Brevet FR2117915A1 — publié le 19720728

U3812 î 2117915 L'invention concerne un procédé pour réaliser un revêtement, qui se positionne de lui même, sur .des zones d' une surface, c'est à dire un procédé de masquage d'un corps semiconducteur, au moyen d'une laque photosensible, ce corps semicon-5 ducteur portant sur cette surface une structure fine, constituée par une métallisation. On sait qu'il est nécessaire dans la techique de fabrication de composants à semiconducteurs notamment de transistors à effet de champ du type Schottky, de réaliser des 10 structures fines, constituées par une couche métallique, à la surface du corps semiconducteur. De telles structures sont aussi appelées structures à semiconducteurs. Des difficultés considérables apparaissent lorsque les structures sont si fines que les écarts, par exemple entfe des voies conductrices parallèles, qui, 15 abstraction faite du détour, peuvent être reliées entre elles galvaniquement par le matériau semiconducteur, sont inférieurs à et notamment sont de l'ordre de lp.. Il n'est pas inhabituel de désirer obtenir une voie conductrice possédant une largeur de 1 p., ladite voie ne devant avoir aucun contact électrique direct avec 20 des couches métalliques voisines déposées à la surface du semiconducteur à des distances de lji. les unes des autres. En particulier des problèmes se posent pour la fabrication de contacts métal-semiconducteur (contact à barrière Schottky) sur des corps semiconducteurs, notamment constitués par de l'arséniure de galliurç 25 dans lesquels il importe qu'il n'existe, entre la couche métallique et la surface semiconductrice, aucune couche étrangère quel que soit son type et non plus aucune couche d'oxyde. Jusqu'à présent, on a pu fabriquer avec succès des contacts de ce type en utilisant du chrome. Toutefois, il s'est avéré difficile 30 d'attaquer chimiquement, de façon bien délimitée des couches en chrome sur un matériau semiconducteur en vue de leur donner la forme de structures fines comme cela a été indiqué ci-dessus. Des procédés pour attaquer chimiquement des couches en chrome de ce type ont été décrit dans des demandes de brevets allemands anté-35 rieurs N° 2.057204.7 et N° 2.058554.0. Une autre difficulté qui est due en: réalité à la nécessité de réaliser des structures très fines, consiste en ce que de telles structures fines, constituées en particulier par du chrome, possèdent une épaisseur tellement faible. , par 40 exemple comprise entre 50 et 100 nm, que la réaistancë électrique >1 43812 2 2117915 distribuée est élevée de façon inadmissible. En réalité , on peut diminuer, de façon suffisante, la résistance électrique distribuée en épaississant la couche métallique, finement structurée et située sur le matériau semiconducteur, éventuellement par 5 dépôt électrolytique d'or, de cuivre ou d'argent. Cependant, il est nécessaire à cet effet, que les zones de la surface du corps semiconducteur, sur lesquelles se trouve la structure fine constituée par une métallisation, soient revêtues d'un masque de protection de telle sorte qu'ensuite seule la structure proprement _LQ dite demeure parfaitement découverte de façon que celle-ci puisse être renforcée, notamment par dépôt galvanique. Le procédé, conforme à l'invention, qui a une signification particulière dans le cas de structures fines, peut être aussi utilisé très avantageusement dans le cas de structures moins fines. 15 Ces difficultés sont surmontées conformément à l'invention par le fait que la surface, pourvue de la structure constituée par une métallisation, est recouverte totalement par une couche, constituée par une laque de protection photosensible avec une gradation rapide, que cette couche est ensuite exposée 20 à la lumière, la durée, l'intensité et le cas échéant la longueur d'onde de la lumière, étant choisies de façon a être accordées entre elles de telle sorte que l'influence de la lumière, dans le cas d'un passage répété à travers la couche, par suite du pouvoir de réflexion plus élevé pour la lumière, présenté par la surface 25 de la métallisation, est suffisante pour rendre soluble le matériau de la couche en vue de la mise en oeuvre du procédé photolithographique, c'est à dire au moyen du procédé photochimique prévu pour la laque de protection, tandis que l'influence de la lumière, dans le cas d'un seul passage à travers la couche, est 30 pratiquement insuffisantç^ par suite de la faible réflexion et de la pénétration de la lumière dans le matériau semiconducteur, pour rendre soluble le matériau de la couche. Le matériau solubilisé est ensuite éliminé. Plus la gradation est rapide, plus grande sera la plage d'intensité qui entre en ligne de compte 35 pour la lumière. Le procédé est applicable de façon particulièrement avantageuse, dans le cas de structures fines, de préférence constituées par du chrome ou par un alliage du chrome déposé sur des composés Ag , en particulier sur de l'arséniure de galliam. 