Brevet FR2139666A1 — publié le 19730112

La pressente invention concerne un procédé de réalisation par la #t##e planaire dtun dispositif semi-conducteur comportant, dans une plaquette dont la couche superficielle portant la face active est d'un premier type de conduction, des zones du second type de conduction opposé au premier renfermant elles-mêmes éventuellement des îlots du premier type de conduction, lesdites zones et lesdits îlots étant créés au moins partiellement à travers des fenêtres ?élaborées par photogravure dans une couche protectrice disposée sur la face active de la plaquette. On sait que la technique de fabrication de dispositifs semiconducteurs tels que transistors ou diodes de type dit planaire comporte la création, à partir d'une plaquette ou substrat de base, de couches multiples sur des plages localisées soit par apport de substan#ce, croissance épitaxique notamment, soit par modification du substrat ou de la substance déposée par diffusion. On crée aussi de telles couches multiples lors de la fabrication de circuits intégr:Es composés de dispositifs élémentaires actifs ou passifs tels que transistors, diodes, résistances ou con densåteurs qui doivent dans ce cas, au moins en ce qui concerne certains d'entre eux, être isolés du substrat et également les bS' des autres dans des caissons ayant pour fond le substrat lui-même et pour parois latérales des îlots diffusés de même type de conduc tion que le substrat et dénommés cloisons d'isolement. Les diffusions sont effectuées par des fenêtres ouvertes dans la couche protectrice d'oxyde recouvrant la surface à partir de laquelle sont.obtenus les divers éléments du dispositif. Au cours et après chacune de ces opérations de diffusion, une mince pellicule d'oxyde se reforme, notamment dans les fenêtres sur les surfaces préalablement mises à nu, mais ltépaisseur de cette pellicule est inférieure à celle de la.couche d'origine. Dans ces conditions, lors des opérations de photogravure ultérieures nécessaires à l'ouverture de nouvelles fenêtres, s'il existe, au niveau de ces minces pellicules d'oxyde, une partie opaque parasite, telle qu'une poussière par exemple, dans ou sur la laque polymérisable, ou bien un trou dans le masque de photogravure, on obtient une ouverture indésirable dans ladite pellicule d'oxyde. Par cette ouverture pourront pénétrer soit, lors des diffusions suivantes, les impuretés de dopage prévues pour lesdites diffusions, soit, lors des métallisations des plages de contact, des particules métalliques fortement conductrices de l'électricité. Par exemple, dans le ea#-d'un#circuit#integr#;.-1ors de lafor- mation des îlots d'émetteur et des chemins de conduction de collecteur, des impuretés peuvent diffuser en des points non p#révus de la région de base ou des cloisons d'isolement. Ces impuretés forment alors des jonctions parasites qui perturbent les -caractéristiques- électriques des éléments actifs ou passifs du circuit intégré et peuvent même réduire l'isolement desdits éléments entre eux. De même, si ce défaut se produit lors de l'évaporation sous vide des particules métalliques destinées aux pri-ses dé contact, certaines de celles-ci pénètrent dans l'ouverture indésirable et, reliées à la couche métallique proprement dite disposée sur la couche d'oxyde et destinée aux prises de contact, elles peuvent provoquer des courts-circuits entre des éléments prévus pour être isolés les uns des autres. La présente invention a pour but de remédier à ce-s inconvénients et d'obtenir des dispositifs semi-conducteurs ne présentant aucune jonction ou aucun dépôt métallique parasites. La présente invention concerne un procédé de réalisation par la méthode planaire d'un dispositif semi-conducteur comportant dans une plaquette dont la couche superficielle portant la face active, est d'un premier type de conduction, des zones du second type de conduction opposé au premier renfermant elles-mêmes éventuellement des îlots du premier type de conduction, lesdi#tes zones et lesdits îlots étant créés au moins partiellement à travers des fenêtres élaborées par photogravure d'une couche protectrice disposée sur la face active de la plaquette, r-emarquable en ce que, après création des zones du second type de conduction, on crée, à la surface d'au moins une partie desdites zones dudit second type de conduction, une couche protectrice Plus épaisse que la couche protectrice recouvrant lesdites régions dudit premier type de conduction. Avantageusement, la couche protectrice déposée sur les zones du second type de conduction est une couche d'oxyde. Grâce à ce procédé, lors des opérations de photogravure suivant le dépôt de la couche protectrice supplémentaire et nécessaire à l'ouverture de nouvelles fenêtres, les ouvertures indésirables provoquées par l'attaque chimique de parties défectueuses de oxyde auront une prof#ondeur au plus égale à l'épaisseur de la couche protectrice recouvrant les régions du premier type de conduction. Dans ces conditions, il reste toujours à la surface du disposée tif semi-conducteur, une couche protectrice qui, même si elle est mince, forme écran au dépot et a la diffusion dglmpuretés de dopage ou de particules metalliques destinées en principe à la réalisation de plages de prises de contact. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de réalisation d'un circuit intégré comportant, dans une plaquette Epitaxiale, des caissons d'un premier type de conduction isolés par un substrat et des cloisons du second type de conduction opposé au premier, remarquable en ce que, après formation desdites cloisons d'isolement, on élabore d la surface desdites cloisons, une couche protectrice d'une épaisseur plus élevée que celle de la couche pro tectrice recouvrant le reste de la surface de la plaquette. Ainsi, meme si, pour une raison quelconque la couche de laque Comporte en regard des cloisons d'isolement un défaut qui conduit à une attaque chimique de la couche d'oxyde sous-jacente, celle-ci est suffisamment épaisse pour éviter que des ouvertures parasites ne soient formées par ladite attaque chimique jusqu'à la surface des- dites cloisons. Dans une première forme préférentielle de mse en oeuvre du procédé selon l'invention concernant les circuits intégrés, après éla boration des cloisons d'isolement délimitant les caissons, on dépose, sur la surface de la couche épitaxique préalablement mise à nu, une première couche protectrice d'oxyde pur que lton photograve pour créer des îlots localisés recouvrant les cloisons d'isolement et en ce que l'on dépose ensuite une seconde couche protectrice d'oxyde pur recouvrant la surface des caissons et celle des îlots constitués du reliquat de la première couche protectrice. Cette forme de mise en oeuvre présente l'avantage d'être réalisable en un minimum d'opérations et suivant des techniques simples et bien connues des spécialistes. Dans une deuxième forme préférentielle de mise en oeuvre du procédé concernant les circuits intégrés, après élaboration des cloisons dtisolement et à partir de la surface externe desdites cloisons, on creuse une rainure de même configuration et sensiblenent de même largeur que celles-ci mais de profondeur inférieure à l'épaisseur de la couche épitaxique, on dépose ensuite une première couche protectrice d'oxyde pur que l'on photograve pour ne laisser subsister que la portion déposée dans les rainures, et enfin, on dépose une seconde couche protectrice d'oxyde également pur recouvrant la surface des caissons et celle des îlots d'oxyde de la pre mitre couche. Cette forme de mise en oeuvre permet de rendre la surface ex terne de la couche épitaxique sensiblement p-lane malgré le grand nombre dtopérations réalisées. Dans ces conditions,#1es-connexions métalliques réalisées sur la couche d'oxyde ne forment pas de marches trop importantes ni trop-hautes et risquent donc moins de se casser ou même de se détériorer. La présente invention concerne également les dispositifs semiconducteurs obtenus par le procédé selon l'invention. En effet, la présente invention concerne un dispositif semiconducteur de type planaire comportant, dans une plaquette dont la couche superficielle est d'un premier type de conduction, des zones du second type de conduction opposé au premier renfermant elles-mêmes éventuellement des îlots du premier type de conduction, remarquable en ce que la surface d'au moins une partie de ces zones est recouverte d'une couche protectrice d'épaisseur supérieure à celle de la couche protectrice recouvrant les régions du premier type de conduction. La présente invention concerne plus particulièrement un circuit intégré comportant dans une plaquette épitaxiale des caissons d'un premier type de conduction isolés par un substrat et des cloisons d'un second type de conduction opposé au premier, lesdits caissons renfermant des éléments actifs et passifs, remarquable en ce que l'épaisseur de la couche protectrice d'oxyde recouvrant les cloisons d'isolement est supérieure à l'épaisseur de la couche protectrice d'oxyde recouvrant la surface des caissons. Les cloisons étant parfaitement protégées contre un dépôt ou une diffusion d'impuretés, métalliques ou non, un tel circuit intégré selon l'invention présente des caractéristiques électriques améliorées par rapport à celles d'un circuit intégré classique. Dans une première forme de réalisation, la couche d'oxyde recouvrant les cloisons d'isolement forme une surépaisseur par rapport à la couche d'oxyde recouvrant les caissons Dans une deuxième forme de réalisation, une portion de la couche d'oxyde recouvrant les cloisons d'isolement est disposée dans une rainure pratiquée dans lesdites cloisons d'isolement. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Le circuit intégré étant constitué d'un grand nombre d'éléments variés représente un cas général, c'est pour cette raison q#,'il fait l'objet de cette description, mais il est évident qu'il serait également possible da décrire l'invention dans le cas d'un dispositif semi-conducteur simple, un transistor planaire par exemple. Les figures la à lc illustrent trois étapes de la première forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans une portion de circuik integre destinée à comporter un élément actif tel que transistor par exemple. Les figures 2a à 2c illustrent trois étapes de la seconde forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans le cas également d'un circuit intégré comportant notamment un transistor. Il est à noter que, sur les figures, les dimensions sont consi dérablemenk exagérées et non proportionnées, ceci afin de rendre les dessins plus clairs. Selon les figures la à lc, sur un substrat en silicium 1 de type P par exemple, on a déposé une couche épitaxique 2 de type de conduction opposé, donc de type N dans cet exemple, dans lequel on diffuse par des techniques classiques l'îlot 3 destiné à former par exemple la base d'un transistor et les cloisons d'isolement 4, séparant la couche 2. en plusieurs caissons, l'îlot 3 et lesdites cloisons 4 étant de même type de conduction que le substrat 1 donc de type P. Il est évident que pour faciliter la réalisation des cloisons d'isolement .4, il est possible de les élaborer à partir de deux îlots prédiffusés, l'un étant situé dans le substrat 1, l'autre à la surface externe de la couche épitaxique 2 et en regard du premier. Après l'élaboration de l'îlot 3 et des cloisons 4, il s'est reformé à la surface externe de la couche 2 une couche d'oxyde que l'on élimine en raison de son manque de pureté, et que l'on remplace par une premiere couche d'oxyde propre 5. Cette couche d'oxyde 5 est obtenue par des moyens classiques à savoir par .exemple à partir de vapeur d'eau, d'oxygène ou d'un mélange des deux/température suffisamment élevée, 12000C par exemple. La plaquette S ce stade est représentée figure la. On photograve alors cette couche d'oxyde 5 par les moyens habituels pour obbenir les îlots 6 recouvrant uniquement les cloisons d'isolement 4 et mettre à nu le reste de la surface de la couche épitaxique 2. La plaquettd à ce stade est représentée figure lb. On recouvre enfin ces îlots 6 ainsi que la surface décapée de la couche 2 d'une seconde couche d'oxyde propre 7. La plaquette à ce stade est représentée figure lc. Il est alors possible d'ouvrir dans cette couche 7 des fenêtres pour former l'émetteur et le che mIn de cond#cti#n de collecteur da transistor et ensuite pour réaliser des prises de con-tact.- Dans ces conditionsy si une po-ussière ou une impureté quelconque se trouve déposée à la surface de la couche 7 et en regard des cloisons d'isolement L', la couche protectrice sous-jacente à cette impureté ne sera détériorée, lors des photogravures postérieures, que sur une profondeur égale au maximum à l'épaisseur de la couche protectrice recouvrant les caissons et dans laquelle doivent être ouvertes les fenêtres. En effet, la durée de l'attaque chimique permettant la gravure n'est jamais prolongée au-delà du temps nécessaire à la mise à nu de la surface des caissons c'est-à-dire audelà du temps nécessaire à 11 élimination de la couche protectrice recouvrant les caissons. Cette forme de réalisation présente l'avantage d'être simple et de ne comporter qu'un nombre réduit d'opérations et de manipulationE Les figures 2a à 2c illustrent plusieurs étapes de la deuxième forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Conformément à ces figures, on part d'un substrat 11, de silicium de type P par exemple, sur lequel on a déposé une couche épitaxique 12 de type de conduction opposé, donc de type N. Après avoir réalisé, comme dans le cas précédent et suivant les mêmes méthodes, l'îlot 13 et les cloisons d'isolement 14, on creuse à partir de la surface externe de la couche épitaxique 12 une plusieurs rainures 15 de même configuration et au moins de même largeur que les cloisons d'isolement 14. On dépose ensuite sur la surface préalablement nettoyée une première couche d'oxyde propre 16. La