Brevet FR2130353A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne une méthode d'attaque gazeuse ou a sec de matériaux tels que le nitrure de silicium dans le même réacteur a décharge luminescente que celui ayant été utilisé pour déposer ladite couche de nitrure de silicium. On s'est aperçu que le nitrure de silicium formé au moyen des dispositifs et méthodes connus de décharge luminescente sans électrode est difficile a graver. On a trouvé dans le passé qu'il était possible d'utiliser comme solution d'attaque de l'acide phosphorique chaud a environ 1800C. On s'est aperçu que lorsque le nitrure de silicium était déposé sur un substrat a 6000C au moyen des techniques de décharge luminescente dans un réacteur contenant une atmosphère d'ammoniac comportant 2% de silane, la vitesse d'attaque avec de l'acide phosphorique chaud était d'environ 100 2 par minute. On s'est encore aperçu que si le nitrure de silicium avait subi un traitement thermique ou de recuit, a une température par exemple de 12000C, dans une atmosphère d'azote pendant une heure environ, la couche de nitrure était alors attaquée par l'acide phosphorique chaud a la vitesse approximative de 70 Ai#. Ainsi, le nitrure de silicium ayant subi un traitement thermique s'avère plus difficile à attaquer que le nitrure de silicium n'ayant pas subi un tel traitement. L'invention réside donc dans une méthode perfectionnée d'attaque du nitrure de silicium et, plus particulièrement, du nitrure de silicium ayant subi un traitement thermique ou de recuit. D'une manière générale, l'invention prévoit une méthode pour l'attaque gazeuse sur une zone superficielle d'une couche de nitrure de silicium, au cours de laquelle ladite couche est soumise à un traitement thermique puis à une attaque gazeuse sur ladite zone superficielle par l'établissement d'une décharge luminescente à proximité. On s'est aperçu néanmoins que si l'on utilise le même dispositif de décharge luminescente sans électrode, que celui dont il a été question plus haut, et si l'on établit un plasma de décharge luminescente dans une atmosphère de fluor, il est possible d'attaquer ou décaper divers matériaux par voie gazeuse ou sèche sans recourir aux solutions d'attaque humides telles que l'acide phosphorique chaud. On a en outre découvert que le nitrure de silicium ayant subi un traitement thermique peut en fait être attaqué en atmosphère gazeuse presque deux fois plus vite que le nitrure de silicium n'ayant pas subi de traitement thermique ou de recuit. D'une manière générale, en utilisant des dispositifs et techniques connus, on peut former une couche de nitrure de silicium sur la surface de n'importe quel substrat appropria, tel que du verre, du silicium, ou bien encore un substrat constitué par une couche de silicium recouverte d'une couche de bioxyde de silicium. Dans le présent exemple, on forme du nitrure à la surface d'un substrat en établissant une décharge luminescente sans électrode à proximité de cette surface dans un réacteur de décharge contenant une atmosphère d'ammoniac avec 2% de silane dans de l'azote. La couche de nitrure de silicium ainsi déposée est soumise à un traitement thermique tel qu'un recuit dans une atmosphère d'azote à environ 12000C pendant une heure envirqn. On utilise ensuite le même réacteur à décharge luminescente que celui ayant servi pour déposer la couche de nitrure de silicium afin d'éliminer ou attaquer une partie de cette dernière. Cette fois l'atmosphère du dispositif contient du fluor ou bien un composé du fluor, tel que du tétrafluorure de carbone (CF4). La décharge luminescente à haute fréquence est réalisée de la manière habituelle par l'application d'un signal de haute tension, en provenance d'un générateur HF réglé à 1,5 kW pour 1 MHz, aux bobines HF ou aux électrodes situées à l'extérieur de l'enceinte.On s'aperçoit que les particules de fluor situées dans les limites de la décharge luminescente sont ionisées, et puisque cette décharge luminescente (ou plasma) est établie à proximité de la surface de la couche de nitrure de silicium, c' est-à-dire à environ trois à douze millimètres de celle-ci, le fluor ionisé commence à attaquer la surface de nitrure de