Brevet FR2115330A1 — publié le 19720707

î 2115130 L'invention concerne un procédé pour fabriquer des contacts métal-semiconducteur (contacts à barrière Schottky) dont la surface est délimitée avec précision, en particulier des contacts de petite surface, constitués par du chrome sur un corps 5 semiconducteur. L'invention est basée sur le fait que le chrome convient particulièrement bien à la fabrication de.contacts métal-semiconducteur, en particulier sur les composés et de préférence sur ï'arséniure de gallium. Dans les contacts métallo semiconducteur, dits contacts Schottky, il importe en outre qu'il n'y ait aucune couche intermédiaire, par exemple une couche d'oxygène, entre le matériau semiconducteur et le métal qui y. est déposé. De telles couches modifieraient en effet de façon critique les relations de mécanique quantique d'un tel contact. Par rapport 15 aux autres métaux de contact qui, pour les contacts Schottky:, doi-vent être déposés sous un vide de l'ordre de 10 Torr, le chrome présente l'avantage qu'il suffit d'utiliser un vide de l'ordre de 10"6 Torr. La raison essentielle de cette particularité est que le chrome possède une très grande affinité en particulier pour 20 l'oxygène et que}sous un vide de 10"^ Torr, la couche d'oxygène recouvrant la surface du matériau semiconducteur qui existe encore après le chauffage, est absorbée par le chrome* Autant le chrome est avantageux pour la fabrication de contacts Schottky, autant il est difficile d'obtenir 25 avec du chrome des contacts dont la surface est délimitée avec précision,, en particulier des contacts de très petite surface ou voisinant étroitement sous forme de bandes. Les contacts métal-semiconducteur possédant une telle structure plane sont cependant extrêmement nécessairês, par exemple de préférence dans la techni-30 que des circuits intégrés (Technique des CI). Dans cette technique, les espaces entre les bords des surfaces de deux contacts métal-semiconducteur peuvent être réduits jusqu'à environ 1 ji. Cela montre quelles conditions sévères sont exigées en ce qui concerne une limitation précise des surfaces de contact. 35 On obtient des surfaces parfaitement délimitées de ce type en utilisant un procédé d'attaque chimique photolithographique dans lequel on réalise, dans une couche de protection photosensible, un dessin de la structure souhaitée dans une couche sous-jacente, par éclairement et suppression partielle par attaque 40 chimique de cette couche de protection,puis on enlève par attaque COPY 71 41776 2 2115330 chimique les régions de la couche sous-jacente qui ne sont plus protégées. Ce procédé classique présente cependant des inconvénients lorsque de telles structures doivent être réalisées 5 en chrome, étant donné que le chrome déposé par vaporisation ne se laisse pas attaquer chimiquement de fagon bien définie. La présente invention se propose de fournir un procédé de gravure pour fabriquer; avec du chrome, des contacts métal-semiconducteur dont la surface est délimitée avec précision, 10 en particulier des contacts de petite surface. Ces contacts doivent pouvoir en particulier être munis de fils d'alimentation, suivant des procédés connus, par exemple la thermocompression ou la soudure par ultra-sons. Ce problème est résolu en utilisant le procédé 15 suivant l'invention qui est caractérisé par le fait que tout d'abord on dépose une couche isolante, pouvant être enlevée par attaque chimique suivant le procédé photolithographique, sur la surface, du corps semiconducteur, que, au cours d'une première opération d'attaque chimique, on enlève de cette couche des régions 20 correspondant à la ou aux surfaces de contact données', qu'ensuite on dépose sous vide une couche de chrome possédant une épaisseur plusieurs fois plus faible que celle dé la couche isolante, et que, au cours d'une seconde opération d'attaque chimique, au moyen d'un agent corrosif attaquant uniquement la couche isolante, la 25 couche isolante recouverte par la couche de chrome et restant sur le corps semiconducteur après la première opération d'attaque chimique est attaquée chimiquement jusqu'à ce qu'elle disparaisse. De préférence, pour la couche isolante on utilise du bioxyde de silicium ou de l'oxyde d'aluminium. 30 Suivant une autre caractéristique de l'inven tion,. on dépose ensuite sur la surface du corps semiconducteur et sur la ou les surfaces en chrome se trouvant au dessus, une autre couche isolante de préférence du bioxyde de silicium, pouvant être attaquée suivant le procédé photolithographique, au cours 35 d'une troisième opération d'attaque chimique, on élimine dis parties de la couche isolante dans la région des zones constituées par du chrome de sorte que des parties des zones constituées par du chrome sont mises à nu, ces endroits mis à nu étant ensuite recouverts par de l'aluminium. 