Brevet FR2110235A1 — publié le 19720602

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un circuit intégré à serai-conducteur isolé par un matériau diélectrique, dent les régions d'îlots sont isolées électriquement par une pellicule diélectrique. Un circuit intégré du type dans lequel les régions d'îlics 5 formées dans un corps semi-conducteur sont électriquement isolées l'une de l'autre par une ccuche de matériau diélectrique telle que du bioxyde de silicium sont déjà connues. La capacité d'isolement de es type de circuit intégré est réduite à moins d'environ un dixième de celle associée à un circuit isolé de jonction, et présente, de façon connue, d'excellentes 10 caractéristiques de fréquence. En outre, ce circuit présente l'inconvénient que son procédé de fabrication est considérablement compliqué, et il s'ensuit une diminution du rendement. Ceci est dû principalement au fait que lorsqu'un substrat semi-conducteur comportant des régiens d'îlots est poli, les épaisseurs respectives de ces régions d'îlots sont difficiles 15 à régler. L'invention a pour objet un procédé de fabrication à bon rendement d'un dispositif intégré à semi-conducteurs, dont les régions d'îlots ont des surfaces plates et lisses, isolées l'une de l'autre par une couche diélectrique. 20 Le procédé conforme à l'invention consiste à décaper un substrat satL- conducteur à grande concentration d'impuretés, sur lequel des régions d'îlots à faibles concentrations d'impuretés sont formées par croissance épitaxiale, au moins dans les parties en contact avec le substrat, en utilisant un décapant constitué de HF, HNO^ et CH^GOOH, sans soumettre ces régions d'îlots 25 à un décapage qui n'est pas nécessaire. Le décapant comporte en outre un agent de décomposition ou d'oxydation, permettant de décomposer ou d'oxyder l'acide nitrique engendré dans le décapant pendant le procédé de décapage, de manière à empficher un décapage excessif de la région à faible concentration, au cours du procédé. Ce procédé permet aux régions d'îlots de rester 30 intactes, même pendant le décapage du substrat, c'est-à-dire de maintenir la largeur et le poli de surface des régions d'îlots à l'origine. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel : 35 - la figure 1 est un graphique représentant les propriétés d'un décapant utilisé dans le procédé de fabrication conforme à l'invention, et montrant la relation qui existe entre la vitesse de décapage du décapant et la résistivité d'un substrat au silicium; 71 35864 2110235 - la figure 2 est un graphique représentant la relation entre la vitesse de décapage d'un décapant constitué de fluorure d'hydrogène (HF, d'acide nitrique (HNO^) et d'acide acétique (CH^COOH) et la résistivité d'un substrat au silicium, lorsque les proportions de ces composants 5 varient; - la figure 3 est un diagramme triangulaire représentant les proportions préférées des trois composants HF, HNO^ et CH^COOH constituant le décapant, utilisé dans le procédé de fabrication conforme à l'invention; 10 - la figure 4 est un graphique représentant la relation entre l'épaisseur décapée du substrat en semi-conductar et le temps de décapage dans le cas où le décapant comporte un agent d'oxydation; - la figure 5 est un graphique représentant la relation qui existe entre la vitesse de décapage et la quantité de NaNO^ ajoutée; 15 - la figure 6 est un graphique représentant la relation entre l'épaisseur décapée du substrat semi-conducteur et le temps de décapage dans le cas où le décapant comporte un agent de décomposition; et - les figures 7a % 7g représentent les phases séquentielles d'un mode de réalisation de l'invention. 20 La demanderesse a tout d'abord effectué des études et des expériences concernant le décapage d'un élément semi-conducteur, et a découvert que des éléments semi-conducteurs ayant des concentration d'impureté différentes sontdécapés à des vitesses variables, en fonction des types et des compositions des décapants utilisés. 