuelle en matière de circuits intégrés monolithiques est d'utiliser des dispositifs plus petits et plus rapides et des circuits en nombre toujours croissant sur un unique dIgc de silicium. Afin de diminuer 20 la longueur de la voie électrique entre les éléments actifs et passifs, la plus grande partie des connexions, qui était précédemment effectuée sur des modules ou des cartes à circuits imprimés, se fait actuellement sur les second et troisième niveaux de métallisation du bloc. Toutefois, l'une des limitations importantes de la tendance actuelle à la miniaturisation concerne la métallur-25 gie des dispositifs. La miniaturisation des bandes conductrices est en effet uniquement fonction des propriétés intrinsèques du métal, telles que sa résistance à l'électromigration ou sa conductivité, ailrîsi que des limitations afférentes au procédé de fabrication employé, telle que la capacité de donner au film métallurgique conducteur la forme requise par photolithographie et 30 décapage. Le système idéal de métallurgie pour les nouveaux circuits intégrés doit être compact et,utilise de façon rationnelle pour y placer l'espace disponible des conducteurs. Ce système devrait,comporter des bandes d'interconnexion étroites et minces —étroites afin de permettre la plus grande 35 densité horizontale de bandes possible, et minces afin d'éviter une accumulation excessive de couches isolant-métallurgie. Toutefois, la petite section doit Ôtre compatible avec les impératifs dus à la densité de courant. Le contact entre le silicium ou le semiconducteur et la métallurgie des bandes conductrices doit Stre ohmique, de faible résistance et stable. De plus, 40 l'interconnexion du dispositif doit rencontrer les conducteurs du module BAD 70 41263 2072106 grâce à une configuration compatible des bornes. Bien que la réalisation de bandes conductrices sur des dispositifs à circuits intégrés soit en principe relativement simple, elle présente en pratique de nombreuses difficultés dues au choix de matériaus compatibles, à 5 la fabrication, àl'alignement des masques, à l'adhérence, è l'interaction et aux effets d'alliage des matériaux, etc... . De plus, étant donné l'espace très restreint dont on dispose, les différents circuits constituent un ensemble très dense. Cela impose de sérieuses contraintes en ce qui concerne la largeur et l'épaisseur des bandes conductrices, les zones de contact, etc.., 10 contraintes qui se traduisent par des densités de courant relativement élevées» Le métal dont se compose le système doit fortement adhérer à l'oxyde de silicium ainsi qu'au verre dans lequel il est enrobé. Si ce verre n'adhère pas mécaniquement au réseau de métallurgie, les opérations ultérieures de.traitement et/ou effectuées à haute température tendront à affecter l'étanchélté de l'en® 15 semble rendant ainsi possible une contamination et nécessitant le rejet du dispositif semiconducteur. Le métal du réseau de métallurgie, qui est en contact intime avec le semiconducteur, doit s'allier avec le cristal de silicium afin de fournir un bon contact ohmique, ne doit pas dégrader le fiabilits du dispositif par pénétration d'oxyde, et ne doit présenter qu'une résistance 20 électrique minimum lorsqu'il sert de connexion entre les régions activas du dispositif et les connexions de bornes externes. Il n'existe qu'un très petit nombre de métaux ayant une conductivité suffisamment élevéB pour satisfaire aux exigences des systèmes de métallurgie conductrice de dispositifs à circuits intégrés. Ces métaux sont l'argent (Ag), 25 le cuivre (Cu), l'or (Au), l'aluminium (Al), le tungstène (W) et le molybdène8 (Mo). Bien qu'il existe d'autres métaux dont la conductivité est sensiblement plus élevée que celle du tungstène et du molybdène, ces métaux sont trop réactifs ou trop rares pour Stre pris en considération. Le système de métallurgie le plus simple se compose d'un unique métal. Parmi les métaux cités 30 ci-dessus, l'aluminium, le tungstène et le molybdène peuvent Stre utilisés en tant que système composé d'un métal unique puisque tous trois peuvent Stre liés à l'oxyde de silicium et au verre. Toutefois, l'aluminium ne possède pa9 une résistance suffisamment élevée à 1'électromigration lorsqu'il est utilisé dans des applications nécessitant un courant important. La conducti-35 vité du tungstène est du molybdène exige des bandes métallurgiques relativement épaisses. Cela entraînerait des difficultés dans des systèmes à niveaux multiples. L'utilisation des trois métaux restants, à savoir l'argent, le cuivre Bt l'or, nécessite l'inclusion d'une couche supplémentaire pour lier le métal conducteur aux couches^isolantes. 