4.n Suivant un autre mode d'exécution de 71 41776 3 2115330 l'invention, l'épaisseur de la couche d'aluminium est choisie de façon à pouvoir y fixer un fil de connexion, suivant le procédé de thermocompression ou de soudure par ultra-sons. Numériquement cette épaisseur est comprise entre 50 et 150 nm. 5 Pour l'attaque chimique du bioxyde de silicium, il s'est révélé particulièrement avantageux d'utiliser un agent corrosif constitué par un mélange contenant 250 ml d'acide fluorhy-drique à 40/c, 300 g de fluorure d'aluminium et 250 ml d'eau. Pour l'attaque chimique de 1 'oxyde d'aluminium, j_q il s'est révélé particulièrement avantageux d'utiliser de l'acide pnosphorique possédant de préférence une concentration de 30% ou plus, en particulier 85%, ainsi que de préférence de l'acide fluorhydrique tamponné avec du fluorure d'ammonium. Il est. approprié d'utiliser par' exemple de l'acide fluorhydrique tamponné suivant 25 un rapport approximatif en poids d'une partie d'acide fluorhydrique à 48% pour 5 parties de fluorure d'ammonium et 7 parties d'eau. La couche de chrome prévue suivant l'invention n'est pas attaquée par ces agents corrosifs. Le dépôt de la couche de chrome s'effectue de 20 préférence par vaporisation, et ce dans un vide d'environ 10-^ Torr. Pour l'application indiquée, les épaisseurs des couches sont comprises environ entre 20 et 100 nm et sont en particulier égales à 50 nm. La couche isolante à utiliser pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est déposée de préférence par pulvéri-25 sation, suivie d'un recuit, cette couche étant déposée avec une épaisseur, choisie en correspondance avec celle de la couche de chrome et comprise entre 100 et 500 nm, de préférence environ 200 nm. L'épaisseur devant être choisie pour la couche, isolante dans chaque cas particulier, dépend de l'épaisseur donnée de la 30 couche de chrome et doit être suffisamment importante pour être égale à plusieurs fois, au moins 3 fois, celle de la couche de chrome. La présente invention est basée sur les considérations suivantes. Après que l'on ait constaté que suivant 35 les procédés connus, on n'arrivait pas à attaquer chimiquement les couches de chrome avec une précision suffisante et une exactitude satisfaisante quant à la limitation de leur surface, on s'est engagé dans la voie consistant à éliminer les parties de la couche de chrome devant être enlevées du matériau semiconducteur en 40 éliminant par attaque chimique une couche intermédiaire déposée 71 41776 4 2115330 à ces endroits avant le dépôt de la couche de chrome. On a déterminé que le bioxyde de silicium et l'oxyde d'aluminium conviennent particulièrement bien pour réaliser une couche intermédiaire de ce type étant donné qu'ils peuvent être attaqués chimiquement 5 par des agents qui n'attaquent pas le chrome. Il est essentiel pour l'invention que l'épaisseur de la couche isolante soit importante par rapport à celle de la couche de chrome'. Dans ce cas pour les épaisseurs de couche indiquées pour le chrome, la couche de chrome déposée ultérieurement est suffisamment mince, au niveau 10 des bords du dessin en négatif, constitué par le matériau de la couche isolante, restant sur le matériau semiconducteur, pour ne plus être complètement étanche et que l'agent corrosif de la couche isolante arrive à pénétrer sur les bords dans la couche isolante. Une fois que l'agent corrosif a pénétré à l'endroit du 15 bord dans le matériau de la couche isolante, l'élimination du matériau de la couche isolante restant après la première attaque chimique et, par conséquent, la supression de la couche de chrome se trouvant à ces endroits, sont effectuées*très rapidement au cours de cette seconde opération d'attaque chimique. Le fait que 20 les bords de la couche de chrome restant sur le semiconducteur soient bien nets est une conséquemce de l'épaisseur réduite de la couche de chrome. Pour les épaisseurs indiquées, prévues pour les contacts Schottky, de la couche de chrome, il n'arrive pas que des zones de la couche de chrome se trouvant directement sur 25 le semiconducteur sont enlevées simultanément. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode d'exécution particulier donné à titre d'exemple et représenté au dessin annexé dans lequel : 30 Les figures 1 à 4 représentent différentes phases opératoires du procédé suivant l'invention. Les figures 5 à 7 illustrent un autre mode d'exécution du procédé suivant l'invention. La figure 8 représente une diode Schottky 35 réalisée suivant l'invention. Dans la figure 1, la référence 1 désigne une partie d'un corps semiconducteur, par exemple une pastille. Sur la surface de ce corps semiconducteur se trouve une couche isolante 2 -fortement adhérente, déposée par exemple par pulvéri-40 sation puis recuite, constituée par exemple par de l'oxyde d'alu 71 41776 5 2115330 minium. Afin d'attaquer cette couche suivant le procédé de photogravure utilisé de préférence, on dépose sur cette couche 2 une couche 3 constituée par une laque de protection photosensible. La figure 2 représente le corps semiconducteur 5 1 et les couches qui y sont déposées, après la première opération d'attaque chimique. Dans cette phase opératoire, des trous sont ménagés, par attaque chimique, dans la couche 2 aux endroits où la couche 3 sera supprimée après exposition à la lumière. La vue en coupe est effectuée de façon à traverser une suite de trous 10 de sorte que les plans de coupe 21 de la couche d'oxyde d'aluminium entre les trous restent visibles. La figure 3 montre le corps semiconducteur 1, après la suppression de la couche de protection 3 et le dépôt par vaporisation de la mince couche de chrome 31 suivant l'inven-15 tion. Aux endroits où l'oxyde d'aluminium a été enlevé par attaque chimique, apparaît le contact direct souhaité entre le corps semiconducteur et la couche de chrome. La figure 4 montre le corps semiconducteur 1 muni des zones 33 de la couche de chrome 31 restant après la 20 seconde opération d'attaque chimique. Partout où la couche de chrome 31 (Voir Figure 3) recouvrait l'oxyde d'aluminium, c'est à dire ne se trouvait pas directement sur le corps semiconducteur, la couche de chrome 31 a été supprimée par s«ite de l'attaque chimique de la couche d'oxyde d'aluminium 2, dont on peut encore 25 voir des sections 21 dans la figure 3. Dans la phase opératoire représentée dans la figure 4 des couches de chrome dont la surface est limitée avec précision se trouvent sur le corps semiconducteur 1. Dans le cas où, comme indiqué dans la figure 2, des trous espacés les uns des autres sont ménagés par attaque chimique dans 3D la couche d'oxyde d'aluminium 2, comme représenté dans la figure 4, il reste sur le corps semiconducteur 1 des îlots 33, isolés les uns des autres, provenant de la couche de chrome initiale 31. Suivant un mode d'exécution particulièrement avantageux de l'invention on dépose, comme représenté dans la 35 figure 5, sur le corps semiconducteur 1 et la couche de chrome 33 se trouvant sur celui-ci, une couche isolante 51 en bioxyde de silicium. Le bioxyde de silicium convient particulièrement bien à cet effet en raison de sa faible constante diélectrique. La figure 6 représente l'état du dispositif 40 suivant l'invention après que des trous ont été ménagés par attaque 71 41776 6 2115330 chimique dans la couche 51. Ces trous se trouvent aux endroits où le corps semiconducteur est recouyert par une couche de chrome 33 et leur surface est au maximum égale à celle des parties restantes de la couche de chrome elles-mêmes et ne débordent pas à l'extérieur 5 de celles-ci. Ces trous sont de préférence réalisés suivant le procédé de photogravure, en déposant une couche de laque photosensible, non représentée,sur la couche 51 et cette couche de laque étant partiellement enlevée par attaque chimique, après exposition à la lumière, ce qui libère les endroits de la couche 51, pour 10 l'attaque d'un agent corrosif, aux endroits où la couche de chrome sous-jacente doit être mise a nu. L'exposition à la lumière s'effectue en utilisant un masque dont la mise en place, vu que les trous n'occupent qu'une partie de la surface des couches de chrome, ne doit pas être effectuée avec une précision particulière. 15 La figure 7 montre le corps- semiconducteur muni des couches de chrome 33 et de la couche de bioxyde d'aluminium dans les trous de laquelle est disposé un revêtement 71 en aluminium. Cet aluminium fournit un contact permanent sur la couche de chrome 33. La couche d'aluminium est déposée de préférence 20 à l'aide d'un masque, par exemple par vaporisation. Les lignes en pointillés 71 indiquent que le corps semiconducteur 1 est divisé à ces endroits en pièces individuelles comportant respectivement un ou plusieurs contacts métal-semiconducteur comme décrit ci-dessus. 