25 L'invention sera décrite maintenant en référence aux figures et aux résultats de ces expériences. Un décapant conni} ayant un système ternaire de HF-HNO^-CH^COOH utilisé pour décaper un élément au silicium présente une vitesse de décapage indépendante de la résistivité, du type de conductivité et de l'orientation cristallographique de l'élément en 30 silicium, lorsque les trois composants sont mélangés dans le rapport généralement accepté. Cependant, lorsque l'acide acétique (CH^COOH) du décapant ternaire agissant comme agent décélérateur a été utilisé dans des proportions supérieures, la vitesse de décapage du décapant résultant a été affectée par la résistivité d'un élément au silicium, bien que n'étant pas 35 affectée par le type de conductivité et l'orientation cristallographique de cet élément. Par exemple, un rapport entre les vitesses de décapage à haute résistivité et à faible résistivité devient supérieur à 100. Comme 71 35864 3 2110235 représenté sur la figure 1, un décapant constitué de trois composants HF, HNOg et CH^COOH mélangés dans un rapport de volume de par exemple 1/3/8 présente une vitesse de décapage de 0,7 à 3yu/mn, pour un élément de silicium ayant une résistivité inférieure à 1,5 x 10 ^.ftjcm, alors 5 que le décapant n'avait aucune action, lorsque la résistivité du _2 silicium était supérieure à 6,8 x 10 XI.cm. Sur la figure 1, la vitesse de décapage était trop faible pour effectuerune détermination, lorsque -2 la résistivité était supérieure à 6,8 x 10 XX- cm, si bien que cette vitesse a été prise égale à 0. 10 Les résultats suivants concernent le cas où les éléments en silicium db haute et faible résistivités ont été décapés séparément pour une détermination précise de la vitesse de décapage. Ce décapage séparé a été effectué pour que, lorsque les deux types d'éléments au silicium sont décapés simultanément par le même décapant, l'oxydation importante 15 de l'acide nitreux (HNO^) provenant du décapage du silicium à faible résistivité permette un léger décapage du silicium à haute résistivité. Les vitesses auxquelles les éléments silicium à haute et faible résistivité ou concentration d'impuretés ont été simultanément décapés ont été déterminées et les résultats sont présentés dans le tableau I ci-dessous. 20 TABLEAU I v (n. cm) P^ (a. cm) 0,068 0,30 3,2 25 0,0012 \0,014 2,73V. "V. 0,017 2,7^^ 0,025 2,74V 2,74 0,015 0,0058 \ 0,°25 1,10 0,018 1,28V. \ 0,006 1,30 N. 1,75 0,011 0,010 Vs0,0U 0,79 ^\0,002 0,73^. \ 0,004 0,80 V. 0,79 0,006 35 L'arsenic (As), l'antimoine (Sb), le phosphore (P) et le bore (B) utilisés comme impuretés dans les expériences mentionnées ci-dessus ont donné les mêmes résultats que ceux du tableau 1. 71 35864 4 2110235 Le tableau II ci-dessous représente les résultats de de détermination des effets du type de conductivité et de l'orientation cris-tallographique d'un substrat au silicium cristallisé, sur la vitesse de décapage. Comme il ressort de ce tableau, la vitesse de décapage du déca-5 pant de l'invention a été un peu affectée par le type de conductivité et " l'orientation cristallographique du substrat. TABLEAU II 15 20 Les résultats ci-dessus sont supposés provenir du fait suivant. La dissolution du silicium par le décapant en HF-HM^-CHgCOOH 25 est supposée Être effectuée par la réaction suivante à deux étapes. Si + 2 (0) —» Si02 (1) Si0o + 6HF —> SiF ~2 + 2H„0 + 2H+ (2) Z o Z En outre, les vitesses des décapages simultanés des éléments au silicium à haute et faible résistivités sont déterminées lorsque la tempé-30 rature du décapant varie, définissant ainsi l'énergie d'activation "Arrhénius". a) Type N(100) 0,002 5,15 kcal/mole b) Type N(100) 5,0 Jl.cm 12,3 kcal/mole La valeur (a) ci-dessus représente la formule de réaction (2), c'est-à-dire le cas où l'oxydation détermine la vitesse. La valeur (b) repré-35 sente la formule de réaction (1), c'est-à-dire le cas où la diffusion de HF détermine la vitesse. Avec un élément au silicium à haute résistivité, l'oxydation est un facteur déterminant de la vitesse, avec une vitesse de Type de cristallographie du si licium NC100) P(lll) P(100) P(lll) 0,001 à 0,002 2,5 2,3 0,006 à 0,008 1,9 0,009 à 0,01 1,6 1,6 0,01 à 0,015 6,62 0,75 0,2 à 0,5 0 0 2 à 5 0 0 25 à 50 0 71 35864 5 2110235 décapage résultante lente, et avec un élément au silicium à faible résistivité, la diffusion de HF est un facteur déterminant la vitesse permettant un décapage rapide. Les résultats suivants de détermination ont été obtenus avec 5 un décapant constitué de trois composants HF, HNO^ et CH^COOH, composés dans le rapport de 1/3/8, Lorsque sa composition varie, un décapant d'un tel système ternaire présente, comme représenté sur la figure 2, des vitesses de décapage très différentes par rapport aux éléments de silicium à hautes et faibles concentrations d'impuretés. Sur la figure 2, les concentrations 10 différentes d'impuretés des éléments au silicium sont représentées en abscisses, et les vitesses de décapage en ordonnées, les éléments au silicium étant décapés par des décapants d'un système ternaire