Brevet FR2132167A1 — publié le 19721117

i 2132167 La présente invention est relative aux dispositifs semiconducteurs. L'industrie des semiconducteurs utilise actuellement une variété étendue de couches de contact déposées pour établir le contact 5 ohmiaue avec les dispositifs semiconducteurs. Le type de couche de contact utilisé est dicté par la fiabilité, le coût et les conditions de traitement du dispositif. L'un des ensembles de contact les plus sûrs et les plus coûteux qui a été mis au point est appelé communément le contact à con-10 ducteurs en lamelle. En fait, l'expression "conducteur en lamelle" désigne un certain nombre d'ensembles apparentés; la plupart de ces ensembles sont caractérisés par une première couche de platine qui est déposée dans un trou d'une couche isolante et sur la surface du corps semiconducteur, par exemple en silicium. La couche de pla-15 tine est frittes pour former une région intermétallique (siliciure de platine) qui s'étend en dessous de la surface du corps. Des couches de métal secondaire, comme par exemple en titane et en or, sont déposées ensuite sur le platine résistant-. Gomme il est bien connu, la profondeur et la conductivité de la 20 région intermétallique peuvent être commandées en réglant 1'épaisseur de la couche de métal ainsi que la température de frittage; ainsi en utilisant une couche métallique relativement mince formée à des faibles températures, comprises par exemple entre 400 et 700^0, on peut faire s'étendre la région alliée jusqu'à des profondeurs re-25 lativement faibles dans le corps de silicium. Malheureusement les contacts intermétalliques ainsi formés offrent une conductivité relativement faible. De plus, les régions intermétalliques formées à des températures aussi faibles ne sont pas capables de supporter les températu-50 res ultérieures élevées de traitement comme peuvent le faire les régions intermétalliaues formées à des températures plus élevées, par exemple supérieures à 70Q2C. Il est donc avantageux d'utiliser des techniques permettant de former un contact intermétallique fortement conducteur et épais 35 à des températures de frittage relativement élevées, mais qui ne s' étendent que jusqu'à une faible profondeur en dessous de la surface du coms semiconducteur. 72 10987 2 2132167 L'invention envisage un procédé de fabrication d'un contact intermétallique sur -un corps semiconducteur ayant une surface. Le procédé consiste à déposer une couche isolante sur la surface et à ménager dans celle-ci un trou qui s'étend jusqu'à la surface. Une cou-5 che semiconductrice est déposée ensuite dans le trou sur la surface. Une couche métallique est déposée ensuite sur la couche semiconduc-trice. Le métal de cette couche est un métal qui, lorsqu'il est traité, forme un composé intermétallique avec la couche semiconductrice. îînsuite, des couches métallique et semiconductrice sont traitées 10 pour former un composé intermétallique du métal et de la couche semiconductrice. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 15 la fig.l est une coupe transversale d'un dispositif obtenu au cours d'un stade intermédiaire du procédé de l'invention, plusieurs stades connus ayant précédé le stade représenté ; les fig.2 à 4 sont des coupes transversales représentant d'autres stades du procédé de l'invention, ultérieurs au stade représen-20 té à la fig.l. On décrit maintenant le procédé en détail en se référant aux fi~.l à 4 qui représentent l'application de l'invention à la fabrication d'un transistor bipolaire. Il est clair toutefois qtue le procédé n'est pas limité à de tels dispositifs et peut être également 25 utilisé pour xabriquer des diodes, des thyristors, des circuits intégrés et d'autres types de dispositif semiconducteur. Plusieurs stades connus ont précédé le stade représenté à la fi~.l. Comme représenté à la fig.l, ces stades antérieurs produisent un susbtrat de collecteur 11 fortement conducteur d'un premier 30 type de conductivité (H+ dans cet exemple), qui comporte à sa surfa- » ce une région de collecteur 12 plus résistive et formée par' épitaxie de même type de conductivité (îl)« Unè région de base