Brevet FR2119930A1 — publié le 19720811

La présente invention concerne un procédé de traitement de surface et notamment un procédé de pulvérisation. Plus particulièrement, elle concerne un procédé de polissage par pulvérisation de dispositifs à film mince. □ans la construction de dispositifs à film mince dans lequel un film de 5 passivation et d'isolation tel que du dioxyde de silicium, est déposé par pulvérisation sur une configuration de couches métalliques, on a remarqué que le film de passivation tend à suivre les contours de la configuration métallique déposée. Presque toujours, lorsqu'on désire obtenir un maximum de protection pour un film métallique, on a recours à un procédé connu tel que la pulvérisation ■JO inverse, la pulvérisation inverse étant le bombardement ionique positif du film de passivation pendant son dépôt. On a trouvé que cette pulvérisation inverse améliore la qualité du film déposé par pulvérisation. On a aussi trouvé, cependant, qu'un dépôt excessif, par pulvérisation inverse, d'un film de passivation de dioxyde de silicium peut décaper par pulvé-15 risation le bord d'une bande métallique avant le recouvrement de la bande par le film. Dans le procédé de pulvérisation inverse, il peut aussi se produire un décapage par pulvérisation des surface en pente du film de dioxyde de silicium, les surfaces en pente étant celles qui suivent les contours du métal sous-jacent. 20 Dans la réalisation de dispositifs à multi-niveaux à film mince, il est ex trêmement souhaitable d'obtenir des surfaces planes ou aussi planes que possible de chaque couche de film de passivation puisque des couches successives sont ajoutées au dispositif. En conséquence, un objet principal de cette invention est de prévoir un 25 procédé de polissage par pulvérisation des films de passivation et d'isolation dans des dispositifs à film mince permettant d'obtenir une surface relativement plane sur le film de passivation. Un autre objet est de proposer un procédé conformément à l'objet précédent dans lequel on empêche le décapage par pulvérisation des, bords des bandes métal-30 liques sur lesquels le film se dépose pendant le dépflt du film. De façon générale, et conformément à l'invention, il est prévu un procédé de réalisation d'une surface plane sur un film' de passivation ou d'isolation d'un dispositif à film mince dans lequel le film d'isolation recouvre une bande métallique qui se trouve sur un substrat, la partie du film sur la bande cons-35 tituant une première surface substantiellement plane dans un premier plan, la partie du film sur le substrat constituant une seconde surface substantiellement plane dans un second plan, les parties de la surface du film d'isolation entre les première et seconde surfaces étant en pente. Le procédé comporte un décapage par pulvérisation des parties en pente jusqu'à ce que la surface totale du 40 film isolant se trouve dans le second plan. Dans le cas où on désire gagner 71 40205 2 2119930 du temps, une partie du film recouvrant la bande, et qui se trouve délimitée par les parties en pente est décapée par des moyens chimiques jusqu'à la profondeur du second plan et ensuite les parties en pente sont dépapées par pulvérisation, jusqu'à ce que la surface totale du film isolant se trouve dans le 5 second plan. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention 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 est une coupe d'un dispositif à film mince qui met en évidence 10 le contour d'un film isolant de passivation qui est déposé par pulvérisation et qui recouvre une bande métallique et un substrat sur lequel se trouve la bandej La figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 et représente l'effet de pulvérisation inverse excessive sur les bords de la bande métallique pendant la croissance du film isolant; 15 La figure 3 est une vue identique à celle des figures 1 et 2 réprésentant un film isolant déposé par pulvérisation dans un contour particulier sur une bande métallique placée sur un substrat; La figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 qui représente le contour du film isolant de la figure 3 après avoir été partiellement décapé 20 par pulvérisation conformément à l'invention; La figure 5 est une vue similaire à celle des figures 3 et 4 et représente la surface plane du film isolant après décapage par pulvérisation, conformément à l'invention; la figure B est une vue similaire à celle de la figure 3 mais illustrai un 25 film isolant recouvrant une bande métallique relativement large; et la figure 7 représente la structure de la figure 6 après avoir été soumise au décapage chimique, conformément à l'invention. La figure 1 décrit le contour d'un film de dioxyde de silicium 52 obtenu par pulvérisation sur une bande métallique 54, la bande reposant sur un subs-3Q trat 56. On verra ici que le contour du film de dioxyde de silicium 52 suit essentiellement le contour de la