dont les composants ont été mélangés selon les proportions variables. La figure 2 montre que, quelle que soit sa composition, le décapant du système ternaire présente 15 généralement un rapide accroissement de la vitesse de décapage, lorsque 18 la concentration en impuretés d'un élément au silicium approche de 10 à 19 3 10 atomes/cm , et que cette augmentation varie considérablement en fonction de la composition du décapant utilisé actuellement. La vitesse de décapage d'un décapant à système ternaire constitué de HF, HNO^ et CH^COOH composés 20 dans le rapport de, par exemple, 1/3/8 (représenté par la courbe (1.3.8)) présente un accroissement brusque de la concentration d'impuretés mentionnée 18 19 3 ci-dessus de 10 à 10 atomes/cm , mais aucun accroissement sensible pour des concentrations dïmpuretés supérieures. Au contraire, des décapailts ayant des compositions ternaires dont les composants ont été mélangés dans les 25 rapports de 5/1/4 et 1/3/2 (représentés par les courbes (5.1.4) et (1.3.2)), présentaient une petite variation de la vitesse de décapage pour la concentration d'impuretés mentionnée ci-dessus. Comme il a été dit précédemment, un décapant constitué d'un système ternaire de HF-HNO^-CH^COOH dans lequel le CH^COOH était présent 30 dans une proportion importante, présente des vitesses de décapage différentes par rapport aux éléments de silicium utilisés simultanément, à hautes et faibles concentrations d'impuretés. La vitesse de décapage d'un élément au silicium à haute concentration d'impureté est de préférence plusieurs dizaines de fois supérieure à celle d'un élément au silicium de faible 35 concentration d'impuretés. Si la différence entre ces vitesses de décapage est inférieure à ce rapport, l'invention n'a pas atteint entièrement son but. Il a été découvert expérimentalement que la composition ternaire d'un décapant pouvant réaliser le rapport de vitesses de décapage préféré se trouvait dans la région hachurée de la figure 3. La gamme préférée de 71 35864 6 2110235 compositions ternaires représentées par la région hachurée a été déterminée en décapant simultanément un élément au silicium de type N d'orientation cristallographique (100) ayant une résistivité de 0,008 JX.cm, et une résistivité de 5-rt-.cm avec le même décapant. Les rapports principaux de HF, 5 HNO^, et CH^COOH de ladite région hachurée sont 5/50/45, 20/20/60, 25/8/67, 15/5/80, 5/20/75 et 2/40/58. Lorsque la vitesse de décapage du décapant mentionné ci-dessus, dont la composition ternaire avait un rapport de 1/3/8 a été déterminée, elle a été trouvée égale à 0,025 ^,u/mn pour une couche d'oxyde 10 de silicium. Cette vitesse de décapage n'est qu'environ 1/30 à 1/100 de celle d'un élément au silidum à faible résistivité. Il apparaît dont que le décapage conforme à l'invention dissout uniquement un élément au silicium à faible résistivité, mais ne décape pas un élément au silicium à haute résistivité, et une couche isolante constituée par exemple d'oxyde 15 de silicium, de nitrure de silicium et d'oxyde d'aluminium. Trois composants de HF, HNO^ et CHjCOOH dans le décapant utilisé dans l'invention sont respectivement les solutions de 49,70 et 99,5%. Le procédé de décapage mentionné ci-dessus est très avantageux lorsqu'il est effectué très rapidement, mais s'accompagne des inconvé-20 nients mentionnés ci-dessous, lorsqu'il dure un certain temps. Un long décapage tend à engendrer, dans le décapant de grandes quantités de composants tels que NO, N02 et HN02- Lorsqu'une solution de décapage contenant ces matériaux est utilisée, une région épitaxiale au silicium contenant de faibles concentrations d1 impuretés est 25 soumise à une forte oxydation par l'acide nitreux mentionné ci-dessus, et est décapée rapidement, sous l'effet du décalage résultant de la phase de détermination de la vitesse. A cet instant, la réaction d'oxydation (a) est supposée procéder de la manière suivante. L'oxydation du silicium par HNO^ exprimée 30 par la formule mentionnée ci-dessus (1) est effectuée tout en engendrant de l'acide nitreux comme produit intermédiaire. Cet acide nitreux est un agent oxydant plus actif que l'acide nitrique. Par conséquent, l'évolution de l'acide nitreux aboutit à la réaction suivante : 4HN02 + Si + Si02 + 2 H20 + 4N0 (3) 35 En outre, l'acide nitreux lui-même joue le rôle d'un catalyseur, et accroît sa propre quantité, comme il ressort des deux réactions suivantes : 71 35864 7 2110235 HN02 + HN03 » N204 + H20 (lent) (4) H204 + 2N0 + 2H20 ——> 4HN02 (rapide) (5) Sauf