silicium. Les bobines HF des dispositifs de décharge luminescente connus peuvent être remplacées par des armathres capacitives cylindriques auxquelles sont connectés, pour réaliser la décharge luminescente, des signaux de haute tension émis par un générateur HF réglé à 45 kVA pour 400 kHz. L'utilisation d'armatures capacitives semble procurer un meilleur moyen de contrôler la température de la surface à graver. Si l'on utilise du tétrafluorure de carbone comme atmosphère et comme agent d'attaque dans le dispositif de décharge luminescente, on peut utiliser de l'azote comme gaz porteur ce qui, en fait, procure de plus grandes vitesses de gravure. L'attaque gazeuse peut être correctement réalisée à des températures n'excédant pas quelques centaines de degrés centigrades, mais peut néanmoins se faire de manière appropriée à température ambiante, soit par exemple 200C, ce qui procure une meilleure possibilité de ~ntrôle et facilite l'opération. On s'est aperçu que le nitrure de silicium déposé sur un substrat ayant une température de 6000C dans un réacteur de décharge luminescente, et non soumis à un traitement thermique, pouvait être attaqué par voie gazeuse à environ 245 #/mn, alors que si cette même couche de nitrure de silicium subissait un recuit à 12000C pendant environ une heure en atmosphère d'azote, elle pouvait être attaquée de la même manière à environ 435 A/minute. Dans un autre exemple, on s'est aperçu qu'une couche de nitrure de silicium déposée sur un substrat ayant une température de 400dans un réacteur de décharge luminescente, et n'ayant pas subi de traitement thermique, était attaquéepar voie gazeuse à environ 325 #/minute, tandis que lorsque la même couche de nitrure de silicium avait subi un traitement de recuit à 12000C pendant environ une heure dans une atmosphère d'azote, elle pouvait être attaquée par voie gazeuse à environ 625 i/minute. On voit donc que,contrairement à ce qu'on pouvait prévoir, les couches de nitrure de silicium ayant subi un traitement de recuit peuvent être gravées deux fois plus vite que celles n'ayant pas été soumises à un traitement thermique si l'on emploie, au lieu des solutions acqueuses précédemment utilisées, telles que l'acide phosphorique chaud, une technique d'attaque par voie gazeuse sèche. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu a titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Méthode pour l'attaque gazeuse d'une zone superficielle d'une couche de nitrure de silicium, caractérisée par le fait qu'elle prévoit de faire subir un traitement thermique à ladite couche de nitrure de silicium puis d'en attaquer par voie gazeuse une zone superficielle en établissant à proximité de celle-ci une décharge luminescente. 2. Méthode conforme à la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite attaque gazeuse est réalisée à température ambiante. 3. Méthode conforme à la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite attaque gazeuse est réalisée dans une atmosphère contenant un gaz sélectionné parmi un groupe constitué par du fluor ou des composés de fluor. 4. Méthode conforme à la revendication 2, caractérisée par le fait que ladite atmosphère gazeuse est constituée par du tétrafluorure de carbone. 5. Méthode conforme à la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit traitement thermique est réalisé à environ 12000C pendant une heure en atmosphère d'azote. 6. Méthode conforme à la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite couche de nitrure de silicium est déposée sur un substrat en établissant une décharge luminescente sans électrode à proximité de sa surface dans une atmosphère d'ammoniac contenant 2Z de silane. 7. Méthode conforme à la revendication 4, caractérisée par le fait que la température dudit substrat pendant le dépôt de ladite couche de nitrure de silicium est de 400pu et que la vitesse d'attaque gazeuse est d'environ 625 #/minute. 8. Méthode conforme à la revendication 4, caractérisée par le fait que la température dudit substrat au cours du dépôt de ladite couche de nitrure de silicium est de 600 C, et que la vitesse d'attaque gazeuse de ladite couche de nitrure de silicium est d'cnviron 435 #/minute.