25 La figure 8 est une vue en coupe d'une diode comportant un contact à barrière Schottky, comprenant un corps semiconducteur 11 qui est constitué par une partie du corps semiconducteur 1. Sur ce corps semiconducteur 1 se trouvent la couche de chrome 33, la couche 51 de bioxyde de silicium, la couche 71 30 d'aluminium et un fil d'alimentation 81 fixé par thermocompression ou soudure par ultra-sons. Le bioxyde de silicium convient particulièrement bien à cet effet en raison de sa constante diélectrique de valeur faible. 71 41776 7 2115330 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de contacts métal-semiconducteur (contacts Shottky) dont la surface est limitée avec précision, en particulier de contacts de petite surface, consitués. 5 par du chrome sur une face d'un corps semiconducteur, caractérisé par le fait que tout d'abord on dépose une couche isolante, pouvant être enlevée par attaque chimique suivant le procédé photolithographique, sur la surface du corps semiconducteur, que, au cours d'une première opération d'attaque chimique, on enlève de 10 cette couche des régions correspondant à la ou aux surfaces de contact données, qu'ensuite on dépose sous vide une couche de chrome possédant une épaisseur plusieurs fois plus faible que celle de la couche isolante, et que* au cours d'une seconde opération d'attaque chimique, au moyen d'un agent corrosif attaquant 15 uniquement la couche isolante, la couche isolante recouverte par la couche de chrome et restant sur le corps semiconducteur après la première opération d'attaque chimique est attaquée chimiquement jusqu'à ce qu'elle disparaisse. 2. Procédé suivant la revendication 1, carac-20 térisé par le fait que la couche isolante est constituée par de l'oxyde d'aluminium. 3. Procédé suivant la revendication 1, carac,-térisé par le fait que la couche isolante est constituée par du bioxyde de silicium. 25 4. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une phase opératoire ultérieure dans laquelle on dépose sur la surface du corps semiconducteur et sur la ou les surfaces, constituées par du chrome, se trouvant sur ce corps semiconducteur, une couche iso-30 lante, de préférence du bioxyde de silicium, et que^ au cours,d'une troisième opération d'attaque chimique, on élimine des parties de la couche isolante dans la région des zones constituées par du chrome de sorte que des parties des zones contituées par du chrome sont mises à nu, ces endroits mis à nu étant ensuite recouverts 35 par de l'aluminium. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé par le fait que pour l'attaque chimique du bioxyde de silicium, on utilise un mélange d'acide fluorhydri-que, de fluorure d'ammonium et d'eau. 40 6. Procédé suivant l'une des revendications 71 41776 s 2115330 1f 2,3„4otr5, caractérisé par le fait que pour l'attaque chimique de l'oxyde d'aluminium;, on utilise de l'acide f luorhydrique tamponné. 7. Procédé suivant la* revendication 6, carac térisé par le fait que l'acide fluorhydrique est tamponné avec du 5 fluorure d'ammonium. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que les proportions en poids de l'acide fluorhydrique tamponné sont égales a 1 partie d'acide fluorhydrique, 5 parties de fluorure d'ammonium et 7 parties d'eau. 10 9. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que pour l'attaque chimique de l'oxyde d'aluminium, on utilise de l'acide phosphorique possédant une concentration de 30% et plus, de préférence 85%. 10. Procédé suivant l'une des revendications 1, 15 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé par le fait que pour les différentes opérations d'attaque chimique du bioxyde de silicium, on utilise le même agent corrosif. 11. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2,3,4,5,6,7,8 , 9 ou 1Q, caractérisé par le fait que la-couche iso- 20 lante est réalisée à l'aide d'une pulvérisation suivie d'un recuit. 12. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2 , 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caractérisé par le fait que la couche de chrome est déposée par vaporisation. 13. Procédé suivant l'une des revendications 25 1> 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12, caractérisé par le fait que la couche .de chrome possède une épaisseur comprise entre 20 et 100 nm, de préférence 50 nm. 14. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caractérisé par le 30 fait que la couche d'oxyde d'aluminium possède une épaisseur comprise entre 100 et 500 nm, de préférence 200 nm. 15. Diode munie d'un contact à barrière Schottky, fabriquée suivant le procédé décrit dans l'une des revendications 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou 14, caractérisé 35 par le fait qu'un fil de connexion est fixé, par thermocompression ou soudure par ultra-sonsr sur la couche d'aluminium. &L".