dans les formules (4) et (5) ci-dessus, NO provenant de la formule (3) produit de l'acide nitreux suglémentaire parla réaction 5 suivante : HNO3+ NO —> HNO2 + NO2 (6) Les formules (3) à (6) suggèrent que le long décapage accroît la quantité d'acide nitreux. Le type mentionné ci-dessus de solution de décapage étant uniquement efficace lorsque ce décapage dure peu de temps, 10 cette solution doit Être remplacée par une solution fraîche à des intervalles prédéterminés, par exemple toutes les 5 à 10 mn, lorsque le décapage est long. Par conséquent, le procédé de décapage de l'art antérieur utilisant ce décapant présente l'inconvénient qu'il nécessite de grandes quantités de décapant et qu'il est difficile à contrôler. 15 Par conséquent, l'invention consiste à éliminer ces difficultés Ce but est atteint en ajoutant un agent de décomposition ou d'oxydation à la solution de décapage du type mentionné ci-dessus, de manière à convertir l'acide nitreux par oxydation ou décomposition, en acide nitrique ou en azote. 20 Les résultats d'expérience concernant l'oxydation de l'acide nitreux seront décrits maintenant. Une plaquette en silicium ayant une faible résistivité d'environ 0,002A.cm et une autre plaquette ayant une autre résistivité d'environ 5 Jl.cm sont décapées dans 100 ml d'une solution de décapage constituée de HF, HNO^ et CH^COOH, composée dans le rapport de 25 volumes de 1/3/8, et dans une solution obtenue en ajoutant du peroxyde d'hydrogène comme agent oxydant à cette solution de décapage, petit à petit, à raison de 0,05 ml toutes les 30 s. La relation entre le temps de décapage et l'épaisseur décapée est représentée sur la figure 4, où les traits pleins représentent le cas où la solution de décapage est utilisée seule, 30 et les pointillés indiquent le cas où la solution est mélangée à un agent oxydant en peroxyde d'hydrogène. En outre, une croix représente le cas d'une plaquette de silicium à haute résistivité d'environ 5 Jî..cm et o représente Je cas d'une plaquette de silicium à faible résistivité inférieure à 0,002 il.cm et £ la quantité d'acide nitreux présente dans la solution 35 de décapage sans peroxyde d'hydrogène. Cette quantité d'acide nitreux a été déterminée par titrage par réduction et oxydation avec du permenganate de potassium (KMnO^). Comme il ressort de la figure 4, un long décapage 71 35864 8 2110235 accroît la quantité d'acide nitreux (HNO^). Dans ce cas, la plaquette de silicium à faible résistivité a été décapée à une vitesse felativement constante, tandis que la plaquette à haute résistivité a été décapée rapidement. Dans un but illustratif, lorsque le décapage a été effectué pen-5 dant 2 mn, la vitesse de décapage de la plaquette à haute résistivité était égale à 1/60 de celle de la plaquette en silicium à faible résistivité, tandis que lorsque le décapage durait 15 mn, la vitesse de décapage de la première était égale à 1/6,7 fois celle de la dernière. Au contraire, lorsque la solution de décapage contenait du peroxyde d'hydrogène, la plaquette de 10 silicium à faible résistivité était décapée davantage pendant un long décapage, pratiquement de la même manière que lorsque la solution ne contenait pas de peroxyde d'hydrogène, tandis que la vitesse de décapage de la plaquette de silicium à haute résistivité était fixée à un niveau très faible quel que soit le temps de décapage. Par exemple, m6me après 15 un décapage de 15 mn, la vitesse de décapage de la plaquette en silicium à haute résistivité était égale à 1/6800 de celle de la plaquette de silicium à faible résistivité, et égale à environ 1/40 du décapage de la première, lorque ce décapage était effectué pendant 2 mn, en utilisant un décapant sans peroxyde d'hydrogène. 20 La figure 5 représente la vitesse de décapage variable de plaquettes de silicium ayant des degrés de résistivité différents, décapées dans une solution préparée en ajoutant tout d'abord 0,2 ml de 317» de peroxyde d'hydrogène puis du nitrure de sodium (NaîM^) en petites quantités de 100 ml dans une solution de décapage ayant la même composition que celle décrite 25 précédemment en référence à la figure 4. Sur la figure 5, une marque o représente une plaquette de silicium de type N à faible résistivité, d'environ 0,002 SX.cm, la surface (lll)étant une surface principale, x une plaquette de silicium de type N à faible résistivité de 0,015 -fl.cm, la surface Q.00) étant une surface principale, et ^ une plaquette de silicium 30 de type N à haute résistivité, de 6JQ.cm, la surface 100 