Brevet FR2170846A1 — publié le 19730921

L'invention concerne les composants à semiconducteurs, et notamment les circuits intégrés. On connait des circuits intégrés dans lesquels les éléments sont raccordés aux rubans d'interconnexion par des connexions internes et des contacts situés au-dessus desdits éléments. Les connexions internes sont réalisées avec le même matériau que les rubans d'interconnexion. D'ordinaire, on emploie à ces fins de l'aluminium déposé sous la forme d'une couche d'épaisseur uniforme à la surface de la plaquette semiconductrice dans laquelle est réalisé le circuit intégré. Par photogravure, on réalise dans ladite couche le dessin requis des rubans d'interconnexion, des connexions internes et des contacts, ayant tous la même épaisseur. La déconnexion des éléments non utilisés dans le circuit peut être exécutée par grillage sélectif d'une connexion interne à l'aide d'une impulsion de courant, d'un faisceau laser ou d'un autre moyen connu. Toutefois, quand les rubans d'interconnexion et les connexions internes ont la même épaisseur, la section transversale des connexions internes, pour qu'on puisse réaliser un grillage d'une façon sure, doit être inférieure d'au moins un ordre de grandeur à celle des rubans d'interconnexion. Etant donné que la largeur des rubans a'interconnexion doit, afin d'assurer une valeur minimale aux capacités parasites, être aussi petite que possible, et que, d'ordinaire, dans les structures connues elle ne dépasse pas 50 à 60 microns, l'obtention de connexions internes différant d'un ordre de grandeur en largeur se heurte à des difficultés notables. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients susmentionnés. Il s'agissait donc de créer un circuit intégré dans lequel la section transversale des connexions internes serait de plusieurs fois plus petite que celle des rubans d'interconnexion, pour une largeur minimale de ceux-ci, afin d'assurer une haute fiabilité lors du raccordement sélectif des éléments des circuits intégrés aux rubans d'interconnexion. La solution consiste en ce que, dans un circuit intégré dans lequel les éléments sont raccordés aux rubans d'interconnexion par des connexions internes et des contacts situés au-dessus des éléments, conformément à l'invention, les rubans d'interconnexion et les contacts sont réalisés sous la forme d'une structure à trois couches, dans laquelle la première couche est en métal constituant un contact ohmique avec le semiconducteur de l'élément, la second couche est réalisée en métal qui se dissout dans un mordant n'ayant pas d'action sur le métal de la première couche, et la troisième couche est réalisée en métal qui se dissout dans un mordant n'ayant pas d'action sur le métal de la deuxième couche et qui peut se souder aux sorties du circuit intégré, tandis que les connexions internes sont réalisées sous la forme d'une seule couche avec le même métal que celui qui constitue la première couche de la structure à trois couches mentionnée. Les connexions internes peuvent être à deux couches, la seconde couche étant réalisée avec le même métal que celui constituant la deuxième couche des rubans d'interconnexion et des contacts Il est préférable d'utiliser l'aluminium pour former la première couche, le vanadium, le chrome ou le molybdène pour former la deuxième couche, l'aluminium ou l'or pour former la troisième couche.Les combinaisons de ces métaux peuvent alors être aluminium-vanadium-aluminium, aluminium-molybdène -aluminium, aluminium-vanadium-or, aluminium-chrome-or; Dans ce qui suit, l'invention est explicitée par la descrip- tion de la réalisation d'un circuit intégré et de variantes de montage sur l'exemple d'une matrice à diodes, avec des dessins annexés qui représentent :: en fig. 1, la vue d'ensemble d'une matrice à diodes d'après l'invention.; en fig. 2, la même matrice à diodes vue partiellement, avec des rubans d'interconnexion et des contacts constitués par trois couches de métaux, et des connexions internes constituées par une seule couche de métal, d'après l'invention en fig. 3, une matrice à diodes vue partiellement, dans laquelle les connexions internes sont constituées par deux cou thes de métaux, d'après l'invention. La matrice à diodes comprend un substrat 1 (fig. 2), des bandes 2 en silicium dans lesquelles sont réalisées les diodes, et des rubans d'interconnexion 3, raccordés par