Brevet FR2253275A1 — publié le 19750627

La présente invention concerne un procédé de réalisation de contacts et d'interconnexions à base d'aluminium sur au moins une face active d'un dispositif comportant un substrat semiconducteur et obtenu par la méthode planaire. On sait que la réalisation de contacts et d'interconnexions sur les dispositifs semiconducteurs est un problème difficile et mal résolu. On souhaite employer l'aluminium mais l'utilisation de ce métal n'est pas sans inconvénient, en raison notamment de son aptitude à dissoudre le silicium. De ce fait, utilisé sur des régions diffusées de faible profondeur, par exemple sur des régions d'émetteur, il provoque des courts-circuits dans la Jonction sous Jacente. Si on essaie d'éliminer cet inconvénient en saturant ltalumi nium de silicium, par la création d'une couche mixte d'aluminium silicium saturée de silicium au moment de ltélaboration des contacts, le silicium des conducteurs en aluminium silicium tend à migrer en fonctionnement des régions les plus chaudes vers les régions les plus froides et à plus ou moins longue échéance on retruuve l'inconvénient mentionné ci-dessus. On a déjà cherché à créer des barrières pour éviter la migration du silicium, en déposant entre le silicium et l'aluminium une couche de métal. La délinéation de cette couche intermédiaire sur la seule plage de contact nécessite la mise à ltair de cette pellicule après dépôt, ce qui provoque des difficultés de contact entre ce premier métal et l'aluminiums généralement par suite d'une oxydation, -sans compter la multiplication des opérations de dépôt et de gravure. La délinéation par photogravure de lten- semble de la couche intermédiaire et de la couche d'aluminium aux emplacements de contact et dtinterconnexion donne lieu à l'apparition de marches ou de sous-gravures.Ces marches provoquent des difficultés, notamment des coupures dans la réalisation de dispositifs multicouches et les sous-gravures sont la source de difficultés lors de la réalisation de gravures ultérieures. La présente invention apporte une solution à ces problèmes. La Demanderesse a, en effet, observé que les couches d'alumine poreuses créées par oxydation anodique Tétaient suffisamment pour qutun électrolyte les traverse et que, de ce fait, une sous-couche d'un métal oxydable anodiquement pouvait effectivement être oxydée. La présente invention est une application de cette découverte. La présente invention concerne un procédé de réalisation de contacts et d? interconnexions à base d'aluminium sur au moins une face active d'un dispositif comportant un substrat semiconducteur et obtenu par la méthode planaire, remarquable en ce que lton crée au moins sur ladite face active dudit dispositif semiconducteur, sauf aux emplacements des contacts, une couche isolante électriquement, puis en ce que lton dépose successivement sur toute ladite face active une première couche dtun métal oxydable par oxydation anodique pris parmi le Tantale, le Titane, le Tungstène, l'Hafnium, leNiobium, le Zirconium, puis, une seconde couche formée d'aluminium, en ce que l'on recouvre ensuite ladite surface active d'un masque inerte à 11 oxydation anodique aux emplacements des contacts et des interconnexions et enfin en ce que, par oxydation anodique, on transforme en oxydes les plages non protégées des deux cuuches métalliques. La présente invention présente de nombreux avantages. Elle est applicable notamment aux dispositifs en silicium, sur lesquels la couche du premier métal constitue une barrière entre l'aluminium et le silicium, barrière qui empêche le silicium de migrer et évite les courts-circuits, tandis que la délinéation par oxydation anodique de la double couche métallique constituée de deux métaux oxydables anodiquement permet d'obtenir une surface sensiblement plane sur laquelle éventuellement une nouvelle couche dtisolant peut être déposée, puis une nouvelle couche dtintercon nexion créée. Le procédé selon la présente invention comporte peu d'opérations, car lesdépôtsdes deux métaux peuvent être effectués successivement dans le même appareil à vide, sans mise à l'air de celuici. La première cuuche déposée n'est donc-pas oxydée et la seconde y adhère parfaitement. La présente invention est applicable également aux autres semiconducteurs, notamment aux semiconducteurs III-V. En effet, par exemple pour des. raisons différentes, il est impossible de prendre directement un contact d'aluminium sur l'arséniure de gallium, car le contact obtenu n1 est pas ohmique. Le tantale, le tungstène ou le titane ne sont pas soudables. Par contre, le procédé selon l'in- vention rend le contact soudable. De préférence, la couche d'oxyde déposée sur la face active du substrat est obtenue par traitement thermique, les couches métalliques oxydables successives étant évaporées sous vide. Avantageusement, la couche métallique recouvrant la couche d'oxyde présente une épaisseur de l'ordre de 1 000 à 3 000 A, la couche d'aluminium ayant une épaisseur comprise entre 7 000 et 15 000 . Le choix de ltépaisseur des couches est déterminé, d'une part, par le fait que la couche d'aluminium doit être traversée totalement lors de 11 oxydation anodique pour permettre l'oxydation de la couche inférieure et, d'autre part, par le fait que ladite couche inférieure doit être suffisamment épaisse pour former une bonne barrière et cependant encore assez fine pour être oxydée rapidement. La présente invention concerne également un dispositif semiconducteur obtenu par une méthode planaire et comportant sur au moins une face active des prises de contact et des interconnexions à base d'aluminium, remarquable en ce que ladite face active est recouverte localement d'une couche d'oxyde et successivement de deux couches métalliques oxydées dans les zones ne devant pas comporter de régions conductrices, la première couche étant prise dans la série tantale, titane, tungstène, hafnium, niobium, zirconium et la seconde couche étant de l'aluminium. L'avantage de ce dispositif réside dans le fait qu'il comporte une barrière évitant la migration du silicium, donc les risques de court-circuit. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut astre réalisée. Les figures 1 à 3 illustrent diverses étapes de la réalisation d'un dispositif semiconducteur par le procédé selon l'invention. Il est à noter que, sur les figures, les dimensions sont considérablement exagerées et non proportionnées, ceci afin de rendre les dessins plus clairs. Conformément aux figures, sur un substrat semiconducteur 1 en silicium notamment, comportant un llot 2 sur lequel on doit prendre un contact ohmique, on dépose une couche isolante 3 d'oxyde Si 02 par un traitement thermique approprié bien connu des spécialistes. Après avoir pratiqué une ouverture 4 dans la couche d'oxyde 3 en regard de l'!lot 2, on dépose une première couche métallique 5 (fig. 1). Cette couche métallique 5 déposée par la technique d'évaporation sous vide dans un bâti approprié, est choisie en tantale dans cet exemple et son épaisseur est de l'ordre de 1 000 . Dans le même bâti d'évaporation sous vide, on dépose, sur la totalité de la surface de la couche 5, une seconde couche métallique 6 qui est avantageusement de l'aluminium et qui a une épaisseurlO 000 A dans cet exemple. En regard de l'plot 2 et de l'ou- verture 4, on dépose sur la surface de la couche 6 un masque de laque photosensible 7 obtenu à partir d'une couche uniforme que a apolymérisée localement et dont on a dissout les parties initiales (fig. 2). En utilisant une solution diluée d'acide sulfur ique ou d'acide phosphorique comme agent d'anodisationssetetsous une tension de 40 volts par exemple, on oxyde anodiquement les régions 5a et 6a des couches 5 et 6, les régions 5b et 6b protégées par la laque 7 restant parfaitement conductrices. En fait, par le procédé cidessus décrit, on transforme partiellement la couche d'aluminium 6 en alumine poreuse 6a qui permet la poursuite de ltoxydation localisée de la couche 5. A l'aide d'un agent chimique approprié, acide nitrique fumant ou toute autre solution conservant l'intégrité de la couche d'alumine, on élimine la couche de laque photosensible 7 pour obtenir le dispositif illustré par la figure 3. Ce dispositif comporte donc un substrat 1 en silicium dans lequel est représenté un velot 2 relié électriquement à l'extérieur par l'îlot 5b en tantale formant un écran à la migration du sili sium et par l'plot 6b en aluminium, donc fortement conducteur. Ce canal de prise de contact traverse successivement une couche 3 de Si 02, une couche 5a d'oxyde de tantale et une couche 6a d'alumine. Le procédé décrit dans le présent mémoire est apparenté avec le procédé faisant l'obJet de la demande de brevet français n0 73 , déposée simultanément avec la présente demande et au nom de la même Demanderesse, sous le titre : '1procédé de réalisation de plages conductrices sur des dispositifs semiconduc teurs". - REVENDICATIONS 1.- Procédé de réalisation de contacts et d'interconnexions à base d'aluminium sur au moins une face active d'un dispositif comportant un substrat semiconducteur et obtenu par la méthode planaire, caractérisé en ce que l'on crée au moins sur ladite face active dudit dispositif semiconducteur, sauf aux emplacements des contacts, une couche isolante électriquement, puis en ce que l'on dépose successivement sur toute ladite face active une première couche d'un métal oxydable par oxydation anodique pris parmi le tantale, le titane, le tungstène, 11hafniums le niobium, le zirconium, puis une seconde couche formée d'aluminium, en ce que recouvre ensuite, ladite surface active d'un masque inerte à l'oxydation anodique aux emplacements des contacts et des interconnexions et, enfin, en ce que, par oxydation anodique, on transforme en oxydes les plages non protégées des deux couches métalliques. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat semiconducteur est du silicium. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat semiconducteur est un composé III-V. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le substrat semiconducteur est en arséniure de gallium. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'oxyde déposée sur la face active du substrat est obtenue par traitement thermique, les couches métalliques oxydables successives étant évaporées sous vide. 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche métallique recouvrant la couche d'oxyde présente une épaisseur de l'ordre de 1 000 à 3 000 A, la c#ouche d'aluminium ayant une épaisseur comprise entre 7 000 et 15 000 . 7.- Dispositif semiconducteur obtenu par le procédé conforme des revendications 1 à 6 et comportant, sur au moins une face active, des prises de contact et des interconnexions à base d'alumi- nium, caractérisé en ce que ladite face active est recouverte localement d'une couche d'oxyde et successivement de deux couches métalliques oxydées dans les zones ne devant pas comporter de régions conductrices, la première couche étant prise dans la série tantale, titane, tungstène, hafnium, niodium, zirconium, et la seconde couche étant de l'aluminium.