plaquette à ce stade est représentée figure 2a. Par photogravure on ne laissera subsister de la couche 16 que les îlots 17 situés dans les rainures 15. La plaquette à ce stade est représentée figure 2b. Après cette photogravure, on dépose une deuxième couche d'oxyde pur 18 qui recouvre alors l'ensemble du circuit intégré:# La ;a- quette à ce stade est représentée figure 2c. Dans un mode préférentiel de réalisation, les rainures sont obtenues par masquage et attaque chimique et la couche d'oxyde par de pôt sous des conditions identiques à celles précédemment citées Cette forme de mise en oeuvre permet d'obtenir une surf ace, dx- terne de la couche épitaxique sensiblement plane et d'éviter tins} que les connexions métalliques ne forment des marches trop importantes - REVENDICATIONS 1.- Procédé de réalisation par la méthode planaire d'un dispo ~.;tif semi-conducteur comportant, dans une plaquette dont la couche superficièlle portant la face active est d'un premier type de conduction, des zones du second type de conduction opposé au premier renfermant elles-mêmes éventuellement des îlots du premier type de conduction, lesdites zones et lesdits îlots étant créés au moins partiellement d travers des fenêtres élaborées par photogravure d'une couche protectrice disposée sur la face active de la plaquet- te, caractérisé en ce que, après création des zones du second type de conduction, on crée, à la surface d'au moins une partie desdites zones dudit second type de conduction, une couche protectrice plus épaisse que la couche protectrice recouvrant les régions dudit .pre- miser type de conduction. 2.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche protectr#ice déposée sur les zones du second type de conduction est une couche d'oxyde. 3.- Procédé de réalisation selon la revendication 1 d'un circuit intégré comportant dans une plaquette épitaxiale des caissons d'un premier type de conduction isolés par un substrat et des cloi sqns du second type de conduction opposé au premier, caractérisé en ce que, après formation desdites cloisons d'isolement, on élabore une couche protectrice de forte épaisseur à la surface desdites cloisons et une couche protectrice de plus faible épaisseur sur le reste de la surface de la plaquette. 4.- Procédé de réalisation d'un circuit intégré selon la reven diction 3 caractérisé en ce que, après élaboration des cloisons dtisolement délimitant les caissons, on dépose, sur la surface de la couche épitaxique préalablement mise à nu, une première couche protectrice d'oxyde pur que l'on photograve pour créer des îlots localisés recouvrant les cloisons d'isolement et en ce que l'on dépose ensuite une seconde couche protectrice d'oxyde pur recouvrant la surface des caissons et celle des îlots constitués du reliquat de la première couche protectrice. 5.- Procédé de réalisation d'un circuit intégré selon la revendication 3 caractérisé en ce que, après élaboration des cloisons d'isolement et à partir de la surface externe desdites cloisons, on creuse une rainure sensiblement de même largeur que celles-ci mais de profondeur inférieure à l'épaisseur de la couche épitaxique, on dépose ensuite une première couche protectrice d'oxyde pur que l'on photograve pour ne laisser subsister que la portion déposée dans les rainures, et enfin,- on dépose une seconde couche protectrice d'oxyde également pur recouvrant la surface des caissons et celle des îlots d'oxyde de la première couche. 6.- Dispositif semi-conducteur conforme au procédé de réalisation selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que la surface d'au moins une partie des zones du second type de conduction est recouverte d1une couche protectrice d'épaisseur supérieure à celle de la couche protectrice recouvrant les ré gions du premier type de conduction. 7.- Circuit intégré conforme à la revendication 6 et comportant dans une plaquette épitaxiale des caissons d'un premier type de conduction isolés par un substrat et des cloisons d'un second type de conduction opposé au premier, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche protectrice d'oxyde recouvrant les cloisons d'isolement est supérieure à ltépaisseur de la couche protectrice d'oxyde recouvrant la surface des caissons. 8.- Circuit intégré selon la revendication 7 caractérisé en ce que la couche d'oxyde recouvrant les cloisons d'isolement forme une surépaisseur par rapport à la couche d'oxyde recouvrant les caisson; 9.- Circuit intégré selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'une portion de la couche d'oxyde recouvrant les cloisons dtiso- lement est disposée dans une rainure pratiquée dans lesdites cloisons d'isolement.