des connexions internes 4 aux contacts 5 situés au-dessus des diodes. Les rubans d'interconnexion 3 et les contacts 5 se présence tsnt sous la forme d'une structure à trois couches. La première couche 6 (fig.2) de ladite structure à trois couches est réalisée en métal qui constitue un contact ohmique avec le matériau semiconducteur des diodes. Pour les diodes au silicium, un tel métal peut être l'aluminium. La seconde couche 7 est réalisée en métal qui se dissout dans un mordant n'ayant pas d'action sur le métal de la première couche 6. Ce métal peut être le vanadium, le molybdène ou le chrome. La troisième couche 8 est réalisée en métal qui se dissout dans un mordant n'ayant pas d'action sur la seconde couche 7. Le métal de la troisième couche 8 doit avoir la faculté de se souder au matériau avec lequel sont faites les sorties du circuit intégré. A cet effet, on emploie le plus souvent l'aluminium et 11 or. Les connexions internes 4, d'après l'invention, sont réalisées sous la forme d'une couche 9 du même métal que celui avec lequel est constituée la première couche 6 de la structure à trox couches, par exemple en aluminium. Les connexions internes 4 peuvent comporter une seconde couche 10 (fig.3), laquelle est réalisée avec le même métal que celui constituant la seconde couche 7 de la structure à trois couches des rubans d'interconnexion 3 et des contacts 5. On examine ci-dessous différentes combinaisons des métaux cités. Exemple 1. Au-dessus des bandes de silicium 2 (fig.2), qui sont situées dans la masse du substrat 1 en sital (céramique vitrifiée) et dans lesquelles sont formées des diodes 11, sont disposés des rubans d'interconnexior. 3, des connexions internes 4 et des contacts 3. Les rubans d'interconnexion 3 et les contacts 5 sont réalisés sous la forme d'une structure à trois couches, comprenant une couche d'aluminium 6, une couche de vanadium 7 et une couche aluminium 8, dont les épaisseurs respectives sont 0,1; 0,5; et 0,8 micron Les connexions internes 4 sont constituées par une seule couche 9 en aluminium. Les rubans d'interconnexion, les contacts et les connexions internes sont réalisés de la façon suivante. À la surface du substrat 1 et des bandes de silicium 2 avec les diodes 11 qui y sont formées, on dépose par évaporation sous vide la structure à trois couches "aluminiuni--vanadium-aluminium". Puis on a p ue la première couche photorésistante, appelée ci-après "photoresist", et on réalise sur elle le dessin des rubans d'interconnexions et des contacts. Par attaque avec une solution aqueuse d'acide orthophosphorique en proportion de 1/1, à une température de 50 à 70 C, on élimine la couche supérieure d'aluminium dans les zones non recouvertes de "photo-resist", la couche de vanadium faisant office de couche d'arrêt qui interdit l'attaque de la couche d'aluminium inférieure. Ensuite on fait disparaître la première couche de 1photo-resist" et on applique une seconde couche sur laquelle on réalise le dessin des connexions internes.Par attaque avec une solution aqueuse d'acide nitrique en proportion de 1/1, puis par attaque de nouveau avec la solution d'acide orthophosphorique, on élimine successivement le vanadium et la couche inférieure d'aluminium dans les zones non recouvertes par la couche de "photo-resist". Après avoir fait disparaître la seconde couche de "photo-resist", on attaque le vanadium avec la solution d'acide nitrique. Etant donné que l'aluminium n'est pratiquement pas attaqué par l'acide nitrique, la couche inférieure d'aluminium se trouve mise à nu dans la zone des connexions internes. Exemple 2. Les rubans d'interconnexion 3 et les contacts 5 sont réalisés sous la forme d'une structure à trois couches, comprenant une couche d'aluminium 6, une couche de molybdène 7 et une couche d'aluminium 8, dont les épaisseurs respectives sont 0,1 ; 0,5 et 0,8 micron. Les connexions internes 4 sont constituées par une seule couche 9 en aluminium. Les rubans d'interconnexion, les contacts et les connexions internes sont réalisés de la façon suivante. A la surface du substrat 1 et des bandes de silicium 2 avec les diodes Il qui y sont formées, on dépose par évaporation sous vide la structure à trois couches Ualuminium-molybdène-aluminium". On applique la première couche de "photo-resist" et on réalise sur elle le dessin des rubans d'interconnexions et des contacts. Par attaque avec une