étant une surface principale. Comme il ressort de la figure 5, les plaquettes au silicium à faible résistivité n'ont pas été décapées lorsque 0,05 g de nitrure de sodium (NaN02) ayant la même action que l'acide nitreux ont été ajoutés, mais ont été décapées à une vitesse de 2^u/mn lorsque le contenu de NaNO^ 35 a été augmenté à 0,1 g. Par conséquent, tout accroissement de NaN02 ne fait pas varier de façon appréciable la vitesse de décapage. Au contraire, plus la résistivité des plaquettes testées est grande, plus le temps de démarrage de décapage est retardé, nécessitant au moins 0,2 g de NaNO^ pour un amorçage rapide du décapage. Si par conséquent, le rapport de 71 35864 9 2110235 à la solution de décapage est choisi de manière à se trouver dans la gamme où seule la faible résistivité est décapée, mais non la haute résistivité, c'est-à-dire la gamme dans laquelle 0,2 ml de 1^02 peuvent éliminer 0,1 à 0,2 g de NaîM^, ceci peut Être effectué par un décapage 5 sélectif. Comme il ressort des résultats d'expérience représentés sur les figures 4 et 5, l'addition de ^02 commande la production d'acide nitreux (HÎK^) dans la solution de décapage. Ainsi, les vitesses différentes de décapage entre les hautes et faibles concentrations d'impuretés 10 peuvent Être accrues d'environ 40 fois (à cet instant, la vitesse de décapage d'une plaquette de silicium à haute résistivité est égale à 1/6800 de celle d'une plaquette au silicium à faible résistivité) dans le cas où le décapant ne contient pas d'agent oxydant. En outre, la vitesse de décapage de la plaquette au silicium à haute résistivité peut toujours 15 Être maintenue à une valeur fixe et faible, quel que soit le temps de décapage. La description suivante concerne le cas où du peroxyde d'hydrogène est utilisé comme agent oxydant. Le tableau III ci-dessous 20 représente la relation entre les quantités ajoutées de KMnO^, K C^O^ et (Nl^^^Og et les vitesses correspondantes de décapage. TABLEAU III 25 30 Agent oxydant Quantité ajoutée (g) Vitesse de décapage ( ji /mn KMn04 0,005 0,05 2,3 0,03 W? 0,2 0,5 0,9 0,18 (NH4)2S2°8 0,25 0,5 2,2 0 Lorsque 0,005 g de KMnO^ ont été ajoutés à 100 ml d'une 35 solution de décapage constituée de HF, HNO^ et CH^COOH dans un rapport de 1/3/8, le décapage résultant se faisant à la même vitesse de 2,3^u/mn que celle où la solution de décapage ne contenait pas de KMnO^. Lorsque 71 35864 10 2110235 l'addition de KJfnO^ était portée à 0,05, une plaquette de silicium à faible résistivité a été décapée à une vitesse de 0,03 yu/mn. Ceci suppose qu'une addition similaire de dans la figure 5, et une addi tion' d'une certaine quantité de KMnO^ puisse commander la production 5 d'acide nitreux, permettant ainsi le décapage d'un semi-conducteur à faible résistivité uniquement. Ceci reste vrai avec K2Cr2°7 et ^NH4^2S2^8' que la description détaillée soit supprimée. Tout autre agent oxydant que ceux mentionnés ci-dessus peut atteindre les mêmes buts, lorsqu'ils sont ajoutés à la solution de décapage constituée d'un système HF-HNO^-CH^COOH, 10 pourvu que cet agent oxydant ait une capacité permettant d'oxyder l'acide nitreux. Cependant, 1^2 est préférable, car sa réaction avec l'acide nitreux produit uniquement du H^O qui n'a aucun effet sur le semi-conducteur et la solution de décapage. Bien que ces agents oxydants puissent être ajoutés à la solution de décapage à l'avance, il est plus efficace de les 15 ajouter petit à petit, à des intervalles prédéterminés, si le décapage doit être long. Si, dans ce cas, l'évolution de l'acide nitreux est déterminée de façon continue et si l'agent oxydant est ajouté lorsque l'évolution atteint le niveau prédéterminé, il sera plus efficace. La description suivante concerne le cas où un agent oxydant 20 est ajouté à une solution de décapage constituée d'un système HF-HNO^-CH^COOH. Cependant, l'addition d'un agent de décomposition parvient à peu près au même résultat. L'application de cet agent de décomposition sera décrite maintenant. Bien que divers agents de décomposition puissent être utilisés pour décomposer l'acide nitreux, le cas où cet agent est du nitrure de sodium 25 (NaN^) sera décrit maintenant. La réaction du NaN^ avec la solution de décapage procède de la façon suivante : NaN3 + CH3C00H —» CH3C00Na + HN3 HN3 + HNO2 —> N2 + N2O + H2O (7) L'effet de cet agent de décomposition sera décrit plus en 30 détail en référence à la figure 6. Sur la figure 6, l'épaisseur de décapage est portée en ordonnées à gauche, la production de HIK^ (en g/cm ) est