Brevet FR2110359A1 — publié le 19720602

' 2110359 la présente invention se rapporte généralement à la fabrication de dispositifs semiconducteurs ou analogues. Plus particulièrement, l'invention concerne et a essentiellement pour objet un procédé de formation ou de façonnage 5 de petits orifices dans des revêtements ou enduits isolants dans des.dispositifs formant circuits intégrés à semiconducteurs et, à titre de produits industriels nouveaux, les arti'cles ou dispositifs ainsi obtenus ainsi que les diverses applications et utilisations résultants de sa mises en oeuvre ■JO et les systèmes, ensembles, appareils, machines, équipements et installations pourvus de tels dispositifs. Un dispositif semiconducteur, auquel le présent procédé est applicable, est le dispositif à circuit intégré à semiconducteur à oxyde métallique dit MOS. Ce dispo-•) 5 sitif est formé dans un corps ou une masse de matière semicon-ductriee qui a une surface au voisinage de laquelle sont formésles dispositifs actifs du circuit. Dans la fabrication du dispositif, il a été de pratique commune de former une couche relativement épaisse d'oxyde de passivation 20 sur cette surface; de former des orifices dans cet oxyde passivant au voisinage des dispositifs actifs;- puis d'oxyder la matière semiconductrice dans les orifice^lans des conditions soigneusement contrôlées pour former un oxyde relativement mince d'isolation de porte ou analogue; 25 et enfin de former des orifices de contact dans l'oxyde isolateur de porte. la différence en épaisseur des oxydes o épais et minces peut être de 10 000 A ou davantage. Dans le procédé de la technique antérieure, il a été difficile de définir les orifices de contact qui doivent jq être nécessairement à l'intérieur des limites du gradin ou épaulemaib d'oxyde à la jonction des oxydes épais et minces. Des pertes de rendement, dus à un alignement nauvais ou défectueux des orifices de contact ou dus à une uniformité de couches photorésistives inadéquate^ augmentent au fur et à mesure 55 que l'aire de la surface des transistors individuels et nécessairement la taille de la dépression ou cavité définie 71 36k7\ par le gradin d'oxyde sont diminuées. En outre, la couche photorésistive tend .à s'accumuler dans la dépression, le creux ou l'évidement existant dans l'oxyde en ayant pour résultat un revêtement qui est trop épais pour une définition 5 exacte ou précise. - Il est connu de réaliser des orifices dans un revêtement isolant sur une surface semiconductrice en appliquant, aux portions de la surface où les orifices sont désirés, des corps mas quanta d'une matière donnée, puis en oxydait la 10 surface non masquée et enfin en éliminant les corps masquants dans un agent solvant qui n'attaque ou n'altère pas la surface oxydée. Ce procédé n'est pas applicable en tant que tel à des dispositifs à semiconducteur à oxyde métallique 0 MOS qui nécessitent un revêtement passivant de 10 000 A d'graisseur 15 ou plus. La production d'un tel revêtement par oxydation thermique n'est pas pratique parce que de hautes températures et de longues durées d'oxydation sont nécessaires. Le présent procédé nouveau comprend les opérations consistant à former, sur une surface de pastille ou de 20 plaquette de semiconducteur aux emplacements où des orifices de contact sont désirés, une pluralité de corps masquantg4n une matière qui est soluble dans un agait solvant prédéterminé, à déposer un revêtement en une matière qui n'est pas soluble dans cet agent solvant, à éliminer 25 es portions de ce revêtement pour exposer les corps masquants et des portions de la surface de la plaquette ou pastille, à oxyder les portions de surface exposées et ensuite à éliminer les corps avec le solvant approprié. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, 30 caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: 35 - la figure 1 représente une vue en coupe ou section transversale d'une portion d'un dispositif formant circuit intégré à semiconducteur à oxyde métallique MOS à un stade 7136474 3 2110359 intermédiaire de sa fabrication, conformément au procédé de la technique antérieure ; et - les figures 2 à 8 représentent respectivement une succession de vues en coupe transversale illustrant 5 les opérations du présent procédé nouveau. EXEMPLE La situation au stade, dans le procédé de la technique antérieure, auquel des orifices de contact sont formés, est illustrée par la figure 1. Comme cela est indiqué, il 10 y a une portion d'un dispositif formant circuit intégré 10 qui consiste .en un corps formant substrat 12 en matière.semi-conductrice, habituellement du silicium, qui a une surface 14 au voisinage de laquelle sont formées les régions actives du dispositif. Les structures intermédiaires des deux transis-15 tors à effet de champ à porte isolée 16 et 18 à semiconducteur à oxyde métallique MOS sont représentées sur la figure 1. Chacune de ces structures intermédiaires de transistor comprend une région de source 20 et une région de drain 22 formées par diffusion de manière connue au voisinage de 20 la surface 14. Après la formation des sources 20 et des drains 22 dans le dispositif 10, un revêtement épais 24, en dioxyde de sillicium ou silice par exemple, est formé sur Ha surface entière 14. Des orifices, désignés par le chiffre de référence 25 26, sont formés dans le revêtement 24 par attaque, corrosion ou gravure chimique dans les régions adjacentes à chacun des transistors. Ensuite, un revêtement d'oxyde 28 est formé par oxydation thermique de la matière semiconductrice du corps 12 dans des conditions soigneusement contrôlées, 30 'de façon que des substances contaminantes telles que le sodium soient évitées. L'opération réelle de formation d'orifices de contact dans le procédé de la technique antérieure est exécutée en formant un revêtement masquant 30 en une matière photo-35 résistive connue sur les surfaces supérieures exposées du dispositif 10 par-dessus toutes les portions de celles-ci, excepté aux emplacements des orifices de contact 71 36474 4 2110359 désirés. Ces emplacements sont indiqués en 32 sur la figure i. Ensuite, le dispositif 1.0 est immergé dans un agent solvant pour le dioxyde de silicium ou la silice des revêtements * 28, de façon à former les orifices de contact désirés dont les 5 limites sont" indiquées en traits interrompus. Les rendements de fabrication dans le procédé de la technique antérieure sont directement liés à l'exactitude ou à la précision avec laquelle le revêtement photorésistif 30 est placé sur le dispositif 10 et à l'uniformité de la 10 qualité du revêtement photorésistif 30. Un inconvénient particulier est le fait que la couche photorésistive s'accumule dans les orifices 26 pendant son application. Le revêtement résultant est trop épais pour une photolithographie exacte. On notera les épaisseurs relatives du revêtement 15 30 suggérées sur la figure 1. Le présent procédé nouveau,esquissé sur les figures 2 à 8 , est indépendant d'un revêtement photorésistif final pour définir des orifices de contact. Le procédé est décrit en se référant à une portion d'un dispositif 20 40 formant circuit intégré qui comprend un corps formant substrat 42 en matière semiconductrice, identique à la matière de la technique antérieure, qui possède une surface supérieure 44 au voisinage de laquelle sont formées des régions actives 46 du dispositif 40. 25 Un écart par rapport au procédé classique commence avec la configuration représentée sur la figure 2. Ici est représenté un premier revêtement.48 sur la surface 44 qui est constitué par un^natière qui peut être attaquée, corrodée ou gravée chimiquement par un agent solvant donné. 30 Des matières appropriées sont le nitrure de silicium, l'oxyde'd' aluminium ou 1' alumine et le silicate d'aluminium, dont toutes peuvent être attaquées, gravées ou corrodées chimiquement par de l'acide phosphorique chaud. Quand le revêtement 48 est du nitrure de silicium, il peut être 35 appliqué par déposition de vapeur ou évaporation sur la surface 44 en chauffant le dispositif 40 dans une atmosphère de silane (SiH^), d'ammoniac et d'hydrogène à une température 71 36474 5 2110359 d'environ 850°0 à 900°C. Sur le revêtement 48 se trouve un revêtement 50 en une matière qui peut être attaquée ou gravée chimiquement