Brevet FR2363193A1 — publié le 19780324

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un dispositif semi-conducteur dont une surface est munie d'une configuration de conducteurs raccordée à au moins une région semiconductrice, procédé suivant lequel on élabore, en premier lieu, sur ladite surface, une couche auxiliaire comportant au moins deux lits, un lit sous-jacent et un lit supérieur formés de maté rivaux différents entre eux et différant de celui constituant la dite configuration, ladite couche auxiliaire comportant au moins un évidement ayant la forme de ladite configuration, puis en ce que l'on élabore, en second lieu, une pellicule conductrice recouvrant ladite couche auxiliaire et l'évidement et selon lequel on élimine, par la suite, par attaque sélective dudit lit sousjacent, ladite couche auxiliaire dont le départ entrain celui des plages de ladite pellicule conductrice situées sur ladite couche auxiliaire en laissant subsister les plages situées dans ledit évidement et constituant ladite configuration0 La présente invention concerne également les dispositifs obtenus par un tel procédé. Dans le but de réaliser simultanément un grand nombre de prises de contact avec differentes zones de transistors ou de circuits intégrés créés dans une plaquette semi-conductrioe, 'on. a-préconisé d2utiliser un procédé dit de pelage connu dans, la littérature am#ricaine sous le vocable de "lift-off". Selon ce procédé, sur l'ensemble de la face active de la plaquette portant une couche isolante percée de fetetres aux emplacements prévus des contacts, on crde un masque dans uh# couche auxiliaire portant un avidement dont le contour est celui de la configuration désirée.Généralement, la couche auxiliaire est constituée de deux lits différents et l'attaque par laquelle est crdd ltévidement est conduite de telle manière que, sur les bords dudit évidement, le lit supérieur du masque est en surplomb par rapport au lit sous-jaeent. Sur le masque, on dépose une pellicule du matériau conducteur devant constituer la configuration de prises de contact, certaines nappes de ladite pellicule se déposant sur le masque et d'autres au fond de ltévidement et, par attaque du lit sous-Jacent du masque, sont éliminés simultanément les deux lits du masque et celles des nappes de la pellicule conductrice que ledit masque porte. Le surpomb a pour but de maintenir un intervalle entre les bords des deux lits de la couche auxiliaire et celui de la pellicule conductrice lors du dép8t de cette dernière, cet intervalle étant destiné à la mise en oeuvre de V attaque chimique par laquelle le masque est éliminé0 L'utilisation d'un tel procédé pour réaliser une configuration de plage de contact limite les possibilités de réduire les intervalles entre plages conductrices voisines. En effet, cette limitation est liée à l'épaisseur de la pellicule conductrice déposée sur la couche auxiliaire et dans l'évidement; l'expérience permet d'admettre que l'intervalle entre deux plages conductrices voisines est généralement égal au double de la valeur de l'épaisseur de la pellicule déposée.Or, si lton diminue d'une manière trop sensible ltépaitseur de ladite pellicule déposée pour pouvoir diminuer l'intssrvalle entre plages conductrices, on constate que les chutes de tension série augmentent et que la densité de courant admissible diminue. Ces inconvénients se répercutent sur les periormances électriques du dispositif semiconducteur. Ceci est particulièrement grave dans le cas des circuits intégrés ou des transistors pour hyperfréquences pour lesquels la définition de la configuration.de prises de contact de certains éléments doit Qtre la plus fine possible. La présente invention a pour but de remédier à ces inón- vénients. Pour ce faire, elle s'appuie sur le fait que dans un mtme dispositif semiconducteur, la définition d'une configuration de connexions ne doit pas titre systématiquement identique en tous points, cette définition dépendant des exigences de fonctionnement de chacun des points dudit dispositif La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un dispositif semi-conducteur dont une surface est munie dlune configuration de conducteurs raccordée à au moins une région semi- conductrice, procédé suivant lequel on élabore, en premier lieu, sur ladite surface, une couche auxiliaire comportant an moins deux lits, un lit sous-jatent et un lit supérieur formés de ma tériaux différents entre eux et différant de celui constituant ladite configuration, ladite couche auxiliaire comportant au moins un évidement ayant la forme de ladite configuration, puis en ce que l'on élabore, en second lieu, une pellicule conductrice re couvrant ladite couche auxiliaire et l'évidement et-selon lequel on élimine, par la suite, par attaque sélective dudit lit sousjacent, ladite couche auxiliaire dont le départ entratne celui des plages de ladite pellicule conductrice situées sur ladite couche auxiliaire en laissant subsister les plages situées dans ledit évidement et constituant ladite configuration, notamment