portée sur les ordonnées de droite et le temps de décapage est porté en abscisseç représentant la résistivité d'une plaquette de silicium à faible résistivité, d'environ 0,015 XI .cm et d'une plaquette de silicium à 35 haute résistivité d'environ 5 -Ci.cm décapée dans 100 ml d'une solution de décapage constituée d'un rapport de volumes de 1/3/8 de HF, HN03 et CH3C00H,et les vitesses de décapage résultantes différentes entre la présence et 71 35864 11 2110235 l'absence d'un agent de décomposition. Sur la figure 6, les traits pleins représentent le cas où aucun agent de décomposition n'est ajouté au nitrure de sodium (NaN^) et les pointillés représentent le cas où un agent de décomposition est ajouté petit à petit à raison de 0,1 ml toutes les 3o s. 5 En outre, une croix représente une plaquette de silicium à haute résistivité d'environ 5 UT.,cm, o représente une plaquette de silicium à faible résistivité d'environ 0,015X1.cm et A représente la quantité d'acide nitreux présent dans la solution de décapage sans NaN^, comme agent de décomposition. La quantité résiduelle d'acide nitreux a été déterminée par titrage par 10 réduction et oxydation avec du KMnO^. Comme il ressort de la figure 6, l'absence de NaN^ fait croître la quantité de progressivement avec le temps de décapage, comme représenté par les traits pleins. Dans cette condition, la plaquette de silicium à faible résistivité a été décapée à une vitesse fixe, tandis que la jLaQuette de silicium à haute résistivité a été 15 décapée rapidement. Dans un but illustratif, si le décapage a été effectué pendant 2 mn, la vitesse de décapage de la plaquette de silicium à haute résistivité a été égale à 1/80 de celle de la plaquette de silicium à faible résistivité. Cependant, lorsque le décapage a été poursuivi pendant l5mn, la vitesse de décapage de la première était égale à 1/5,2 de celle de la 20 dernière. Au contraire, si la solution de décapage contenait du NaN^, la vitesse de décapage delà plaquette de silicium à haute résistivité était, comme indiqué par le trait plein, 1/845 de celle de la plaquette de silicium à faible résistivité, même après un décapage de 15 mn. La valeur de 1/845 signifie que la vitesse de décapage de la plaquette de silicium à haute 25 résistivité est onze fois plus petite que la vitesse de décapage observée dans la plaquette, par rapport à celle de la plaquette de silicium à faible résistivité, lorsque le décapage a été effectué pendant 2 mn en utilisant une solution de décapage sans NaN^. Les résultats des expériences mentionnés ci-dessus montrent 30 que l'addition d'un agent de décomposition tel que le NaN^ à une solution de décapage peut commander l'évolution de l'acide nitreux, permettant ainsi le décapage d'une plaquette de silicium à haute résistivité à vitesse constante. L'agent de décomposition de l'acide nitreux (HNO^) n'est 35 pas limité au nitrure de sodium mentionné ci-dessus (NaN^), mais peut être constitué par exemple d'urée, de sels d'ammonium, de thiourée, d'amino-sulfonate et d'hydrazine. 71 35864 2110235 Le tableau IV ci-dessous compare la vitesse de rotation d'une plaquette de silicium à faible résistivité d'environ 0,015 JX •cm> à celle d'une plaquette de silicium à haute résistivité d'environ 5^.cm, lorsqu'elles sont décapées 5 mn dans 100 ml d'une solution de décapage 5 constituée de HF, NHO^ et CH^COOH dans un rapport de volume de 1/3/8, NaN^ et l'urée (C0(NH2)2) étant respectivement ajoutée comme agent de décomposition de l'acide nitreux (HN02). TABLEAU IV 10 15 20 La réaction de l'urée utilisée comme agent de décomposition avec l'acide nitreux peut s'exprimer par la formule suivante : 2Q C0(NH2)2 + 2HN02 —> 2N2 + C02 + 3^0 (8) Comme il ressort de la formule (8) ci-dessus et du tableau IV, l'urée décompose l'acide nitreux en azote, qui peut aisément s'échapper de la solution de décapage. Cependant, la réaction (8) s'effectue plus lentement que celle de (7), en nécessitant de plus grandes quantités d'urée en valeur 30 stoechiométrique. Dans un but pratique, la quantité d'urée est inférieure à celle de NaN^. Par rapport aux autres agents de décomposition, NaN^ décompose l'acide nitreux plus rapidement pour dégager des gaz de N2, qui cessent rapidement de s'échapper de la solution de décapage, offrant ainsi des avantages pratiques considérables. 