Brevet FR2484704A1 — publié le 19811218

La présente invention a pour objet un pro- cédé de fabrication de circuits hybrides à condensa- teurs et résistances intégrés et des circuits obtenus par ce procédé. Elle trouve une application en micro- électronique, notamment dans la réalisation de fil- tres actifs stables en température. Actuellement, le fabrication industrielle de ce type de circuits nécessite le dépôt de deux couches de tantale, de composition et de structure différentes, pour la réalisation de condensateurs et de résistances compensés en température. L'-intégra- tion des différents éléments sur un même substrat im- plique un processus technologique complexe, incluant au moins six niveaux de masquage associés à des opé- rations de photolithogravure et d'oxydation. Si ces procédés permettent l'obtention de circuits à haute densité d'intégration dont les ca- ractéristiques sont optimales, le nombre d'opéra- tions qu'ils nécessitent est important et leur mise en oeuvre est donc lourde et onéreuse. Il a été proposé récemment de réaliser des condensateurs et résistances compensés en températu- re à partir d'une couche unique de tantale convena- blement dopée à l'azote et à l'oxygène. La réalisa- tion d'un circuit complet est alors considérablement simplifiée puisque trois niveaux de masquage suffi- sent à définir les différents composants. Cette technique est décrite dans le compte rendu d'une communication de H. BEAGER, faite à "In- ternational Conference on thin and thick film techno- logy" à Augsburg, République Fédérale d'Allemagne, en septembre 1977 et intitulée "A single Ta-film for the manufacture of integrated température compensated RC networks". Ce procédé permet l'obtention de circuits de caractéristiques électriques satisfaisantes avec un nombre réduit d'opérations. Cependant, la nécessi- té de conserver une bonne surtension aux condensa- teurs implique de ne pas trop amincir la couche de tantale qui en constitue l'électrode de base. Pour cette raison, l'opération d'oxydation anodique de cette couche, destinée à créer une couche de diélectrique, n'est guère poussée. Comme cette oxydation est la même pour l'ensemble du circuit, la couche de tantale des résistances présente une épais- seur relativement importante, ce qui conduit à une densité surfacique faible pour ces résistances. Le but de la présente invention est d'amé- liorer cette densité d'intégration pour obtenir des résultats comparables à ceux que l'on obtient par la première méthode mentionnée, tout en préservant les avantages de la seconde. Ce but est atteint, selon l'invention, en procédant à une oxydation anodique sélective qui per- met d'amincir davantage la couche de tantale des ré- sistances que la couche de base des condensateurs. L'amincissement sélectif des résistances par oxydation anodique sélective permet une augmenta- tion appréciable de la résistance par carré de cel- les-ci, sans altération de leurs caractéristiques électriques. Des résistances et des condensateurs com- pensés en température ont pu être obtenus selon l'in- vention avec une densité surfacique de résistance cinq fois supérieure à celle de l'électrode de base des condensateurs. De façon plus précise, la présente inven- tion a pour objet un procédé de fabrication de cir- cuits hybrides à condensateurs et résistances inté- grés, dans lequel: - on dépose sur un substrat une couche mince de tan- tale dopée à l'azote et à l'oxygène, - on grave cette couche de tantale pour constituer une électrode de base pour lesdits condensateurs et un motif pour les résistances, - on dépose sur ladite couche gravée un masque et on effectue à travers ce masque une première oxydation anodique de la couche de tantale, - en fin de procédé, on dépose une couche métallique que l'on grave de manière appropriée pour consti- tuer une seconde électrode pour les condensateurs et des connexions électriques pour l'ensemble, ce procédé étant caractérisé en ce que, apres la pre- mière oxydation anodique, on effectue une seconde oxydation anodique plus poussée de la couche de tan- tale uniquement aux emplacements des résistances pour amincir sélectivement la couche de tantale. L'invention a également pour objet un cir- cuit hybride à condensateurs et résistances intégrés, obtenu par le procédé qui vient d'être défini. Ce circuit comprend, sur un substrat, une couche mince de tantale dopée à l'azote et à l'oxygène, cette cou- che