remarquable en ce que, avant l'élimination de ladite couche auxiliaire, on dépose sur la totalité de la surface du dispositif semi-conducteur une nappe de masquage dans laquelle on pratique localement des ouvertures en regard d'au moins une portion de l'évidement de ladite couche auxiliaire et de la pellicule conductrice recouvrant ladite portion et en ce que, dans ces ouvertures, on dépose un film métallique localisé relativement épais, renforçant la pellicule conductrice sous-jacentee Par ce procédé selon l'invention, il est possible de réaliser une configuration dont une première partie présente une définition fine avec intervalles faibles entre plages de prises de contact dont l'épaisseur peut ainsi rester mince et dont une seconde partie présente une définition plus grossière en renforgant l'épaisseur des plages de prises de contact concernées par cette autre définttion. Âvantageusanent, la nappe de masquage est réalisée dans un matériau isolant et le film métallique est constitué d'un métal noble très conductible déposé électrolytiquement. Pour des raisons de compatibilité des plages de contact avec les fils de connexion devant etre soudés sur lesdites plages, on çhoisit généralement de déposer un film dfor. Quant à la nappe de masquage, elle est réalisée, de préférence, dans une couche de laque photosensible, Dans une première forme préférentielle de mise en oeuvre, la couche auxiliaire est constituée d'un lit sous-jacent d'alu- minium et d'un lit supérieur d'nlumine obtenu par oxydation anodique d'une portion superficielle du lit d'aluminium sous-Jacent. Dans une seconde forme préférentielle de mise en oeuvre, la couche auxiliaire est constituée atun lit sous-Jacent d'alu mini et d'un lit supérieur de chrome. Ces deux formes de mise en oeuvre du procédé font appel à des techniques déJà connues et ddjà expérime# ées notsmment par la Demanderesse. Eventuellement, lorsque le matériau semi-conducteur utilisé est du silicium et lorsqu'il comporte des régions de type P, quelle qu'en soit la concentration en impuretés, il est préférable de former, au moins à la surface desdites régions P, une couche de siliciure de platine qui améliore la qualité du contact électrique. la présente. invention concerne également le dispositif obtenu.par le procédé selon l'invention et remarquable en ce qu'il comporte une pluralité de plages de prise de contact métalliques de fine épaisseur dont l'une, au moins, est renforcée par une couche épaisse d'un matériau conductible électriquement. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple fera bien comprendre comment l'invention peut entre réalisée. les figures 1 à 3 représentent diverses étapes de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Conformément aux figures, sur un substrat semi-conducteur 1 de silicium de type N, par exemple, comportant des régions diffu- sées 2 et 3 de type de conduction opposé, donc P, on dépose une couche d'aluminium 4. Par un procédé connu d'oxydation anodique localisée, on transforme une pellicule superficielle 5 de ladite couche d'aluminium 4 en alumine étanche. Cette opération a pour but de créer un masque de photogravure approprié pour une attaque chimique sélective à base d'acides phosphorique, nitrique et acétique qui permet, dans la suite des opérations, de réaliser dans la couche d'aluminium 4 des évidements 6, 7 et 8. Cette attaque chimique par laquelle sont créés lesdits évidements est conduite de telle manière que, sur les bords desdits évidements, la couche 5 se trouve en surplomb par rapport à la couche 4 sous-jacente. Ces surplombs portent, sur les figures, la référence 9. Généralement, si l'épaisseur de la couche 2 d ' aluminium est de l'ordre de 171 , l'attaque chimique dure environ deux minutes et peut être obtenue à l'aide d'un mélange porté à 55 C et comportant 70% de PO4H3 , 3% de NO3H, 13% de CH3 COOH et 14% de H2O Dans les évidements ainsi créés, on dépose une mince couche 10 de siliciure de platine, SiPt, et, sur la totalité de la surface de la pellicule d'S umine 5 ainsi que dans les évidements 6, 7 et 8, y compris sur la couche 10 de SiPt, on dépose une couche comportant successivement en lits superposés du titane, du platine et de ltor, ces différents lits étant représentés sur la figure par un revêtement unique dont l'épaisseur est, en réalité,de l'ordre de 0,5 . Cette couche se trouve divisée en plusieurs portions 11 et 12 situées à des niveaux différents. Le premier niveau comporte les portions 11a, 11b, 11c, 11d... déposées sur le reliquat de la pellicule 5 formant le mas- que, le second niveau comporte les portions 12a, 12b, 12c recou vrant la couche 10 de SiPt dans les évidements 6, 7 et 8 créés dans la couche 4 (figure 1). Selon le procédé suivant l'invention, on crée, sur ltensem- ble ainsi réalisé, un nouveau masque 13 obtenu, par exemple, à l'aide dsune laque photosensible. Dans l'exemple choisi, la révélation de la laque photosensible est telle qu'elle laisse apparaître, dans la surface du masque, un évidement 14 en regard de l'évidement 