35 Les figures 7A à 7G représentent les différentes étapes de la fabrication conforme à un mode de réalisation de l'invention, d'un circuit intégré à semi-cmducteur dans lequel les régions d'îlots sont isolées électriquement par un élément diélectrique. Comme représenté sur la figure 7A, "~-^»JRésistivité Agent de décomposition"4— 0,015 -XX.cm 5 A. cm Absence d'un agent de décompositii in 6,34yu 0,35/u NaN3 5,80 a 5,23)1 0,096 u 0,019 'ji co(nh2) 5,52.u 5,68^u 0,088 n 0,040^i 71 35864 2110235 un substrat 10 en silicium monocristallin dopé de As (Sb, P ou B) de type N, 19 3 ayant une concentration d'impuretésd'environ 1 x 10 atomes par cm est poli sur une face, où il est revêtu d'une couche 11 de matériau isolant tel que du SiÛ2, par oxydation thermique ou décomposition thermique. La 5 couche 11 peut être constituée de SiN^ ou de Al^O^, au lieu de SiO^. Les portions décrites 12 de la couche isolante 11 sont décapées par photogravure, comme représenté sur la figure 7B, pour former des régions d'îlots. Sur les parties exposées de la surface du substrat 10, des régions 13 du type N sont formées par croissance épitaxiale, ces régions ayant une épaisseur pré-10 déterminée, d'autres régions 14 de type N+ étant déposées sur celles-ci et comportant de grandes quantités de dopants, tels que As, Sb ou P dans les régions 13, pour obtenir des régions d'îlots 15 représentées sur la figure 7C. La première partie 13 de la région d'îlots 15 qui a été formée avec une résistivité supérieure à celle du substrat est dopée, conformément 15 à l'invention, avec du Pb ou As phosphoreux, à unofconcentration de 1 x ÎO^ 3 atomes/cm . Sur la couche isolante 11 ainsi que sur les régions d'îlots 15, est montée, comme représenté sur la figure 7D, une couche de bioxyde de silicium par oxydation thermique ou par décomposition thermique du silane. Cette couche 16 peut être constituée d'un autre matériau tel que le Si^N^ 20 ou l'A^O^. Sur cette couche 16 est formée, comme représenté sur la figure 7E, une couche polycristalline 17 de silicium. Cette couche 17 peut être préparée par par croissance de vapeur ordinaire du silicium. Lorsque la construction mentionnée ci-dessus est terminée, le substrat au silicium 10 est décapé comme représenté sur la figure 7F. Ce décapage est effectué par le décapant 25 à système ternaire mentionné ci-dessus constitué de HF, HNO^ et CH^COOH, composés dans un rapport de 1/3/8, et d'un agent de décomposition tel que le NaNg ou d'un agent d'oxydation tel que le 1^02 • Ce décapant décape rapidement le substrat de silicium à hautes impuretés 10, mais ne décape pas la couche de bioxyde de silicium 16 et les régions d'îlots à faible impureté 30 13, permettant ainsi aux surfaces de la couche 16 et des régions d'îlots 13 de rester lisses. Lorsque le substrat 10 est décapé, les régions d'îlots 15 en éléments semi-conducteurs telles que des transistors ou des diodes sont formées pour terminer le circuit intégré. La figure 7G représente les régions de type P 18 formées comme ces éléments. 35 L'invention peut utiliser un substrat de type P et une région d'îlots formée par épitaxie sur le substrat, d'un dopant convenable tel que le bore. 71 35864 „ 2110235 14 Le procédé de fabrication d'un circuit intégré semi-conducteur conforme à l'invention, dans lequel les régions d'îlots sont isolées électriquement par un élément diélectrique permet à une couche de type N constituant une région d'îlots d'être réglée avec précision dans le sens 5 de l'épaisseur. La croissance épitaxiale de cette région d'îlots sur un substrat semi-conducteur permet un contrôle aisé de son épaisseur. En outre, là région d'îlots est très peu décapée, comme décrit ci-dessus, lorsque le substrat est décapé par le décapant mentionné ci-dessus, si bien que cette région d'îlots préserve son épaisseur originale. 10 Selon le mode de réalisation décrit ci-dessus, le décapant contenait un agent de décomposition ou d'oxydation depuis le début, cependant, si le décapage est poursuivi, il est plus efficace d'ajouter cet agent en quantités prédéterminées à des intervalles prédéterminés. Il va de soi que llnvention décrite est susceptible de nombreuses 15 modifications ou variantes sans pour autant sortir de son cadre. f COPY 71 35864 15 2110235 R EVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un circuit intégré isolé j2r un matériau diélectrique, caractérisé en ce qu'il comporte : a) une phase de préparation d'un substrat au silicium 5 monocristallin d'un type de conductivité comportant une surface principale revêtue d'une couche isolante en matériau diélectrique; b) une phase de décapage partiel de la couche isolante et de formation d'une région à croissance épitaxiale d'épaisseur