bande métallique 54. On obtient ce type de contour lorsqu'on réalise une pulvérisation inverse suffisante pour donnee une protection maximum à la bande métallique par le recouvrement du film de dioxyde de silicium. Il est rappelé que la pulvérisation inverse est un bombardement 35 ionique positif du film de dioxyde de silicium pendant' le"dépôt, cette pulvérisation inverse étant décrite par L.I. Plaissel' et P.M. Schaiblë,-'J.A.P. 35, 1965 et par R.E. Jones, C.L. Standley et L.X.'Maissel, ^ J'.A.P» 38, 1967. La figure 2 décrit les résultats obtenus lorsqu'on a recours à une quantité relativement importante de pulvérisation inverse lors de la croissance du film 40 52. La quantité de pulvérisation inverse est telle que les bords de la bande 71 40205 3 2119930 métallique 54 sont décapés avant d'être recouverts d'un film de dioxyde de silicium comme représenté dans la région 58. Ceci se produit aussi, lorsque la pulvérisation inverse comporte le décapage sur les pentes 60 des films de dioxyde de silicium et le dépôt sur les surfaces planes 62, 64 et 66 du film. 5 La figure 3 décrit une structure dans laquelle le film de dioxyde de sili cium 52 a été déposé avec le contour représenté. En supposant que la structure représentée par la figure 3 soit alors placée dans un système de pulvérisation connu, tel que du type à haute fréquence, pour lequel la pulvérisation inverse est réglée pour donner essentiellement une vitesse de dépôt nulle sur les sur-10 faces planes 62, 64 et 66, il se produit alors un décapage par pulvérisation rapide sur les surfaces en pente 60 du film de dioxyde de silicium 52. Après un certain temps de décapage par pulvérisation sur les surfaces de la pente, le contour du film de dioxyde de silicium apparait comme représenté dans la figure 4. Un tel décapage par pulvérisation se produit jusqu'à ce que la surface 15 du film de dioxyde de silicium 52 soit plane comme représenté sur la figure 5. Par ce moyen, le polissage par pulvérisation du film de dioxyde de silicium est réalisé conformément à l'invention. Le polissage par pulvérisation du film de dioxyde de silicium décrit ci-dessus peut être réalisé dans des dispositifs de pulvérisation classique. Par exem-20 Pie, il peut être réalisé dans un système à trois électrodes utilisant deux électrodes commandées par haute fréquence, la cible et les positions d'électrode de maintien étant classiques. Il peut aussi être réalisé dans un système de pulvérisation à rapport de surface contrôlée. Dans la réalisation de ce procédé, le film de dioxyde de silicium peut 25 d'abord être déposé par pulvérisation, cette étape étant suivie par une opération de polissage par pulvérisation. Autrement, ces deux opérations peuvent être combinées. Dans le cas où elles doivent être combinées, la pulvérisation inverse, c'est à dire, l'opération de palissage par pulvérisation utilisera au début une pulvérisation inverse relativement faible pour éviter le décapage par pul-30 vérisation des bords des bandes métalliques. Une fois que le film de dioxyde de silicium déposé a atteint une épaisseur approximativement égale à celle de la Dande métallique, la pulvérisation inverse sera substantiellement accrue de sorte que la vitesse de dépôt sur les surfaces planes de dioxyde de silicium ësra réduite au minimum et le décapage par pulvérisation sur les pentes sera 35 très grand. Par un choix approprie des vitesses de pulvérisation inverse, la surface du film de dioxyde de silicium peut être rendu plus plane pendant le temps où le film atteint l'épaisseur désirée. - En réalisant le procédé décrit ci-dessus, c'est à dire, en rendant plan le film de dioxyde de silicium par réglage de la pulvérisation inverse et ce, avec 40 une vitesse de dépôt subtantiellement nulle sur les surfaces planes et une 71 40205 4 2119930 vitesse de décapage des surfaces en oente relativement élevée, on s'aperçoit que les surfaces en pente du film du dioxyde de silicium, situé initialement sur les bords des bandes métalliques, peuvent être décapées à une vitesse d'approximativement 1,3 microns le long des surfaces planes. Avec une telle 5 vitesse de décapage, la planéïté du film de dioxyde de silicium sur une bande de 10 microns de large peut être réalisée environ en 4 heures. Il peut se produire des cas où les bandes métalliques sont très larges et aans lesquelles les dispositifs à film mince sont de dimensions relativement grandes. Avec de tels dispositifs, la période de temps pour rendre plan la sur-10 face du film de dioxyde de silicium, conformément à l'invention, peut être trop longue. Dans un tel cas, on peut avoir recours en premier à un décapage chimique du film de dioxyde de silcium suivi par une étape de pulvérisation inverse. La figure 6 représente le contour d'un film de dioxyde de silcium 70 sur une bande métallique relativement large 72 qui, en définitive, repose sur un 15 substrat adéquat 74 tel qu'un semiconducteur, du