40 On obtient également un bon résultat similaire dans le cas de 71 43812 3 2117915 l'utilisation du procédé pour des structures fines situées sur du silicium en tant que matériau semiconducteur. Justement les matériaux semiconducteurs cités ont un pouvoir de réflexion relativement faible et un pouvoir d'absorption élevé pour un rayonne-5 ment, situé en particulier dans la gamme des longueurs d'ondes inférieure à 350-450 nm. D'autre part ce rayonnement a encore une longueur d'onde suffisammeist courte, pour permettre la mise en oeuvre du processus photochimique dans la laque de protection. 10 Si la laque de protection, pour des raisons quelconques, doit se trouver inversement sur la structure métallique et non pas sur le matériau semiconducteur, on utilise alors de la laque négative (qui se comporte d'une façon inverse). Les métaux des structures fines, pour lesquels 15 l'invention est utilisable de façon particulièrement avantageuse, possèdent, dans ces domaines de longueur d'onde, un pouvoir de réflexion élevé de telle sorte qu'une partie essentielle de la lumière pénétrant à travers la couche de la laque de protection photosensible, généralement plus de 70 à 90%, est à nouveau renvoyé 20 par réflexion à travers cette couche. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, une autre couche mince métallique est déposée sur la couche de laque de protection avant son exposition à la lumière. L'épaisseur de cette couche métallique 25 est d'une part choisie assez forte pour qu'elle agisse dans une certaine mesure comme une couche réfléchissante sur le rayonnement lumineux qui doit être utilisé. D'autre part cette couche métallique est maintenue au contraire assez mince pour qu'une certaine quantité de la lumière envoyée sur le corps semiconducteur, la 30 traverse. La détermination de la valeur en pourcentage que représente ce rayonnement pénétrant par rapport à tout le rayonnement émis, pose en principe moins de problèmes, étant donné que généralement une intensité de rayonnement suffisante peut être émise de l'extérieur. L'effet avantageux, obtenu conformément à cette 3^ autre caractéristique de l'invention, consiste en ce qu'une fraction très importante de l'intensité lumineuse qui a traversé cette autre couche et qui a la même valeur en tous points, traverse plusieurs fois la couche de la laque de protection,dans la zone où est située la métallisation constituant la structure fine et 40 en ce qu'il n'apparait pratiquement aucune réflexion multiplet: 71 43812 4 2117915 sensible sur les zones superficielles du corps semiconducteur non recouvertes par la métallisation. Compte tenu de la.faible épaisseur de la couche de la laque de protection, qui est de l'ordre de la longueur 5 d'onde de la lumière, il est recommandé de travailler avec de la lumière qui n'est pas monochromatique, c'est à dire avec de la lumière blanche, afin de ne pas avoir, par suite de l'apparition d'un effet d'interférence, une couche de solubilité localement variable, où l'épaisseur de la couche varie par endroits. XO ï-3 couche métallique mince, prévue conformé ment à cette autre caractéristique de l'invention, est éliminée après l'exposition à la lumière par exemple, en même temps que la laque de protection devenue solubilisable. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et j_5 illustré au dessin annexé un mode d'exécution du procédé suivant 1'invention. La figure 1 représente en coupe un corps semiconducteur désigné par 1, par exemple en arséniure de gallium ou en silicium, sur lequel sont situées des zones 2, constituées 20 Par une couche métallique mince, par exemple en chrome. Ces zones 2 doivent être renforcées conformément à l'invention. La figure 2 représente la structure de la figure 1, une fois que celle-ci a été recouverte par la couche 3, constituée par une laque de protection photosensible, prévue conformément à l'invention. Une 25 autre couche métallique 4 semi-transparente est avantageusement, déposée sur la couche 3, conformément à une autre caractéristique de l'invention décrite ci-dessus; La couche 3 possède une épaisseur comprise entre 150 et 200 nm. L'épaisseur de la couche 4 est de l'ordre de 20 nm. En raison de l'exposition à la lumière de la 30 couche 3, l'intensité de cette lumière étant déterminée conformément à l'invention', les zones de cette couche qui, par suite de la réflexion sont traversées plusieurs fois par la lumière sont, solubles. La figure 3 représente le corps semiconducteur portant la structure métallique, constituée, par les zones 2 et pourvu 35 des revêtements 31 situées entre ces zones, une fois que la partie soluble de la couche 3 a été dissoute. Les revêtements 31 sont situés de telle sorte que les zones 2 peuvent à présent être renforcées notamment par galvanisation sans difficultés, sans que rien ne déborde sur le corps semiconducteur proprement dit. Une 40 telle couche désignée par 5, est représentée sur la figure 3. On 71 43812 5 2117915 peut, selon le problème posé, prévoir cette couche en vue d'augmenter la conductivité électrique de la structure et/ou en vue de la protéger. On choisira dans chaque cas le matériau, généralement le métal de ces couches 5, en fonction du problème posé. rendue soluble par l'exposition à la lumière, prévue pour les • étapes photolithographiques du procédé, qui ont été effectuées jusqu'à présent, est finalement éliminée par des moyens connus. Un avantage de l'invention consiste en ce 10 que le revêtement des zones de la surface d'un semiconducteur, se positionne de lui même entre des structures métalliques, selon le procédé conforme à l'invention, ce qui est particulièrement avantageux en raison de la finesse des structures. 5 La laque de protection (31) qui n'a pas été 71 43812 6 2117915 REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser un revêtement, qui se positionne de lui même, sur des zones de la surface d'un corps semiconducteur dont la surface porte upe structure fine, constituée 5 par une métallisation, les zones superficielles à recouvrir étant les zones de cette surface qui ont été laissées libres par cette métallisation caractérisé par le fait que la surface, pourvue de la structure constituée par une métallisation, est recouverte totalement par une couche, constituée par une laque de protection 10 photosensible avec une gradation rapide, que cette couche est ensuite exposée à la lumière, la durée, l'intensité et, le cas échéant la longueur d'onde la lumière, étant choisies de façon à être accordées entre elles de telle sorte que l'influence de la lumière, dans le cas d'un passage répété à travers la couche, par 15 suite du pouvoir de réflexiorj plus élevé pour la lumière, présenté par la surface de la métallisation, est suffisante pour rendre soluble le matériau de la couche en vue de la mise en oeuvre du procédé photolithographique, c'est à dire au moyen du procédé photochimique prévu pour la laque de protection, tandis que l'in-20 fluence de la lumière, dans le cas d'un seul passage à traveES la couche, est pratiquement insuffisante, par suite de la faible réflexion et de la pénétration de la lumière dans le matériau semiconducteur, pour rendre soluble le matériau de la couche, et qu'ensuite le matériau solubilisé est éliminé. 25 2' Procédé suivant la revendication 1, carac térisé par le fait que l'on dépose sur toute la couche constituée par la laque de protection, une autre couche métallique dont l'épaisseur est choisie de telle façon que d'une partielle laisse encore passer une partie de l'intensité lumineuse qui est envoyée 30 ultérieurement sur celle-ci après son dépôt et, que d'autre part, elle agit de son côté, en réfléchissant le rayonnement lumineux, qui a été renvoyé à travers la couche de laque photosensible, par suite de la réflexièa. sur le métal de la structure. 3. Procédé suivant la revendication 2, carac-35 térisé par le fait que l'on élimine au cours d'une phase opératoire la deuxième couche métallique ainsi que la laque de protection rendue soluble. 4. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3 caractérisé par le fait que l'on renforce la structure 40 métallique, libérée par la laque de protection, par dépôt d'une 71 43812 7 2117915 autre métallisation. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on reforce la structure métallique par galvanisation.