40 Un certain nombre de types de structures composites à métallurgie laminaire. BAD ORIG' 70 41263 3 2072106 composées par exemple de couches alternées de chrome et d'argent (Cr-Ag-Cr), ou de molybdène et d'or (Mo-Au), sont connues dans l'art antérieur. L'étude d'une bande conductrice à métallurgie composite ne consiste pas seula-ment à choisir une couche conductrice centrale composée d'un métal à conduc-5 tivité élevée, et une couche adhésive appropriée permettant de lier la couche conductrice à du verre. Afin de répondre aux exigences de la technologie moderne relative aux circuits intégrés, la combinaison utilisée doit présenter une résistance élevée à 1'électromigration, et non s'allier de façon à former un alliage de résistivité plus élevée ou un couple électrique qui 10 exposerait la bande composite à la corrosion. □n a d'autre part essayé l'emploi de tantale centré cubique (c.c.) entre l'or et le dioxyde de silicium car l'or adhère au tantale cc et ce dernier adhère au dioxyde de silicium. De plus, le tantale entre en contact intime avec le substrat de silicium et l'or entre en contact intime avec le tantale, 15 de sorte que l'or ne peut pas affecter les différentes jonctions dans le substrat de silicium. Bien que l'emploi de tantale c.c entre l'or et le dioxyde de silicium permette de résoudre le problème d'adhérence, le tantale c.c se diffuse normalement dans l'or lorsqu'il est soumis à une température d'environ 400°C 20 pendant un certain temps de manière à provoquer une augmentation de la résistan» ce de l'or. Etant donné que les étapes du procédé employé pour former les différents niveaux de métallisation consistant parfois à soumettre le film de tantale cc à une température d'environ 450°C pendant un certain temps, l'utilisation de tantale c.c dans ces conditions en tant que matériau adhésif 25 entre l'or et le dioxyde de silicium s'est traduit par une augmentation substantielle de la résistance de l'or due à la diffusion entre l'or et le tantale c.c et l'avantage que présente la conductivité élevée de l'or est alors perdu. Le tantale c.c, bien qu'il résolve le problème d'adhésion entre l'or et le dioxyde de silicium, ne peut donc pas Stre utilisé dans certains cas par 30 suite du fait que l'or cesse d'avoir la conductivité élevée requise pour que ce dernier métal puisse Stre utilisé en tant que bande d'interconnexion. La présente invention résout de façon satisfaisante le problème ci-dessus en utilisant du tantale Béta en tant que film d'adhésion entre l'or et le dioxyde de silicium. Les essais effectués ont permis de constater que 35 l'utilisation de tantale Béta n'a pas d'effet appréciable sur la conductivité de l'or, contrairement à ce qui se passe dans le cas du tantale c.c. La présente invention résout par conséquent le problème de l'adhésion de l'or au dioxyde de silicium sans que l'or perde sa conductivité désirée. Lorsqu'on utilise du tantale Béta conformément à la présente invention, 40 pour faire adhérer de l'or au dioxyde de silicium, la conductivité de l'or 70" 41263 2072106 n'est pas matériellement modifiée aux températures auxquelles les différents niveaux de métallisation sont déposés ou formés sur le substrat. Cette température est d'environ 450°C. L'un des objets de la présente invention est de fournir une structure 5 améliorée de bande conductrice pour utilisation dans des dispositifs semiconducteurs du type planaire. Un autre objet de l'invention est de fournir une nouvelle structure d'interconnexion de métallurgie pour dispositifs semiconducteurs offrant une fiabilité à long terme à des températures relativement élevées et à des 10 courants élevés, dans la mesure où cette structure présente une résistance élevée à 1'électromigration. Un autre objet de l'invention est de fournir une nouvelle structure d'interconnexion de métallurgie offrant une résistance élevée à la corrosion et dont la conductivité n'augmente pas dans des proportions excessives lors-15 qu'elle est soumise aux températures élevées qui peuvent exister en cours de fabrication et/ou de fonctionnement. Un autre objet de l'invention est de fournir une méthode permettant de diminuer la diffusion entre l'or et le tantale lorsque ces métaux sont soumis à des températures dépassant 400°C. 20 Un autre objet de l'invention est de fournir un dispositif semiconducteur utilisant l'or en tant que conducteur. Conformément aux objets ci-dessus mentionnés, la structure de métallurgie de la présente invention pour un dispositif semiconducteur planaire comporte au moins une bande conductrice disposée sur la surface d'une couche de dioxyde 25 de silicium, ou de toute autre couche isolante équivalente, et liée à cette surface. La bande se compose d'une couche d'or disposée entre des couches de tantale. Dans une réalisation préférée le tantale est du tantale BêtaLa bande est de préférence recouverte d'une couche de verre. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention 30 rassortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés à ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. La figure 1 représente la coupe d'une réalisation préférée, selon la présente invention, d'un système d'interconnexion de métallurgie à niveaux multiples pour un dispositif semiconducteur planaire hermétiquement scellé. 35 Les figures 2 et 2a représentent des coupes partielles de réalisations préférées de la présente invention. La figure 3 représente un graphique permettant de comparer les variations de résistance, en cours de traitement thermique à 500°C, de la bande métallurgique de 1'invention et dfautres bandes conductrices. 