par un agent solvant qui ne dissout pas la matière du revêtement 48. Des substances appropriées sont 5 l'oxyde de silicium, le molybdène ou le platine. Le dioxyde de silicium ou la silice, formé par décomposition pyrolytique du silane (SiH^) en présence d'oxygène, est préféré. L'opération suivante dans le présent procédé consiste à éliminer des portions du revêtement 50 de façon à laisser 10 subsister des corps masquants 51 sous la forme des orifices désirés de contact et situés aux emplacements désirés pour les orifices de contact. Ensuite, le revêtement 48 est exposé à un agent solvant, tel que l'acide phcsphorique chaud, avec le résultat représenté sur la figure' 4> c'est-à-dire 15 que des portions 52 du revêtement 48 subsistent. Le" dispositif 40 peut ensuite être exposé à un agent solvant pour la matière du revêtement 50 pour éliminer les corps 51. TJn revêtement déposé 54 en dioxyde de silicium où 20 silice est ensuite formé par-dessus la surface supérieure entière du dispositif 40 comme cela est indiqué sur l'a figure 5j de préférence par la pyrolyse du silane en présence d'oxygène. Des portions du revêtement 54 deviendront finalement des revêtements protecteurs épais sur la surface 25 du dispositif 40 comme suit.- Un masque, semblable au masque utilisé pour former les orifices 26 dans le procédé de la technique antérieure illustré par la figure 1, est ensuite employé pour réaliser des orifices, désignés par les chiffres de référence 56 sur la figure 6, aux 30 emplacements désirés pour les transistors. Comme l'agent solvant (acide fluorhylrique HF), utilisé pour la formation de ces orifices, n'attaque, pas les corps 52, ©g/corps subsisteront omme cela est indiqué. Des portions de la surface 44 sont également exposées. L'opération suivante 35 consiste à former un oxyde d'isolation de porte 58 sur les portions 'exposées de la surface 44. Cet oxyde d'isolation de porte est formé de là même manière que dans le procédé 71 36474 6 2110359 de la technique antérieure, c'.est-à-dire en chauffant le dispositif 40 dans une atmosphère oxydante dans des conditions soigneusement contrôlées de propreté. Ensuite comme cela est illustré par la figure 7,les corps 52 5 sont éliminés. Ceci est accompli en les exposant à un agent solvant tel que de l'acide phosphorique chaud qui n'attaquera pas le dioxyde de silicium ou la silice. La dernière opération dans le présent procédé consiste en la déposition et en la définition d'un dessin ou 10 d'une configuration métallique d'interconnexion comme cela est illustré par la figure 8. Comme cela est représenté , il y a respectivement un contact métallique déposé 60, un contact d'interconnexion 62, un autre contact 63 et des électrodes de,porte 65 et 66 qui constituent des transistors 15 complets. Au moyen du présent procédé, l'alignement critique des masques pour les orifices de contact de la technique antérieure est évité. En outre, le procédé ne dépend pas, pour s;on exactitude ou sa précision, de la qualité inhérente 20 d'un revêtement photorésistif, puisque les orifices sont définis par des corps positifs et observables 52. Des contacts extrêmement petits peuvent être réalisés parce qu'ils sont définis sur une surface de plaquette plane plutôt que sur une surface à hauts gradins, épaulements ou 25 ressauts d'oxyde. A cause des contacts plus petits, des dispositifs plus petits peuvent être formés. Le présent procédé comporte aussi d'autres avantages. Un oxyde d'isolation du porte plus propre est réalisé parœque la couche photorésistive n'est jamais en contact 30 avec cet oxyde. Enfin des rendements plus élevés dans la fabrication peuvent être espérés de ce procédé parce que l'opération finale de formation d'orifices de contact est accomplie avec un agent solvant qui n'attaque pas le dioxyde de silicium et par conséquent ne produit pas des défauts 35 en forme de piqûres ou de trous d'aiguille. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à 71 36474 7 2110359 titre d'exemple. En. particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 71 36474 8 2110359 REVENDICATIONS 1Procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur, du type comportant un corps de matière semiconductcLce ayant une surface, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant: à former, sur ladite surface, une pluralité de 5 corps masquants en une matière qui est soluble dans un agent solvant prédéterminé; à former, sur ladite surface et sur lesdits corps, un revêtement en une matière qui n'est pas soluble dans ledit solvant; à éliminer des portions dudit revêtement pour exposer lesdits corps masquants et lesdites portions de ladite 10 surface; à oxyder les portions exposées de ladite surface; et à mettre en contact lesdits corps masquants avec ledit solvant pour les éliminer de ladite surface. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps masquants précités sont en nitrure de 15 silicium. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les corps précités en nitrure de silicium sont formés en chauffant la matière semiconductrice précitée à une température comprise entre environ 850°C et environ 900°C 20 dans une atmosphère contenant du silane et de l'ammoniac pour former un revêtement de nitrure de silicium sur la surface précitée, en appliquant un masque résistant à l'attaque, à la gravure ou à la corrosion chimique aux portions destinées à devenir les corps précités et à mettre 25 en contact les portions non masquées dudit revêtement avec un solvant pour le nitrure de silicium pendant un temps suffisant pour exposer ladite matière semiconductrice. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement précité est du dioxyde de silicium 30 ou de la silice. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le revêtement précité en dioxyde de silicium est formé en chauffant le corps précité dans une atmosphère contenant du silane et de l'oxygène. 71 36474 9 2110359 6.- Procédé de fabrication, d'un dispositif formant circuit intégré du type comprenant une pluralité de transistors à effet de champ et à porte isolée, formés dans un corps de matière semiconductrice ayant une surface, chaque 5 transistor à effet de champ à porte isolée comportant des régions espacées respectivement de source et de drain occupant une certaine aire prédéterminée sur ladite surface, caractérisé en ce qu'il consiste: à former une pluralité de corps en nitrure de silicium sur ladite surface -10 au voisinage de chaque région où le contact avec ladite matière semiconductrice est désiré; à déposer, par-dessus au moins-celles des portione/de ladite surface qui ne sont pas occupées par lesdits corps en. nitrure de silicium, un revêtement en dioxyde de silicium ou silice d'épaisseur 15 prédéterminée; à éliminer, par masquage et par attaque, gravure ou corrosion chimique, des portions dudit revêtement en dioxyde de silicium au voisinage desdits transistors à effet de champ et à porte isolée pour exposer la surface dudit corps; à former un revêtement en dioxyde de silicium 20 d'épaisseur :sensiblement inférieure à celle du revêtement précité en dioxyde de silicium sur les surfaces -.exposées dudit corps; et à mettre en contact lesdits corps en nitrure de silicium avec un agent solvant qui n'attaque pas le dioxyde de silicium pendant un temps suffisant■pour 25 éliminer lesdits corps. 7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le revêtement précité en nitrure de silicium est formé.en chauffant le corps précité à une température d'environ 850°C à environ 900°C dans une atmosphère 50 contenant du silane et de l'ammoniac. 8.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le solvant précité est de l'acide phosphorique chaud. 9.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le revêtement en dioxyde de silicium mentionné en 35 premier lieu est formé par la pyrolyse du silane et en ce que l'épaisseur prédéterminée précitée est supérieure à environ 10 000 A . 71 36474 10 • 2110353 10.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le revêtement en dioxyde de silicium mentionné en second lieu est formé par oxydation thermique des surfaces exposées du corps précité. 11.- Dispositif à semiconducteur, caractérisé en ce qu'il est obtenu par l'exécution du procédé selon l'une des revendications précédentes.