silicium, par exemple. Pour réaliser une économie de temps dans l'obtention de la planéïté du film 70, un décapage chimique classique peut d'abord être réalisé sur le film de dioxyde de silicium jusqu'à une profondeur égale à l'épaisseur du dispositif désiré comme représenté dans la région 76. Un décapant approprié utilisable dans ce 20 décapage est composé de 7/8ème en volume d'une solution de chlorure d'ammonium aqueuse à 40% et d'1/Bème d'acide fluorhydrique concentré. Une vitesse de décapage classique est de l'ordre de 1.000 A par minute. Le procédé de décapage chimique est un procédé bien connu des hommes de l'art et une description supplémentaire n'est pas jugée nécessaire. La configuration de décapage désiré 25 est obtenue par un procédé classique de décapage chimique par l'intermédiaire de masques photorésistants, ce qui est bien connu. Puisque la configuration de photorésistant ne peut pas coïncider de façon suffisamment précise avec les bandes afin d'obtenir une surface plane à partir du décapage chimique ci-dessus, une configuration est réalisée pour ne décaper, par moyens chimiques, 30 qu'une grande partie de la surface du film de dioxyde de silicium. Après le décapage chimique, les parties restantes 76 et 80 du film de dioxyde de silicium, en saillie au-dessus du niveau de surface désirée du film, peuvent être supprimés par palissage conformément au procédé de pulvérisation décrit ci-dessus pour finir d'obtenir une surface plane. 35 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 de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détails qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite"invention. 71 40205 5 2119930 REVENDICATIONS 1.- Procédé permettant d'obtenir une surface plane sur un dispositif à film mince, du genre dans lequel la surface du dispositif possède dës parties planes dans un premier plan supérieur et dans un second plan inférieur et dans lequel 5 les parties planes adjacentes respectivement à chacun des dits plans sont relias par des parties en pente, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte une étape de décapage par pulvérisation des parties en pente jusqu'à ce que la surface totale du dispositif soit dans le second plan. 2.- Procédé permettant d'obtenir une surface plane sur un film.isolant d'un 10 dispositif à film mince du genre dans lequel le film isolant recouvre une bande métallique qui se trouve sur un substrat, la partie du film située sur la bande constituant une première surface substantiellement plane dans un premier plan, la partie du film située sur le substrat constituant une seconde surface essentiellement plane dans un second plan, les parties de la surface du film isolant 15 situées entre les première et seconde surfaces étant en pente, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape de décapage par pulvérisation des parties en pente jusqu'à ce que la surface totale du film isolant s'étende substantiellement dans le second plan. 3.- Procédé permettant d'obtenir une surface plane sur un film isolant d'un 20 dispositif à film mince du genre dans lequel le film isolant, a été déposé par pulvérisation sur une bande métallique s'étendant sur un substrat et sur le substrat lui-même, la partie du film située sur la bande constituant une première surface substantiellement plane dans un premier plan, la partie du film située sur le substrat constituant des secondes surfaces substantiellement planes dans 25 un second plan, les parties de la surface du film mince situées entre les première et seconde surfaces étant en pente, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape de pulvérisation inverse du film isolant qui est réglée pour donner un dépôt substantiellement nul sur les surfaces planes et pour décaper les surfaces en pente par pulvérisation, cette pulvérisation inverse étant 30 réalisée jusqu'à ce que la surface du film isolant se trouve au niveau du second plan. 4.- Procédé permettant d'obtenir une surface plane sur le film isolant d'un dispositif à film mince du genre dans lequel le film isolant a été déposé par pulvfirisation sur une bande métallique s'étendant sur un substrat et sur le 35 substrat lui-même, la partie du film située sur la bande constituant une première surface substantiellement plane dans un premier plan, la partie du film 71 40205 6 2119930 située sur le substrat constituant une seconde surface substantiellement plane dans un second plan, les partiefs de la surface du film situées entre les première et seconde surfaces étant en pente, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: 5 décapage chimique d'une partie de la portion du film situé sur la bande métallique à l'intérieur des surfaces en pente, jusqu'à une profondeur substantiellement co-planaire avec le second plan; décapage par pulvérisation des surfaces en pente jusqu'à ce que la surface totale du film isolant s'étende substantiellement dans le second plan.