Brevet FR2147151A1 — publié le 19730309

L'invention concerne un rongeant pour la structuration des couches d'aluminium, en particulier dans la technique des semi-conducteurs, qui sert à ronger les régions d'une couche métallique d'aluminium qui ne sont pas recouvertes par un cache exécuté par un procédé photolithographique sur une mince couche d'aluminium. Lors de la production des dispositifs à semi-conducteurs, en général, et des circuits intégrés en particulibr, une plaque de silicium passe par une série d'opérations différentes. Après que les éléments de la construction ont été exécutés par diffusion sur la plaque de silicium, il s'agit de les connecter suivant un schéma de montage. Dans ce but, on recouvre toute la plaque de silicium d'une couche d'aluminium qui est ensuite faconnée, de telle façon que la couche d'aluminium n'est conservée que dans les endroits où doit subsister une liaison conductrice entre les éléments constitutifs. Les autres régions doivent être supprimées par rongeage. Dans ce but, on a recours à un procédé photolithographique qui permet de recouvrir la couche d'aluminium d'un cache correspondant au réseau d'aluminium désiré. Pour ce faire, on enduit la couche d'aluminium d'une couche de vernis photographique. Cette couche de vernis photographique est exposée à la lumière à travers un pochoir puis développée. Après quoi, le vernis photographique ne subsiste qu'eux endroits où l'aluminium doit former une liaison conductrice.Pendant l'opération, de rongeage subséquente, les régions de la couche d'aluminium non recouvertes par le vernis photographique sont dissoutes, et les régions recouvertes par le vernis sont protégées contre 1'8taque du rongeant. Pour l'exécution du cache de vernis on se sert, au choix, de deux procédés. En fonction de la technologie, on applique, pour l'exécution du bloc fonctionnel de semi-conducteurs, l'un ou l'autre de ces procédées. Dans le procédé au vernis photographique négatif, le vernis est exposé, à travers un pochoir, aux endroits où la couche d'aluminium ne doit pas être attaquée pendant le rongeage. Ainsi, le vernis photographique négatif se polymérise et les régions exposées ne se dissolvent pas lors du développement subséquent, contrairement aux régions qui n'ont pas été exposées. Par contre, le vernis photographique positif, est exposé aux endroits où l'aluminium doit être rongé lors de I'opération de façonnage. Après le développement du vernis, seules subsistent les régions qui n'ont pas été exposées. Pour le rongeage de l'aluminium, on emploie principalement des lessives caustiques et des acides. La résistance des caches des vernis photographiques négatifs vis à vis des rongeants acides est notablement meilleure que vis à vis des rongeants alcalins. Les caches des vernis photographiques positifs sont même complètement dissous dans les milieux alcalins. I1 sVest avéré que, lors de l'exécution de très petites grilles d'aluminium, le dégagement d'hydrogène provoqué par les rongeants acides ou alcalins doit être évité aussi complètement que possible, étant donné que les bulles de gaz attachées à la surface retardent fortement en ces endroits l'attaque rongeante. On sait utiliser comme rongeant la potasse caustique avec le peroxodisulfate. Ceci a, en effet, l'avantage que le rongeage s'effectue complètement sans dégagement de gaz, cependant la résistance du vernis photographique aux rongeants est insuffisante. Une autre possibilité d'éviter le dégagement d'hydrogène pendant le rongeage de l'aluminium consiste à appliquer un rongeant composé de chloramide d'acide toluènesulfonique de sodium, d'éthylène-diamino-tétracétate sodique et de carbonate de potassium. Ce rongeant est également alcalin et attaque le vernis photographique négatif. En outre, l'attaque de l'aluminium est très inégale et de ce fait, ne convient pas pour exécution de très petites grilles. Ensuite, on connait un rongeant alcalin composé d'un mélange de hexacyanoferrate III de potassium, de soude caustique avec ou sans hyposulfite de sodium. Le rongeage s'effectue ici également