solution aqueuse d'acide orthophosphorique en proportion de 1/1, à une température de 50 à 700C, on élimine la couche supérieure d'aluminium dans les zones non recouvertes de "photo-résist", la couche de molybdène faisant office de couche d'arrêt qui interdit l'attaque de la couche d'aluminium inférieure. Ensuite, on fait disparaitre la première couche de "photoresist" et on applique une seconde couche sur laquelle on réalise le dessin des connexions internes.Par attaque à liteau régale à 200C, puis par attaque de nouveau avec la solution aqueuse d'acide orthophosphorique en proportion de I/i a une températurede 50 à 70*C, on élimine successivement le molybdène et la couche inférieure d'aluminium dans les zones non recouvertes par la couche de "photo-resîst". Après avoir fait disparaitre la seconde couche de "photo-resist", on attaque le molybdène à liteau régale à 200C. Etant donné que l'aluminium n'est pratiquement pas attaqué par l'eau régale, la couche inférieure d'aluminium se trouve mise nu dans la zone des connexions internes. EXEMPLE 3 Les rubans d'interconnexion 3 et les contacts 5 sont réalisés sous la forme d'une structure à trois couches comprenant une couche d'aluminium, une couche de vanadium et une couche d'or, dont les épaisseurs respectives sont 0,1 , 0,5 et 0,8 micron. Les connexions internes 4 sont constituées par une seule couche d'or. Les rubans d'interconnexion, les contacts et les connexions internes sont réalisés de la façon suivante A la surface du substrat l et des bandes de silicium 2 avec les diodes Il qui y sont formées, on dépose par évaporation sous vide une structure à trois couches, comprenant une couche d'aluminium, une couche de vanadium et-une couche d'or. Ensuite, on applique la première couche de "photo-resist" et on réalise sur elle le dessin des rubans d'interconnexion et des contacts. Par attaque à l'eau régale à température normale, on élimine la couche d'or dans les zones non protégées par le "photo-resist". Ceci fait, on fait disparaître la première couche de "photo resist n et on applique une seconde couche sur laquelle on réalise le dessin des connexions internes. Par attaque avec une solution aqueuse d'acide nitrique en proportion de l/l à une température de 20ex, puis avec une solution aqueuse d'acide orthophosphorique en proportion de 1/1, à une température de 50 à 70 C,on éli- mine le vanadium et la couche inférieure d'aluminium dans les zones non recouvertes de "photo-resist". Après avoir enlevé la seconde couche de "photo-resist", on attaque le vanadium 8 l'eau régale à20'C. étant donné que l'aluminium n'est pas attaqué par l'eau régale, la couche inférieure d'aluminium reste à nu dans la zone des connexions internes. Exemple 4. Les rubans d'interconnexion 3etles contacts 5 sont réalisés sous la forme d'une structure à trois couches comprenant une couche d'aluminium, une couche de chrome et une couche d'or, dont les épaisseurs respectives sont 0,1, 0,5 et 0,8 micron Les connexions internes 4 sont constituées par une seule couche d'or. Les rubans d'interconnexion, les contacts et les connexions internes sont réalisés de la façon suivante . A la surface du substrat l et des bandes de silicium 2 avec les diodes Il qui y sont formées, on dépose par évaporation sous vide une structure à trois couches "aluminium-chrome-ortt. Ensuite on appliquera première couche de "photo-resist" et on réalise sur elle le dessin des rubans d'interconnexion et des contacts. Par attaque à l'eau régale à la température de 200C, on élimine la couche d'or dans les zones non protégées par le "photo-resist". Ceci fait, on fait disparaître la première couche de "photoresist" et on applique une seconde couche sur laquelle on réalise le dessin des connexions internes. Par attaque avec une solution aqueuse d'acide chlorhydrique en proportion de I/I ou de 2/1, à une température de 200C, en présence d'un catalyseur (par exemple d'une baguette d'aluminium ou de poudre d'aluminium), puis avec une solution aqueuse d'acide orthophosphorique en proportion de 1/1, à une température de 50 à 700C, on élimine le chrome et la couche inférieure d'aluminium dans les zones non recouvertes de "photo-resist". Après avoir enlevé la seconde couche de "photo-resist", on attaque le chrome avec une solution aqueuse d'acide nitrique, en proportion de l/l ou de 2/1 à une température de 200C en présence d'un catalyseur (baguette d'aluminium ou poudre d'aluminium). Etant donné que l'aluminium n1 est pas attaqué par l'acide chlorhydrique, la couche inférieure d'aluminium se trouve mise à nu dans la zone des connexions internes. La fabrication des circuits intégrés ayant des connexions internes à deux couches s'effectue de la façon suivante Exemple 5. Les rubans d'interconnexion et les contacts sont réalisés sous la forme d'une structure à trois couches '#alumînium-vanadium- aluL1inium", dans laquelle les épaisseurs respectives des couches sont 1,0 ; 0,2 et 0,2 micron. Les connexions interne# sont constituées par une couche d' aluminium et une couche de vanadium. Les rubans d'interconnexion, les connexions internes et les contacts sont réalisés de la façon suivante. Par évaporation sous vide, on dépose une structure à trois couches Waluminium-vanadium-aluminium". Puis on applique le "photo-resist et on réalise sur lui le dessin des rubans d'interconnexion et des contacts. Par attaque avec une solution aqueuse d'acide orthophosphorique en proportion de 1/1, à une température ee 50 à 70oC, on élimine la couche supérieure d'aluminium dans les zones non protégées par le "photo-resist", en utilisant la couche de vanadium en tant que couche d'arrêt pour prévenir l'attaque de la couche d'aluminium inférieure. Ensuite on fait disparaître la première couche de 'photo-resist", et on applique une nouvelle couche sur laquelle on réalise le dessin des connexions internes. Par attaque avec une solution d'acide nitrique en proportion de 1/1, à une température de 200C, on élimine le vanadium, puis, avec une solution aqueuse d'acide orthophosphorique en proportion de 1/1, à une température de 50 à 70il, on élimine la couche inférieure d'aluminium dans les zones non protégées par le "photo-resist". De la sorte, les rubans d'interconnexion et les contacts sont obtenus à trois couches, tandis que les connexions internes ont deux couches. Dans les conceptions décrites de matrices à diodes, la section transversale des connexions internes est principalement déterminée par l'épaisseur de la couche d'aluminium inférieure et elle peut être obtenue suffisamment petite, pour une largeur relativement grande. Cela permet d'obtenir de grands rapports entre la section des rubans d'interconnexion et celle des connexions internes, pour une haute reproductibilité des dimensions de ces dernières. REVENDICATIONS la Circuit intégré dans lequel les éléments semiconducteurs sont raccordés aux rubans d'interconnexion par des connexions internes et des contacts situés au-dessus desdits éléments, caractérisé en ce que les rubans d'interconnexion et les contacts sont réalisés sous la forme d'une structure à trois couches, dans laquelle la première couche est en métal constituant un contact ohmique avec le semiconducteur desdits éléments, la seconde couche est réalisée en métal qui se dissout dans un mordant n'ayant pas d'action sur le métal de la première couche, et la troisième couche est réalisée en métal qui se dissout dans un mordant n'ayant pas d'action sur le métal de la deuxième couche et qui peut se soude# aux sorties du circuit intégré, tandis que les connexions internes sont réalisées sous la forme d'une seule couche avec le même métal que celui qui constitue la première couche de la structure à trois couches mentionnée. 2. Circuit intégré suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ses connexions internes ont une seconde couche réalisée avec le même métal que celui qui constitue la seconde couche des rubans d'interconnexion et des contacts. 3. Circuit intégré suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure à trois couches comprend une couche d'aluminium, une couche de vanadium et une couche d aluminium, dans l'ordre d'énumération. 4. Circuit intégré suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure à trois couches comprend une couche d'aluminium, une couche de molybdène et une couche d'aluminium, dans l'ordre d'énumération. 5. Circuit intégré suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure å trois couches comprend une couche d'aluminium, une couche de vanadium et une couche d'or, dans l'ordre d'énumération. 6. Circuit intégré suivant la revendication i ou 2, caractérisé en ce que la structure à trois couches comprend une couche d'aluminium, une couche de chrome et une couche d'or, dans l'ordre d'énumération.