40 La figure 4 représente un graphique illustrant la résistance à l'électro- 70 41263 5 2072106 migration de différentes structures de bande en or. La figure 5 représente une coupe d'une partie d'un dispositif semiconducteur dont on a fait adhérer l'or à une couche électriquement isolante, grâce à la méthode décrite dans la présente invention, avant décapage des films. 5 La figure 6 représente une coupe similaire à celle de la figure 5, mais après décapage. La figure 7 représente des courbes illustrant le rapport existant entre les variations de résistance de feuille de différentes structures composites à différents instants lorsqu'on les soumet à une température de 450°C. 10 La figure 8 représente une coupe verticale schématique d'un appareil de pulvérisation en courant continu permettant d'employer la méthode dyla présente invention. On a représenté sur la figure 1 une réalisation préférée du système de métallurgie de la présente invention pour un dispositif semiconducteur. 15 Le dispositif 10 comprend un corps 12 de matériau semiconducteur monocristallin tel que le silicium, le germanium, etc... D'ordinaire, le corps 12 est dopé avec un dopant du type N ou du type P. Le corps 12 comprend une région 14 ayant une impureté de type opposé» La région 14 peut Être formée à l'aide de techniques bien connues de diffusion, d'implantation d'ions, ou de décapage 20 et de remplissage. Une unique région 14 est représentée dans le corps 12, mais en pratique ce dernier comportera un grand nombre de régions dopées à l'aide de dopant de type de conductivité opposé qui feront fonction de résistances, de diodes, de transistors, etc.. Db plus, la partie supérieure du corps 12 peut être formée par dép6t d'une couche épitaxiale, selon la 25 méthode bien connue. Une couche isolante 18 est liée au corps 12. De façon classique, la couche 18 est une couche d'oxyde thermique, le corps 12 étant en silicium. Suivant une autre solution, la couche 18 pourrait être une couche composite de SiO^ et de Si^N^. L'ouverture 20 est formée dans la couche 18 suivant une technique photolithographique classique sur la région 14. Une 30 couche de contact ohmique 24, composée par exemple de siliciure de palladium ou de siliciure de platine, forme un contact direct avec la surface supérieure de la région 14. La bande conductrice 26 est en contact avec la région 14 à travers la couche 24 et s'étend vers l'extérieur afin de former une partie du réseau conducteur de métallurgie du dispositif. La bande 26 comprend une 35 couche inférieure de tantale 28, une couche conductrice intermédiaire d'or 30, et une couche supérieure de tantale 32. Comme indiqué sur la figure 1, le dispositif peut comprendre des bandes 26 interconnectées de façon à constituer un réseau complexe de circuits. Une couche isolante appropriée 34 de verre, ou de silice, ou une couche composite, par exemple de SiO^ et de 40 nitrure de silicium, recouvre la couche inférieure du réseau conducteur de 70 41263 b 2072106 bandes 26. De m§me, les couches isolantes 36 et 30 recouvrent les deuxième et troisième couches de-métallurgie qui sont électriquement connectées. Une ouverture 40 est pratiquée dans la couche supérieure 30 du matériau isolant et un contact approprié' établi avec le dispositif. En pratique, le dispositif 5 contiendra un.grand nombre de bornes de contact de ce type. Comme indiqué sur la .figure 1, la borne.se compose d'une patte de contact faite par soudure mouillable qui comprend une couche inférieure 42 de chrome, une couche intermédiaire 44-de cuivre ou .de nickel, et de préférence une couche supérieure .46 d'or. Une protubérance de soudure .50 est formée sur la patte de contact. 10 En pratique, -le dispositif est mis en position et chauffé, pour faire fondre la soudure ou la bande conductrice sous-jacente afin d'obtenir une connexion électrique entre le dispositif, et un substrat approprié faisant fonction de support. Lors de la réalisation du dispositif représenté sur la figure 1, il 15 convient de prendre soin.de fournir une couche inférieure d'épaisseur appro" priée 28 de tantale, particulièrement sur le niveau inférieur du dispositif de telle sorte que la couche d'or 30 ne puisse effectivement entrer en contact avec le matériau semiconducteur. L'or s'allie avec le silicium à une tempéra^ ture de 370°C, formant un mélange eutectique qui, détruit ou peut détruire 20 le dispositif. L'épaisseur de la couche inférieure de tantale peut varier en fonction de l'application particulière dont il s'agit ainsi que des détails du procédé de fabrication, la limite inférieure d'épaisseur étant de l'ordre de 200 A. La bande conductrice 26 de la présente invention peut être déposée sur 25 le dispositif semiconducteur à l'aide d'un procédé approprié quelconque, par exemple par pulvérisation, en déposant de préférence de façon alternée les couches-respectives de Ta, Au et Ta à partir .de cibles de Ta et d'Au à l'intérieur de la chambre de l'appareil. Une couche composite complète peut Stre.déposée sans ouvrir la chambre si un mécanisme approprié est prévu 30 