sans dégagement de gaz, cependant,seul le vernis photographique négatif y résiste. L'application de vernis photographique positif n'est pas possible dans le cas d'utilisation de ce rongeant. Comme rongeant acide, on peut utiliser l'acide phosphorique. On utilise également un mélange d'acide phosphorique et d'acide nitrique,ou un mélange d'acide phosphorique, d'acide nitrique, d'acide acétique et d'eau. Ces rongeants sont appropriés aussi bien pour les vernis photographiques positifs que pour les vernis négatifs, en raison de leur caractère acide. Cependant le très fort dégagement de gaz s'attachant à la surface de l'aluminium retarde l'attaque rongeante. Enfin, on obtient des endroits non complètement rongés. Le but de l'invention est de diminuer le nombre de malfaçons dues à la mauvaise résistance du vernis photographique vis à vis de l'agent rongeant et au défaut de fidélité de la reproduction de la grille d'aluminium au dessin du pochoir. L'objectif de l'invention est de mettre au point un rongeant qui permette d'appliquer sans restriction les différentes sortes de vernis photographique et qui fournisse des grilles d'aluminium fidèles au dessin du pochoir avec un rongeage de courte durée, rongeant qui serait facile à fabriquer par lots. Selon l'invention, cet objectif est réalisé au moyen d'un rongeant composé d'un mélange contenant du métal lourd d'acide phosphorique et d'acide nitrique. L'invention est illustrée plus en détail par l'exemple non limitatif suivant Les éléments fonctionnels d'un circuit se trouvant sur une plaque de silicium dotée de matière semi-conductrice et recouverte d'une couche d'isolant doivent être reliés entre eux suivant un schéma de montage. Dans ce but, on ronge, par la technique photolithographique connue, dans la couche d'isolant, des fenêtres de contact et on dépose sur la plaque une coche d'aluminium de 0,5-1,5Fn d'épaisseur. Ensuite, les plaques sont enduites d'un cache de vernis photographique, puis en partie exposées et développées, de sorte qu'il se trouve aux endroits prévus pour les lignes conductrices, les fenêtres de contact et les ilots de liaison, une couche de vernis solide au rongeage. Comme vernis photographique, on peut utiliser aussi bien un vernis photographique négatif qu'un vernis photographique positif. Les surfaces d'aluminium exemptes de vernis sont supprimées au moyen d'un rongeant composé de la façon suivante On mélange de l'acide phosphorique à 75 % avec de l'acide nitrique à 66 % dans la proportion de 13 : 1. A 1 000 g de ce mélange, on ajoute 5 mg de cuivre sous forme de sel soluble. Le rongeant ayant cette composition fournit un profil d'aluminium avec des arêtes nettes à forte pente. En augmentant la proportion d'acide nitrique, on peut modifier le profil de l'aluminium, de façon que l'arête inclinée par rapport au fond forme un talus. L'application de sels de fer ou de nickel donnent les mêmes résultats. Pour une épaisseur de ltn ed'aluminium, la durée de rongeage est d'environ 150 secondes, avec une température de 500C. En élevant ou en abaissant la température, on peut augmenter ou diminuer la durée de rongeage. Le rongeage s'effectue sans dégagement gênant de gaz. Bien entendu; l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Rongeant pour la structuration des couches d'aluminium, en particulier dans la technique des semi-conducteurs, qui sert à ronger les régions d'une couche métallique d'aluminium non recouvertes par un cache exécuté par un procédé photolithographique sur une couche mince d'aluminium, caractérisé en ce qu'il est composé d'un mélange d'acide phosphorique et d'acide nitrique contenant un métal lourd. 20) Rongeant selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme métaux lourds on utilise des sels de cuivre, de fer ou de nickel. 30) Rongeant selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est composé d'un mélange d'acide phosphorique à 70-75 % et acide nitrique à 66 % dans la proportion de 13 : 1 et qu'à 1 000 g de ce mélange acide, on ajoute de 5 à 2 500 mu de cuivre sous forme d'un sel soluble.