prédéterminée sur la surface principale, en masquant la couche isolante décapée, la 10 région à croissance épitaxiale ayant une concentration d'impuretés inférieure à celle du substrat; c) une phase de revêtement de la région à croissance épitaxiale avec une couche isolante et de dépôt d'une couche au silicium polycristallin sur les couches isolantes; et 15 d) une phase de décapage du substrat en silicium avec un décapant constitué de HF, HNO^ et CH^COOH, qui décape sélectivement le substrat de silicium, mais ne décape pas la région à croissance épitaxiale pour former un îlot sur cette région isolé de la couche en silicium polycristallin par la couche isolante, ce décapant comportant en outre un agent 20 qui supprime l'acide nitreux engendré dans le décapant pendant le procédé, pour conserver constante la sélectivité de ce décapant. 2 - Procédé de fabrication d'un circuit intégré isolé par un matériau diélectrique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent est constitué d'un agent oxydant permettant d'oxyder l'acide nitreux. 25 3 - Procédé de fabrication d'un circuit intégré isolé par un matériau diélectrique, selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'agent oxydant est du ^2^2' 4 - Procédé de fabrication d'un circuit intégré isolé par un matériau diélectrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que 30 l'agent est ajouté à un décapant en quantités prédéterminées, à des intervalles prédéterminés. 5 - Procédé de fabrication d'un circuit intégré isolé par un matériau diélectrique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent est constitué d'un agent de décomposition permettant de décomposer 35 l'acide nitreux. COPY 71 35864 16 2110235 6 - Procédé de fabrication d'un circuit intégré isolé par un matériau diélectrique, selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'agent est du NaN^. 7 - Procédé de fabrication d'un circuit intégré isolé par 5 un matériau diélectrique, selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'agent est ajouté à un décapant en quantités prédéterminées, à intervalles prédéterminés. 8 - Procédé de fabrication d'un circuit intégré isolé par un matériau diélectrique,selon la revendication 1, caractérisé en ce que 10 la concentration de hf, hno^ et ch^cooh dans le décapant est de respectivement 49,70 et 99,5%, et le décapant est choisi dans le groupe constitué de décapants dont les trois composants sont hf, hno^ et ch^cooh dans des rapport de volume de 25/8/67, 5/50/45, 20/20/60, 15/5/80, 5/20/75 et 2/40/58. 9 - Procédé de fabrication d'un circuit intégré isolé par un 15 matériau diélectrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat et la région à croissance épitaxiale sont dopés avec au moins une impureté choisie dans le groupe constitué de As, Sb et P, pour que le substrat et la région aient une conductivité de type N. 10 - Procédé de fabrication d'un circuit intégré isolé par 20 un matériau diélectrique selon la revendication 9, caractérisé en ce que la 18 3 concentration d'impuretés du substrat est supérieure à 10 atomes par cm , et la concentration d'impuretésde la région à croissance épitaxiale est 17 3 inférieure à 10 atomes/cm . 11 - Procédé de fabrication d'un circuit intégré isolé par 25 un matériau diélectrique caractérisé en ce qu'il comporte : a) une phase de préparation d'un substrat en silicium monocristallin d'un type de conductivité ayant une surface principale revêtue d'une couche isolante de matériau diélectrique; b) une phase de décapage partiel de la couche isolante et 30 de formation d'une région à croissance épitaxiale d'épaisseur prédéterminée sur la surface principale, en masquant la couche isolante décapée, et de formation d'une région à croissance épitaxiale très dopée sur la région à croissance épitaxiale au-dessus de la surface principale; c) une phase de revêtement de la région à croissance épi-35 taxiale avec une couche isolante et de formation d'une couche au silicium polycristallin sur les couches isolantes; et 71 35864 17 2110235 d) une phase de décapage du substrat au silicium avec un décapant constitué de hf, hno^ et ch^cooh, qui décape sélectivement le substrat au silicium sans décaper la région à croissance épitaxiale pour former un îlot de région à croissance épitaxiale isolé de la couche au Silicium polycristallin par la couche isolante, ce décapant comportant en outre un agent qui supprime l'acide nitreux engendré dans le décapant par le procédé de décapage, pour garder constante la sélectivité du décapant.