diffusée 18 d' un second type de conductivité (P) s'étend dans le collecteur 12 à partir de ss surface supérieure 14 et forme une jonction PN base-35 collecteur 20 avec celui-ci. Une région d'émetteur 19 de premier type de conductivité (JS) s'étend dans la région de base 18 et forme une jonction Pïï émetteurs-base 21 avec celle-ci. 72 10987 3 2132167 De préférence, le substrat de collecteur 11 et les régions de collecteur, de base et d'émetteur 12, 18 et 19 sont en silicium. Leurs dimensions ne sont pas critiques. En se référant de nouveau à la fig.l des parties d'une couche 5 isolante initiale 16, par exemple en bioxyde de silicium, restent sur la région de collecteur au niveau de la surface 14. Après les stades antérieurs de diffusion de la base et d'émetteur, une autre couche isolante 22 subsiste sur la surface 14 par dessus les régions de base et d'émetteur 18 et 19 et par dessus les parties restantes de la 10 couche isolante initiale 16. Dans la pratique, les couches d'isolement 16 et 22 sont très minces, c'est à dire d'une épaisseur compri- o se entre 10 000 et 20 000 Â environ. Afin de représenter plus clairement le dispositif suivant l'invention, les épaisseurs des couches isolantes 16 et 22 et des autres couches déposées sont 15 représentées à plus grande échelle. Comme représenté à la fig.l, la couche isolante 22 est traitée afin de ménager dans celle-ci des trous 24 et 25 de contact de base et d'émetteur et de mettre à découvert deë parties des régions de base et d'émetteur 18 et 19 respectivement au niveau de ^a surface 14. 20 Par exemple, ce traitement peut être effectué au moyen d'une technique photolithographique classique dans laquelle la couche isolante 22 est recouverte d'une matière de réserve photographique, est masquée au moyen d'un réseau contenant les trous de contact 24 et 25 et est exposée et développée. La couche 22 est traitée ensuite au moyen 25 d'un décapant en n'éliminant que la partie de la couche 22 se trouvant dans les trous 24 et 25• En se référant maintenant à la fig.2, les couches 26 et 27 en matériau semiconducteur ne sont déposées que dans les trous 24 et 25 respectivement. Chaque couche 26 et 27 est de même conductivité 30 que la région 19 et 18 respectivement avec laquelle elle est en contact, et elle est de préférence extrêmement conductrice. Ainsi, dans le présent exemple, la couche 26 est de conductivité N+ et la couche 27 de conductivité P+. Il est commode que les couches semiconductrices 26 et 27 soient en matériau semiconducteur monocristallin, bien 35 qu'on puisse utiliser un matériau semiconducteur polycristallin. De plus, il n'est pas nécessaire que les couches semiconductrices 26 et 27 soient constituées par le même matériau semiconducteur que le 72 10987 4 2132167 substrat de collecteur 11 et les régions 12, 18 et 19, mais c'est le cas de préférence. Par exemple, si le substrat 11 et la région 12 sont en silicium, comme dans le présent exemple, les couches 26 et 27 sont également de préférence en silicium, les épaisseurs des 5 couches semiconductrices 26 et 27 ne sont pas critiques. Toutefois, comme décrit plus complètement ci-après, l'épaisseur des couches semiconductrices 26 et 27 détermine en partie la profondeur d'alliage en dessous de la surface 14 du contact intermétallique qui est formé ultérieurement. A titre d'exemple, les couches semiconductrices o 10 26 et 27 peuvent avoir une épaisseur d'environ 5 000 Â. Ces couches 26 et 27 peuvent être déposées dans les trous 24 et 25 par l'une quelconque des diverses techniques connues qui né font pas partie de l'invention. Par exemple, les couches semiconductrices 26 et 27 peuvent être déposées par réduction à l'hydrogène de tétrachlorure de 15 silicium. En se référant maintenant à la fig.3, une couche métallique 28 est déposée sur la couche isolante 22 et sur les couches semiconductrices 26 et 27 dans chaque trou 24 et 25 au moyen de techniques connues, comme par exemple par évaporation ou pulvérisation. Il est 20 essentiel que le métal de la couche 28 soit l'un des métaux qui, lorsqu'ils sont traités-, forment un composé intermétallique avec le matériau des