Brevet FR2324123A1 — publié le 19770408

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un réseau de bandelettes métalliques sur un cristal semiconducteur constitué notamment de composés des colonnes III et V du tableau de Mendeleev, ce réseau de bandelettes étant obtenu à partir d'une couche métallique formée essentiellement d'un alliage à base d'or. On sait que la réalisation de certains dispositifs, et plus particulièrement la réalisation de ceux utilisés en électronique ou en microélectronique, nécessite le dépôt de couches métalliques minces sur au moins llune des faces d'une plaquette semiconductrice. De telles couches peuvent être utilisées soit comme masques de photogravures, soit comme agents de dopage, soit encore comme couches d'apprêt dans les opérations de soudage de connexions, soit enfin comme moyens d'interconnexion pour un transistor, une diode ou un circuit intégré. De telles couches doivent avoir une forme compatible avec la configuration du dispositif sur lequel elles doivent être déposuées. Pour leur donner cette forme, deux procédés sont souvent utilisés, l'un faisant appel aux techniques de photogravure, l'autre utilisant des procédés d'oxydation localisée et s'appuyant sur les propriétés isolantes de certains oxydes. Dans le cas où le matériau de base est du silicium, il est possible d'utiliser des couches métalliques constituées isolément ou en combinaison d'aluminium, de cuivre, de titane ou de tantale, etc... mais, lorsqu'il s'agit de composés III-V et notamment dlar- séniure de gallium GÁs il s'est avéré nécessaire d'utiliser un alliage base d'or, par exemple Au-Ge. Ce choix est dicté par l'obligation d'obtenir un contact parfaitement ohmique, en particulier dans le cas de GaAs de type de conduction N. Un tel alliage est difficile à photograver par les méthodes généralement utilisées, c'est-à-dire par masquage localisé d'une laque photosensible polymérisable déposée à sa surface et par attaque chimique de ladite laque puis dudit alliage sous-jacent. Par ailleurs, les méthodes également classiques d'oxydation localisée ou de "lift off n sont également à proscrire dans ce cas particulier. Le problème, en effet, est, d'une part, d'obtenir un réseau de languettes métalliques dont les contours soient parfaitement définis et non hachés et, d'autre part, d'avoir des zones tota lement isolantes entre les languettes métalliques. Or, lorsque l'on veut utiliser les méthodes classiques, on constate que les dimensions et la définition des languettes prévues sur le masque d'origine ne sont pas respectées dans la réalité et que, en outre, des particules de l'alliage métallique peuvent rester incluses entre lesdites languettes, diminuant ainsi d'une manière sensible la qualité de l'isolement. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et s'appuie, pour ce faire, sur le fait constaté dans de nombreuses expériences que certains alliages à base d'or, dans leur phase liquide, ont pour propriété, d'une part, d'adhérer aux cristaux constitués de composés III-V et, d'autre part, pour des raisons de tensions superficielles, de ne pas adhérer à certains types de couches d'oxyde qui recouvrent généralement lesdits cristaux. En effet, la présente invention concerne un procédé de réalisation d'un réseau de bandelettes métalliques sur un cristal semiconducteur constitué notamment de composés des colonnes III et V du tableau de Mendeleev, ce réseau de bandelettes éta t i obtenu à partir d'une couche métallique formée essentiellementdUn à base d'or, remarquable notamment en ce que,11 on recouvre ledit cristal d'une couche protectrice isolante que l'on grave ensuite localement pour y créer des ouvertures laissant apparaitre la surface du cristal, puis en ce que l'on recouvre l'ensemble ainsi obtenu d'une couche fine de l'alliage à base d'or porté à une température telle qu'il comporte une phase liquide et une phase solide et, enfin, en ce qu'on laisse adhérer l'alliage à base d'or au cristal semiconducteur dans les ouvertures pratiquées à cet effet, les parties d'alliages recouvrant la couche protectrice isolante étant éliminEesensuite par des moyens appropriés. De préférence, ladite couche d'alliage recouvrant la couche protectrice isolante est éliminée à l'aide d'un appareillage générateur d'ultra-sons, le cristal semiconducteur étant plongé, pour ce faire, dans un liquide de faible densité. Avantageusement, si le cristal semiconducteur est constitué d'arséniure de gallium, la couche protectrice isolante est un oxyde de silicium et la couche métallique est constituée d'un alliage d'or et de germanium à 2,5% de germanium. Dans ce cas, si l'on considère le diagramme des phases des alliages Au-Ge, on constate que, si la température est supérieure à 3560 C mais inférieure à 10600 C, l'alliage comporte simultanément une phase liquide et une phase solide.Sous sa forme liquide, l'alliage n'adhère pas sur l'oxyde déposé à la surface du cristal et, en conséquence, on a, d'une part, une fixation de l'alliage dans les ouvertures pratiquées dans la couche d'oxyde et, d'autre part, sur l'oxyde, un rassemblement de particules d'alliage groupées en petites boules, ces boules pouvant alors être éliminées par déplacement à l'aide d'un générateur d'ultra-sons. La dernière opération consiste alors, éventuellement, à éliminer la couche d'oxyde dans les régions où elle n'est pas nécessaire. Généralement cette couche d'oxyde est constituée de SiO2 qui peut être éliminé avec une solution d'acide fluorhydrique. Pour des raisons de qualité de contacts, ce procédé selon l'invention est particulièrement applicable dans le cas où le cristal semiconducteur en arséniure de gallium présente un type de conduction N, la concentration en impuretés de ce type étant 3 le plus souvent comprise entre 2.1017 et 1018 atomes/cm mais il est également valable dans d'autres cas, en AsGa de type P par exemple, en utilisant non plus un alliage Au-Ge mais un alliage Au-Be. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures 1 à 5 représentent diverses étapes d'une forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Conformément à ces figures, à la surface 1 d'un cristal 2 en forme de plaque d'arséniure de gallium de type de conduction N, #/d#e'Oxs##?icium on dépose une couche 3/de silicium SiO2 (fig. 1). Cette opération sous-entend que, au préalable, on a réalisé dans le cristal les traitements nécessaires à la réalisation d'un dispositif élec tronque3 diffusions profondes et/ou superficielles d'impuretés de même type de conduction que celui du cristal ou de type de conduction opposé, diffusions localisées, etc... L'opération suivante consiste à photograver la couche d'oxyde 3 pour y créer un évidement 4. Cette opération se fait par des moyens classiques à savoir : utilisation d'une laque polymérisable, photographie de ladite laque à travers un masque et attaque chimique localisée (fig. 2). La surface du cristal 2 mise a nu et la surface de la couche 3 restantes ayant été rendues propres, on dépose alors une couche 5 d'épaisseur sensiblement égale à 1 pm et constitueed'un alliage Au-Ge à 2,5% de Ge (fig. 3). Conformément au procédé selon l'invention, cet alliage est porté à une température de 5000 C environ de telle sorte que cet alliage comporte une phase liquide et une phase solide. La phase liquide a pour propriété de se fixer sur l'arséniure de gallium mais pas sur l'oxyde de silicium : en conséquence, l'alliage Au Ce s'allie au GaAs dans l'évidement 4 sur la surface du cristal mise à nu et il se rassemble en petites boules 6 à la surface 7 de la couche d'oxyde 3 (fig. 4). Après alliage de la couche d'Au-Ge sur le cristal 2, on attaque la couche 3 à l'aide d'acide fluorhydrique, l'élimination de ladite couche 3 entraînant les boules 6 d'Au-Ge qui la recouvrent. Pour parfaire le nettoyage, on élimine les boules 6 d'Au-Ge ayant pu se déplacer et se fixer sur les surfaces autres que la couche d'oxyde à l'aide d'un appareillage ultra-sonique faisant vibrer le cristal préalablement plongé dans un réservoir contenant de l'eau, de l'alcool ou encore de l'acétone. On obtient alors la forme de dispositif illustrée par la figure 5. Dans une variante, il est possible d'éliminer d'abord les boules 6 d'Au-Ge à l'aide de l'appareillage ultra-sonique, puis, d'enlever la couche 3 par une attaque chimique å l'acide fluor hydrique. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de réalisation d'un réseau de bandelettes métalliques sur un cristal semiconducteur constitué notamment de composés des colonnes III et V du tableau de Mendeleev, ce réseau de bandelettes étant obtenu à partir d'une couche métallique formée essentiellement d'un alliage à base d'or, caractérisé en ce que ronrecouvre ledit cristal d'une couche protectrice isolante que l'on grave ensuite localement pour y créer les ouvertures laissant apparaître la surface du cristal, puis en ce que l'on recouvre l'ensemble ainsi obtenu d'une couche fine de l'alliage à base d'or porté à une température telle qu'il comporte une phase liquide et une phase solide et, enfin, en ce qu'on laisse adhérer l'alliage à base d'or au cristal semiconducteur dans les ouvertures pratiquées à cet effet, is parti~ d'alliage recouvrant la couche protectrice isolante étant elimine ensuite par des moyens appropriés. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'alliage recouvrant la couche protectrice isolante est éliminée à l'aide d'un appareillage générateur d'ultra-sons, le cristal étant plongé dans un liquide de faible densité. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cristal est constitué d'arséniure de gallium. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche protectrice isolante est un oxyde de silicium et en ce que la couche métallique est constituée d'un alliage d'or et de germanium à 2,5% de germanium. 5.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche protectrice isolante est un oxyde de silicium et en ce que la couche métallique est constituée d'un alliage d'or et de béryllium. 6.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide contenu dans l'appareillage générateur d'ultra-sons est de l'eau. 7.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide contenu dans l'appareillage générateur d'ultra-sons est de l'alcool. 8.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide contenu dans l'appareillage générateur d'ultra-sons est de l'acétone. 9.- Dispositif obtenu par le procédé conforme à l'une des revendications 1 à 8.