étant oxydée anodiquement en surface aux emplace- ments des condensateurs et résistances, et des cou- ches métalliques de contact formant une seconde élec- trode pour les condensateurs et des connexions pour l'ensemble du circuit, et il est caractérisé en ce que la couche de tantale est oxydée anodiquement plus profondément aux emplacements des résistances qu'aux emplacements des condensateurs. De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux après la description qui suit,. d'exemples de réalisation don- nés à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfère à une figure unique représen- tant les principales étapes d'un processus de réali- sation d'un circuit intégré conforme à l'invention. Dans l'exemple illustré, le circuit à réa- liser est supposé ne comprendre qu'une résistance et qu'un condensateur. On comprendra aisément qu'il ne s'agit là que d'un exemple. très simplifié et que, dans la pratique, les circuits pouvant être réalisés par le procédé de l'invention peuvent-être beaucoup plus complexes. Les opérations effectuées sont les suivan- tes: 1) - sur un substrat isolant 10, dépôt d'une couche mince 12 de tantale dopée à l'oxygène et à l'azote, comme indiqué dans la référence citée plus haut (figure a); 2) - gravure d'un motif 14 pour la résistance, de l'électrode de base 16 du condensateur et des conducteurs 17 (figure b). Le dessin du motif 14 inclut la possibilité d'oxyder ultérieurement et sélectivement la résistance. Dans le cas d'un circuit simple, résistance et condensateur peu- vent être interconnectés à ce niveau en deux circuits électriquement distincts. Dans le cas de circuits complexes, résistances et condensa- teurs sont reliés électriquement à un accès uni- que. On se ménage, au niveau du dessin du motif, la possibilité de les séparer après une première oxydation (par usinage laser par exemple); 3) dépôt d'un masque 18 cachant les conducteurs; 4) - première oxydation anodique créant une couche d'oxyde 20 dont l'épaisseur correspond à celle du diélectrique que l'on désire donner au con- densateur (figure c); - ) - séparation entre l'électrode de base 16 du con- densateur et le motif 14 de la résistance, par exemple par usinage laser, par formation d'une coupure 24 (figure d); 6) - oxydation anodique sélective poussée de la ré- sistance pour faire croître la couche d'oxyde 22 et amincir la couche de tantale (figure d) p 7) - dépôt d'une couche conductrice et gravure de cette couche pour obtenir l'électrode supérieu- re 26 du condensateur C, des connexions 28r 29 d'accès à la résistance R et au condensateur C, et une liaison 30 rétablie entre R et C (figu- re e). B 6980-C RS REVENDICATIONS - 1. Procédé de fabrication de circuits hy- brides à condensateurs et à résistances intégrés, dans lequel: - on dépose sur un substrat une couche mince de tan- tale dopée à l'azote et à l'oxygène, - on grave cette couche de tantale pour constituer une électrode de base pour lesdits condensateurs et un motif pour les résistances, - on dépose sur ladite couche gravée un masque et on effectue à travers ce masque une première oxydation anodique de la couche de tantale, - en fin de procédé, on dépose une couche métallique que l'on grave de manière appropriée pour consti- tuer une seconde électrode pour les condensateurs et des connexions électriques pour l'ensemble, caractérisé en ce que, après la première oxydation anodique, on effectue une seconde oxydation anodique plus poussée de la couche de tantale uniquement aux emplacements des résistances pour amincir sélective- ment la couche de tantale. 2. Procédé selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que, après la première oxydation ano- dique, on isole électriquement l'électrode de base des condensateurs du motif des résistances, notamment par usinage au laser. 3. Circuit hybride à condensateurs et ré- sistances intégrés obtenu par le procédé de la reven- dication 1 et comprenant, sur un substrat (10), une couche mince de tantale (12) dopée à l'azote et à l'oxygène, cette couche étant oxydée anodiquement en surface aux emplacements des condensateurs et résis- tances, et des couches métalliques formant une secon- de électrode (26) pour les condensateurs et des con- nexions (28, 29, 30) pour l'ensemble'du circuit, ca- ractérisé en ce que la couche de tantale est oxydée anodiquement plus profondément aux emplacements des résistances qu'aux emplacements des condensateurs.