pour déplacer les substrats ou les cibles à l'intérieur de la chambre. La couche composite peut également Être.déposée à.l'aide de techniques d'évapo-ration ou de plaquage. Une fois déposée,, la couche composite de Ta-Au-Ta doit être traitée pour obtenir la configuration de circuits désirée. La meilleure façon d'obtenir ce résultat est d'«employer le procédé de décapage par pulvé-35 risation, dans lequel la couche est masquée et le dispositif utilisé comme cible dans un appareil de pulvérisation. Lés régions exposées sont retirées par, bombardement et érosion, suivant des procédés connus dans l'art antérieur. Par suite de la difficulté d'obtenir des décapants suffisamment sélectifs au Ta, à l'Au et au verre; le procédé de décapage par pulvérisation est pré-40 féré. BAD ORIGiWU. 70 41263 7 2072106 La couche supérieure de matériau isolant est ensuite déposée, suivant un procédé pyrolytique ou par pulvérisation, ou à l'aide d'autres techniques appropriées. Les trous d'accès, lorsqu'un système de métallurgie à niveaux multiples est employé, peuvent Stre formés par décapage chimique. La couche 5 de contact ohmique 24 de siliciure de platine ou de siliciure de palladium est déposée à l'aide de techniques connues dans l'art antérieur. En pratique, l'épaisseur de l'ensemble de la bande est comprise dans la gamme de 1/2 à 3 microns, la bande résultante étant capable de conduire 5 2 de façon fiable des densités de courant de l'ordre de 5 x 10 ampères/cm . 10 On a représenté sur la figure 2 une autre réalisation préférée, 60, du système de métallurgie de la présente invention. Le dispositif 60 comprend un corps de matériau semiconducteur 12 dans lequel est fabriquée une région 14 incorporant un dopant différent de celui contenu dans le corps 12. Une couche isolante 18 de matériau inorganique amorphe comportant une ouverture 15 20 est liée à la surface supérieure du corps 12. Une couche de contact ohmique 24, similaire à celle décrite dans la réalisation représentée sur la figure 1, est en contact intime avec la surface supérieure de la région 14. On fait adhérer à la couche 18 un système de métallurgie qui comprend un réseau de bandes 26, chacune desquelles possède une couche inférieure de tan-20 taie 28, une couche intermédiaire d'or 30, et une couche supérieure de tantale 32. On a représenté sur la figure un conducteur pDiitre 61 formant borne et connecté à la bande 26. La borne 61 se compose d'une couche inférieure de tantale 63 et d'une couche d'or relativement épaisse 65, laquelle peut être reliée au substrat à l'aide de techniques classiques. Si désiré, une structure 25 différente ou des techniques différentes peuvent Stre utilisées pour effectuer une connexion électrique entre le dispositif 60 et le substrat. La différence principale entre la réalisation 10 (figure 1î et-la réalisation 60 (figure 2) est que cette dernière ne comporte pas de couche de verre au-dessus de la bande 26 et se limite à un unique niveau. 30 Comme indiqué sur la figure 2a, le verre peut être déposé sur la bande 26, mais non sur le conducteur poutre. Les données représentées par la figure 3 ont été obtenues expérimentalement pour illustrer l'interaction entre une couche d'or et différents types de couches adhésives dans une bande de métallurgie soumise à des traitements 35 thermiques. Ces courbes représentent des conditions de contraintes élevées. Chaque courbe représente les variations de la résistance des différents spécimens de bande de métallurgie qui se produisent après que ces spécimens aient été soumis à une température de 500°C dans un gaz de formation composé de 90% d'azote et de 10% d'hydrogène. La courbe 67, qui se rapporte à une bande 40 composée d'une couche conductrice d'or intercalée entre deux couches adhésives 70 41263 8 2072106 de titane.indique qu'une augmentation de résistance de 406% s'est produite au cours de la première demi-heure de l'essai. La courbe 62, qui se rapporte à une bande composée d'une couche conductrice d'or intercalée entre deux couches de molybdène montre qu'aucune augmentation importante de résistivité 5 ne s'est produite môme après avoir soumis la bande de façon prolongée à de hautes températures. Cette structura semblerait donc Stre satisfaisante. Néanmoins, le molybdène et l'or constituent un couple voltaïque qui est extrS-mement susceptible à la corrosion, particulièrement dans un environnement humide. A moins qu'un dispositif utilisant une telle structure métallurgique 10 ne fasse l'objet d'une passivation. complète et efficace, c'est-à-dire ne soit totalement isolé de son environnement, il est probable qu'une défaillance due à la corrosion se produira. La courbe 64, qui se rapport» à une couche d'or combinée avec une couche sous-jacente de titane Bt une couche de platine formant barrière, indiquent une augmentation importante de la résistivité 15 en fonction du temps. Cette augmentation, bien qu'elle ne soit pas aussi saisissante que celle de la courbe 67, est suffisamment importante pour rendre une telle bande d'un emploi peu pratique dans le cas d'applications nécessitant des courants élevés. La