couches semiconductrices 26 et 27. Des métaux convenables sont l'or, 1'argent, le platine, le palladium et le rhodium; toutefois, comme les caractéristiques intermétalliques du platine 25 et du silicium sont relativement bien connues, on préfère le plàiiœ. l'épaisseur de la couche métallique 28 n'est également pas critique; de nouveau toutefois, l'épaisseur de la couche 28 détermine également en partie la profondeur.d'alliage en dessous de la surface 14 du contact intermétallique. A titre d'exemple, la couche mé- o 30 tallique 28 peut avoir une épaisseur d'environ 8 000 Â. On traite ensuite les couches semiconductrice et métallique 26, 27 et 28 pour former un composé intermétallique qui définit un contact de base .intermétallique 30 uniquement dans le trou de base 24 et un contact d'émetteur intermétallique 31 uniquement dans le 35 trou d'émetteur 25. Des contacts 30 et 31 peuvent être formés en frittant les couches semiconductrices et métalliques 26, 27 et 28 à une température comprise entre 400 et 9002C dans une atmosphère COP^ 72 10987 5 2132167 inerte (de l'ar/~on par exemple). Lorsque la couche métallique 28 est en platine et les couches semiconductrices 26 et 27 en silicium, comme dans le •présent mode de réalisation, on forme des contacts internétalliques 30 et 31 en 5 siliciure de platine dans les trous 24 et 25 en frittant les couches 26, 27 et 28 à une température d'environ 750^0. Lorsque les épaisseurs des couciies 26, 27 et 28 ont été réglées convenablement, les contacts interinétalliques 30 et -jl en siliciure de platine s'étendent jusqu'à une faible profondeur dans les régions de base et d'é-10 metteur 18 et 19 respectivement, comme représenté à la fif;.4« A titre d'exemple, lorsque les couches de platine et de silicium ont des O épaisseurs de 3 C00 h respectivement et lorsqu'on utilise une température de frittâge supérieure à 75020, les contacts 30 et 31 en si- 0 liciure de platine s'étendent à une profondeur d'environ 1200 1 15 dans les.régions de base et d'émetteur 18 et 19. Après formation des contacts intermétalliques 30 et 51, on peut éliminer le platine restant 28 et on dépose les couches métalliques de contact d'émetteur de base en contact "ohmique avec les contacts intermétalliques 30 et 31. 20 Le procédé de l'invention offre un avantage important par rap port à la technique antérieure en ce sens que l'on peut former un contact intermétallique pour un dispositif semiconducteur sans se soucier des considérations de profondeur -l'alliage. 72 10987 6 2132167 BSifciHDIOA'IIOKS 1.- Procédé de fabrication d'un contact intermétallique destiné à un corps semiconducteur, caractérisé en ce au'il consiste à fournir un corps semiconducteur ayant une surface recouverte d'une cou- 5 che d'isolation, cette couche comportant un trou qui s'étend jusqu' à la surface, à déposer une couche semionductrice dans le trou et sur la- surface, à déposer une couche métallique sur la couche semi- conductrice qui, lorsqu'elle est traitée, forme un composé intermétallique avec la couche semiconductrice, et à fritter les couches 10 métallique et semiconductrice afin de former un composé intermétallique du métal et des couches semiconductrices. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la couche semiconductrice est monocristalline. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que 15 la couche semiconductrice est de même type de conductivité que le corps semiconducteur. 4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps semiconducteur et la couche semiconductrice sont constitués par un même matériau semiconducteur. 20 5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau semiconducteur est en silicium. 6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la couche métallique est choisie dans un groupe constitué par l'or, l'argent, le platine, le palladium et le rhodium. 25 7.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les couches sont chauffées dans une atmosphère inerte à une température supérieure à 750^0 afin de former un contact en composé intermétallique qui s'étend jusqu'à une profondeur faible en dessous de la surface dans le corps.