8 créé dans la couche 4. Cet évidement 14 met alors à nu la couche métallique 12c remplissant ledit évidement a. Dans cet évidement 14, on dépose ensuite une couche d'or 15 d'épaisaeur comprise entre 1 et 2 . Cette surépaisseur d'or sur l o't 12c de faible épaisseur a pour but de renforcer ledit il#t (figure 2). De préférence, le départ d'or 15 est obtenu par élec tm lyse, à 60 C environ, dans une solution d'aurocyanare de potassium ( 15 à 20g/l) et de citrate diammonique (50 à 100g/l). Suivant la densité de courant appliquée, 0,2 à 0,5 A/dm2, la vitesse de dépôt est de l'ordre de 0,1 à 0,2 /mn. Les dernières opérations sont classiques. Dans un premier temps, on élimine la couche 13 puis on attaque ensuite la couche d'aluminium 4 qui entrain avec elle le reliquat 5 de la couche d'alumine ainsi que les portions métalliques lla, llb, llc, lld qui la recouvrent. On obtient alors la structure illustrée par la figure 3. Bn second lieu, on recouvre l'ensemble d'une couche isolante d'oxyde non représentée sur la figure. On constate ainsi que, par le procédé selon l'invention, il a été possible de réaliser successivement les prises de contact 12a et 12b à définition fine et épaisseur mince puis les prises de contact 15 sur l'lit 12c dans les sones de faible définition mais susceptible de devoir laisser passer un courant relativement important. En effet, l'épaisseur des ilôts 12a et 12b peut être choisie aux environs de 0,5 , par exemple, et, dans ces conditions, la distance séparant ces deux ilôts peut être ramenée à une valeur de l'ordre de 1 , ce qui permet une économie d'espace, de matériau et une diminution des capacités parasites. Au contraire, l'ensemble de 11il8t 12c et de la couche de renfort 13 atteint une valeur largement supérieure à 1 et, dans ce cas, la distance devant séparer l'ilôt 12b de l'ilôt 12c est nécessaire- ment supérieure à 2 , comme c'est le cas par la technique habituelle. Les prises de contact 12a et 12b sont donc utilisées dans les zones à définition fine et les prises de contact 15 dans les zones à forte densité de courant mais faible définition0 - REYEDICATIO-l~tS 1.- Procédé de réalisation d'un dispositif semi-conducteur dont une surface est munie d'une configuration de conducteurs raccordée à au moins une région semi-conductrice, procédé suivant lequel on élabore, en premier lieu, sur ladite surface, une couche auxiliaire comportant au moins deux lits, un lit sous-jacent et un lit supérieur formés de matériaux différents entre eux et différant de celui constituant ladite configuration, ladite couche auxiliaire comportant au moins un évidement ayant la forme de ladite configuration, puis en ce que l'on élabore, en second lieu, une pellicule conductrice recouvrant ladite couche auxiliaire et l'évidement et selon lequel on élimine, par la suite par at- taque sélective dudit lit sous-jacent, ladite couche auxiliaire dont le départ entrain celui des plages de ladite peIlicule conductrice situées sur ladite couche auxiliaire en laissant subsister les plages situées dans ledit évidement et constituant ladite configuration caractérisé en ce que, avant ltélimtnation de ladite couche auxiliaire, on dépose sur la t dotalité de la surface du dispositif semi-conducteur une nappe de masquage dans laquelle on pratique localement des ouvertures en regard d'au moins une portion de l'évidement de ladite couche auxiliaire et de la pellicule conductrice recouvrant ladite portion et en ce que, dans ces ouvertures, on dépose un film métallique localisé relativement épais renforçant la pellicule conductrice sous Jacente. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe de masquage est réalisée dans un matériau isolant. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la nappe de masquage est réalisée dans une laque photosensible. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le film métallique est constitué d'un métal noble conductible déposé électrolytiquement. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le film métallique est constitué d'or. 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche auxiliaire est constituée d'un lit sous Jacent d'aluminium et d'un lit supérieur d'alumine obtenu par oxydation anodique du lit superficiel d'une couche d'aluminium déposée dont la partie profonde constitue le lit sous- acent. 7.- Procédé -selon l'une des revendications 1 à 5, carac- térisé en ce que la couche auxiliaire est constituée d'un lit sousjacent d'aluminium et d'un lit supérieur de chrome. 8.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur utilisé est du silicium et en ce que le fond d'un évidement mettant à nu une région semi-conductrice de type de conduction P est recouvert d'une couche de siliciure de platine préalablement au dépit de la pellicule métallique. 9.- Dispositl! obtenu par le procédé conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de plages de prise de contact métalliques de fine épaisseur dont l'une, au moins, est renforcée par une couche épaisse d'un matériau conductible électriquement.