courbe 66 se rapporte à une bande se composant d'une couche d'or intercalée entre deux couches adhésives de tantale, c'est-à-20 dire à la bande faisant l'objet de la présente invention. Comme l'indique la courbe 66, la résistivité augmente lorsque la bande est soumise à l'environnement thermique mentionné ci-dessus, mais cette augmentation n'impose aucune restriction relativement à la fabrication des dispositifs ou à leur application. Qui plus Bst, par comparaison avec une bande Mo-Au-Mo ou Mo-25 Au, la bande Ta-Au-Ta présente une résistance élevée à la corrosion et à 1'électromigration. La figure 4 représente l'augmentation, à la fois peu évidente et inattendue, de la résistance à 1*éleçtromigration de la configuration de bande de la présente invention. La figure 4 représente un graphique relatif à plusieurs structures de bandes conductrices utilisant une couche conductrice d'or et 30 indiquant le temps moyen qui s'écoule avant une défaillance due à l'électro- g migration lorsque-ces structures sont soumises à un courant de 4 x 10 ampères/ 2 cm et à une température ambiante de 300°C. Ce graphique illustre les résultats obtenus lors de tests de fiabilité très accélérés effectués sur des bandes de 0,0076mm de large, de 0,254mm de long et de 2 microns d'épaisseur sur 35 du dioxyde de silicium dans du silicium. Les lignes 70 et 72, se rapportant respectivement à des structures de bande Mo-Au et Ta-Au, indiquent qu'une défaillance due à 1'électromigration se produit relativement t8t, la bande Ta-Au présentant une résistance plus éleivée à 1'électromigration. Ni l'une ni l'autre de ces structures ne comportait sur sa surface supérieure une 40 70 41263 2072106 couche de Mo ou de Ta, et n'était recouverte d'une couche de verre. La ligne 74 se rapporte à une configuration de bande Ta-Au-Ta non recouverte d'une couche de verre, laquelle-configuration est semblable à celle représentée sur la figure 2. On notera que la couche supérieure de Ta a entraîné une 5 augmentation très importante de la résistance à 1'électromigration puisque le temps qui s'écoule avant une défaillance a augmenté de façon appréciable, par comparaison avec la ligne 72 relative à une configuration Ta-Au. La ligne 76 indique l'augmentation très nette de résistane à 1'électromigration que l'on obtient en recouvrant la bande Ta-Au-Ta de la présente invention d'une 10 -couche de verre. On voit en comparant les lignes 76 et 74 que le temps qui s'écoule avant une défaillance a augmenté de 5 fois dans le cas des tests accélérés mentionnés ci-dessus. Cela équivaudrait, dans des conditions de fonctionnement du dispositif telles que, par exemple, une température de fonc- 5 9 tionnement de 100°C et une densité de courant de 0,5 x 10 ampères/cm à 15 l'intérieur de la bande, cela augmenterait de plusieurs milliers de fois la résistance à 1'électromigration, ou à améliorer forteront la fiabilité dans un Tapport de l'ordre de trois. Il ressort par conséquent de la figure 4 que la configuration de bande de la présente invention, c'est-à-dire bande Ta-Au-Ta, possède une résistance beaucoup plus élevée à l'êlectromîgration 20 que la configuration Mo«Au ou Ta-Au. La figure 4 montre en particulier l'augmentation très nette que l'on obtient en recouvrant la bande, de la présente invention d'une couche de verre. On va maintenant décrire une métallurgie similaire utilisant du tantale BSta ainsi que son procédé de fabrication. 25 On a représenté sur la figure 5 un substrat 110 en matériau semiconduc teur tel que du silicium de conductivité de type N. Le substrat 110 peut fonctionner en tant que collecteur d'un transistor, par exemple. Un région P 111 est formée dans le substrat 110 par diffusion, selon une technique bien connue dans l'art antérieur, à travers une ouverture dans 30 la couche 114 de dioxyde de silicium, par exemple. La région 111 fonctionne en tant que base du transistor. Après réoxydation pour fermer l'ouverture utilisée pour la diffusion de la région, une région N+ 112 est formée dans la région 111 par diffusion, selon la technique connue dans l'art antérieur, à travers une ouverture dans 35 la couche de dioxyde de silicium, 114. La région 112 peut fonctionner en tant qu'émetteur du transistor. La couche 114 de dioxyde de silicium peut Stre formée sur la surface du substrat à l'intérieur duquel les régions 111 et 112 sont diffusées, par exemple, par croissance thermique ou dépôt pyrolithique du dioxyde de silicium 40 sur le substrat 110. Ces deux techniques sont bien connues dans l'art antérieur. T BAD ORIGINAL 70 41263 . 2072106 Après diffusion de la région 112, l'ouverture utilisée pour la diffusion de la région 112 est refermée par réoxydation. Les ouvertures 115 sont ensuite formées dans la couche 114 pour permettre une communication avec le substrat 110 et avec les régions 111 et 112. Un film 116 de tantale BSta est ensuite 5 déposé sur la couche 114 de dioxyde de silicium et dans les ouvertures 115. Le film 116 de tantale BSta est déposé de préférence par pulvérisation en courant continu. Après le dépût du film 116 de tantale BSta sur la couche 114,de dioxyde de silicium, un film 117 d'or est déposé sur le film 116 par pulvérisation 10 en courant continu et à l'intérieur de la même chambre de pulvérisation0 Le film 117 d'or pénétre dans les ouvertures 115 de la couche 114 de dioxyde de silicium afin d'établir un contact par l'intermédiaire du film 116 de tantale Bêta avec le substrat 110 et les régions 111 et 112. Le film 116 est de préférence relativement mince par comparaison avec le film 117 15 d'or. L'épaisseur du film 116 peut Stre de 1500?et celle du félm 117 de, par exemple, 7500 A. Lorsque le film 117 d'or a été déposé sur le film 116 de tantale BSta, un autre film 118 de tantale Bêta est déposé sur le film 117. Le.film 118 permet de déposer sur celui-ci une autre couche (non représentée) de dioxyde 20 de silicium et de l'y faire adhérer afin de former une couche électriquement isolante sur laquelle la metallisation du second niveau peut Ôtrs déposée. Avant que la seconde couche de dioxyde de silicium soit déposés sur le film 118 de tantale Béta, chacun des films 116, 117 et 118 est bien entendu décapé à l'aide d'un décapant approprié pour former, par exemple, les bandes 25 d'interconnexion désirées, De ce fait, certaines parties distinctes des filma 116, 117 et 118 entrent en contact avec le substrat 110 et les régions 111 et 112, comme indiqué sur la figure 6. Le dépût des films 116, 117 et 118 peut Stre effectué à l'aide d'un procédé approprié quelconque. Un exemple d'appareil approprié de pulvérisation 30 en courant continu permettant de suivre la méthode décrite dans la présente invention est représenté sur la figure 8. Cet appareil comporte une chambre d'ionisation 120 contenant du gaz à basse pression, la chambre étant constituée par une enceinte 121, un collier métallique 122, une base métallique 123, et une plaque supérieure métallique 35 124. Des joints d'étanchéïté appropriés (non représentés) sont en principe disposés entre l'enceinte 121 et la plaque supérieure 124, l'enceinte 121 et le collier 122, et le collier 122 et la base 123. Un gaz inerte approprié tel que l'argon est introduit dans la chambre 120 à partir d'une source appropriée par l'intermédiaire d'une canalisation 40 125. Le gaz est maintenu è une basse pression désirée à l'intérieur de la BAD ORIGINAL 70 41263 11 2072106 chambre 120 à l'aide d'une pompe à vide 126, qui communique avec l'intérieur de la chambre. Un porte-substrat 127 est supporté par la base 123 mais est séparé de celle-ci par un organe 126 électriquement isolant. Le substrat 110 disposé 5 sur le porte-substrat 127 est polarisé par une tension négative appliquée à ce dernier. Un écran cathodique 129 est soutenu en rotation par la plaque supérieure 124 de la chambre 120. Une cible 130 de tantale est maintenue par un bloc 131, qui est lui-mSme maintenu par l'écran 129 par des moyens appropriés 10 (non représentés). Une tension négative élevée est appliquée au bloc 131 et de ce fait, à la cible 130. Une cible 132 d'or est maintenue par un second bloc 133. Ce dernier est lui-mSme maintenu par l'écran cathodique 129 par des moyens appropriés (non représentés). Une haute tension négative continue est appliquée au bloc 15 133 et de ce fait, à la cible 132. Des réfrigérants peuvent Stre Fournis par l'intermédiaire du tube 134 et du tube 135 pour refroidir l'écran cathodique 129 et les blocs 131 et 133. De l'eau peut Stre utilisée à cette fin pour l'écran 129 et du Kérosène pour les blocs 131 et 133. 20 En faisant tourner l'écran cathodique 129, l'une ou l'autre des cibles 130 et 132 peut Stre disposée au-dessus du substrat 110. Conformément à la méthode de la présente invention, la cible 130 dB tantale est initialement disposée sur le substrat 110. Un potentiel négatif étant appliqué seulement à la cible 130 de tantale et non à la cible 132 d'or, et la cible 130 étant 25 disposée au-dessus du substrat 110, le tantale de la cible 130 est pulvérisé sur la surface du substrat 110. Après que le tantale de la cible 130 a été pulvérisé sur le substrat 110 pour former le premier film 116 de tantale sur le substrat on fait tourner l'écran cathodique 129 pour disposer la cible 132 d'or au-dessus du substrat . 30 Le potentiel négatif est alors appliqué uniquement à la cible 132 d'or et non à la cible 130 de tantale. Cela provoque la pulvérisation du film 117 d'or sur le film 116 de tantale. Après que le film 117 d'or ait été déposé, on fait de nouveau tourner l'écran 129 de manière à ce qu'il occupe la position indiquée sur la figure 35 3, la cible 130 de tantale étant disposée au -dessus du substrat 110. Le potentiel négatif est alors de nouveau appliqué seulement à la cible 130 de tantale et non à la cible 132 d'or, et de ce fait le second film 118 de tantale est déposé sur le film 117 d'or. Pour obtenir du tantale BSta, il est nécessaire de commander le potentiel 40 négatif de la cible-cathode de tantale. De la sorte, en augmentant le potentiel BAD ORIGINAL 70 41263 12 2072106 de la cible-cathode de tantale, le film de tantale déposé est du tantale^p Béta et non du tantale c.c. . Trois échantillons A, B et C ont été préparés sur trois pastilles distinctes, sur chacune desquelles on a fait croître thermiquement une couche de 5 dioxyde de silicium. Chaque échantillon comporte une premier film de tantale d'une épaisseur de 1500 A déposé sur la pastille puis un film d'or d'une épaisseur de 7500 A déposé sur le film de tantale, et enfin un second film de tantale d'une épaisseur de 1500 A déposé sur 1& film d'or. Ces trois films ont été déposés sur chaque échantillon par pulvérisation 10 en courant continu à l'intérieur d'une chambre de pulvérisation telle que la chambre 120, les cibles de tantale et d'or ayant chacune une surface de 103,22 cm^. Le vide initial était de 1 x 10 ® torr, puis la chambre 120 a de nouveau été remplie d'argon jusqu'à une pression d'environ 40 microns. Chaque échantillon avait un potentiel d'anode de -90 volts pendant le dépôt 15 de chaque film de tantale et du film d'or. En réalisant l'échantillon A, une puissance de pulvérisation de 50 watts a été appliquée pendant le dépôt de chacun des films de tantale en fournissant un courant de 33,3 milliampères sous une tension de 1,5 Kilovolts. Cela a 2 fourni une densité de puissance de 0,464 W/cm . Pendant le dépôt du film 20 d'or, la puissance de pulvérisation était de 60 watts, cette puissance étant appliquée en fournissant un courant de 40 milliampères sous une tension de 2 1,5 Kilovolts. Cela a fourni une densité de puissance de 0,580 W/cm . En réalisant l'échantillon B, la puissance de pulvérisation pendant le dépôt des deux films de tantale a été augmentée à 75 watts. Cela a été 25 effectué en fournissant un courant de 50 milliampères sous une tension de 2 1,5 Kilovolts. Une densité de puissance de 0,726 W/cm a ainsi été obtenue. La puissance de pulvérisation de l'or était de 60 watts, comme lors du dépôt du film d'or de l'échantillon A. Dans le cas de l'échantillon C, la puissance de pulvérisation utilisée 30 lors du dépôt de chacun des films de tantale était de 200 watts. Cette puissance a été obtenue en fournissant un courant de 100 milliampères sous une 2 tension de 2 kilovolts. Une densité de puissance de 0,726 W/cm a ainsi été obtenue. L'or a été appliqué avec une puissance de pulvérisation de 60 watts de la mfime façon que pour les échantillons A et B. 35 Par des techniques de diffraction à rayons X, on a déterminé que chacun des films de tantale de l'échantillon A était du tantale c.c., alors qu'il s'agissait de tantale Béta dans le cas des films des échantillons B et C. Les échantillons A, B et C ont ensuite été déposés dans un four contenant une atmosphère réductrice d'hydrogène et d'azote, et chauffés à une température 40 de 450°C. A différents moments pendant la période de chauffage, les échantil- BAD ORIGINAL - 70 41263 " 2072106 Ions ont été refroidis par l'atmosphère réductrice, puis retirés du four. La résistance de feuille de chacun des échantillons A, B et C a ensuite été déterminée. Cela fait, les échantillons ont été replacés dans le four afin d'y Stre de nouveau chauffés. 5 La résistance de feuille de chacun des échantillons a été déterminée en utilisant un système de quatre sondes à pointe. Le courant a été fourni par l'intermédiaire de deux des sondes et la chute de tension mesurée à l'aide des deux autres sondes, suivant le procédé bien connu. Etant donné que la résistivité du tantale déposé est de 50 à 100 fois 10 supérieure à celle de l'or déposé, et que la mesure dyla résistance de feuille à l'aide des sondes est une mesure des résistances des films en parallèle, •la résistance de feuille mesurée est en fait la résistance de feuille de l'or. La résistance de feuille en milliohms par carré de chacun des échantillons 15 A, B et C à différents moments est indiquée dans la table ci-après. Temps en Heures A B C 0 32,2 31,0 34,0 0,57 38,3 33,5 35,7 1,33 40,a 34,3 36,2 2,33 ■ 42,6 - 35,1 37,6 4,06 44,2 36,4 38,5 La différence entre la résistance de feuille, RQ, à 0 heures et à chacun des autres moments indiqués est exprimé sous la forme R^. Le rapport de R à R„ multiplié par cent donne le pourcentage de variation de la résistance d u 25 à partir de Rg et il est indiqué sur la figure 7. Comme on le voit sur la figure 7, la courbe relative à l'échantillon A indique une variation importante de la résistance de feuille après que cet échantillon ait été soumis à une température de 450°C pendant moins d'une heure. La résistance de feuille a donc augmenté de plus de 15% en 30 minutes. 30 Cette courbe montre que le tantale c.c. n'empêche pas la diffusion entre l'or et le tantale, diffusion qui affecterait de façon appréciable la résistance de l'or. Comme le montre également cette courbe, la conductivité de l'or, quand celui-ci est utilisé avec du tantale c.c., produit un conducteur inadéquat du fait de l'augmentation de la résistance de l'or. 35 Dans le cas des deux échantillons B et C, l'augmentation de la résistance de feuille est beaucoup plus faible. Par exemple, après avoir été soumis à une température de 450°C pendant trente minutes, la résistance de feuille-de l'échantillon C n'a augmenté que de 4%. qui plus, est, l'augmentation de 70 41263 2072106 la résistance de feuille après 4 heures est d'environ 12%. Par conséquent, lorsqu'on fait adhérer de l'or à du dioxyde de silicium à l'aide de tantale Béta, la résistance de l'or n'est pas modifiée de façon importante, de sorte que sa conductivité désirée est maintenue. 5 Bien que la couche électriquement isolante de la présente invention ait été décrite et représentée .comme étant formée de dioxyde. de silicium, la présente invention peut Être, employée avec n'importe .type de couche isolante, par exemple du nitrure de silicium. De même, il n'est pas nécessaire que 1b substrat soit constitué par du silicium. 10 Bien que l'on ait décrit ci-dessus les films d'or et de tantale comme étant déposés par pulvérisation en courant continu, n'importe quel autre procédé peut également être employé. De plus, il n'est pas-indispensable que le procédé employé pour déposer l'or soit le même que celui employé pour déposer le tantals. 15 Bien que cela n'ait pas été mentionné ci-dessus, il est sous-entendu que le tantale établit un contact avec un film mince de siliciure de platine., de la façon bien connue, et non pas directement avec le silicium. L'un des avantages de ce dispositif est qu'une bonne adhésion de l'or à une couche électriquement isolante est obtenue par un métal d'adhérence, sans 20 diffusion de ce dernier dans 1.'or. Un autre avantage de cette invention est que la résistance de l'or, qui est déposé aui/ant la méthode indiquée dans la présente invention, est maintenue à un niveau virtuellement identique pendant tout le processus de métallisation pour fabriquer un dispositif semiconducteur. 25 Pendant la fabrication, il est indispensable ,que.l'or soit complètement séparé du silicium. La couche de tantale est dans une certaine mesure poreuse et peut permettre à l'or de s'allier avec le silicium au cours .de traitements thermiques ultérieurs. L'efficacité de la couche inférieure de tantale, en tant que barrière, peut être augmentée, en l'exposant à l'air avant de déposer 30 l'or. Cela se traduit par un oxyde très mince qui remplit les ouvertures exis-. tant éventuellement dans le tant.ale. L'oxyde résultant n'affectera pas matériellement l'adhésion de l'or au tantale. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode 35 de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme, ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. bad original 70'41263 15 REVENDICATIONS 2072106 1.- Dispositif semiconducteur du genre comprenant un corps semiconducteur, une couche isolante, composée d'un matériau inorganique amorphe et recouvrant le corps, et une couche de bande conductrice liée à la couche isolante, ce 5 dispositif étant caractérisé en ce que ladite bande conductrice est constituée par une couche d'or disposée entre des couches de tantale. 2.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre une couche de contact ohmique composée d'un matériau choisi dans le groupe comprenant le siliciure de palladium et le siliciure de platine, cette 10 couche étant en contact d'une part avec le corps semiconducteur et d'autre part avec la bande conductrice. 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs couches interconnectées de bandes conductrices disposées entre plusieurs couches isolantes, l'ensemble réalisant un réseau 15 de circuits multi-couches complexes. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre une couche isolante inorganique et amorphe qui recouvre la ou les couches de bandes conductrices. 5.- Dispositif selon l'une queloonque des revendications précédentes carac-20 térisé en ce qu'il comporte en outre une borne de contact située sur la surface de la couche isolante supérieure, cette borne étant en contact électrique avec la ou les bandes conductrices par l'intermédiaire d'une ouverture située dans ladite couche isolante supérieuee. B.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes carac-25 térisé en ce qu'il comporte en outre un conducteur poutre qui est en contact électrique avec la ou les bandes conductrices par l'intermédiaire d'un trou situé dans la couche isolante supérieure. 7.- Dispositif semiconducteur planaire du genre comprenant: un substrat d'un premier type de conductivité, 30 au moins une région, d'un deuxième type de conductivité, formée dans ce substrat, une couche isolante située sur toute la surface du substrat, cette couche comportant au moins une ouverture située au-dessus de la ou des région ou 70 41263 16 2072106 au-dessus du substrat, ce dispositif étant caractérisé en ce que une première couche de tantale est déposée sur la couche isolante et entre en contact avec la ou les régions ou avec le substrat par l'intermé-5 diaire da la ou des ouvertures. une deuxième couche de tantale est déposée sur le film d'or, cette deuxième couche de tantale étant ensuite recouverte d'une couche isolante. Q.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes carac-10 térisé en ce que le dépOt des couches d'or et de tantale est effectué par pulvérisation. une couche 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les couches de tantale sont des. couches de tantale bSta.