Brevet FR2487382A1 — publié le 19820129

La présente invention a trait à l'attaque par plasma gazeux de l'aluminium et elle concerne en particulier un procédé pour empêcher une corrosion, postérieurement à l'attaque, d'une pellicule d'aluminium attaquée par plasma. Selon un procédé typique pour la fabrication d'un dispositif | semiconducteur, une mince pellicule d'aluminium est déposée sur une couche de bioxyde de silicium formée sur une plaquette de silicium comme support. La pellicule d'aluminium est masquée par une réserve photosensible et ensuite attaquée dans un plasma chloré de manière à former une électrode ou un dessin conducteur. Les pellicules d'aluminium attaquées de cette manière souffrent d'une perte de fidélité d'image due à une micro-corrosion de la pellicule qui se produit en un court laps de temps après exposition de la pellicule à l'air. On pense qu'il y a deux mécanismes par lesquels cette micro- corrosion se produit. Selon un mécanisme, du chlore est absorbé par la réserve photosensible durant l'opération d'attaque et forme des composés chlorés. Ces composés, quand ils sont mis en contact avec de l'air humide, libèrent de l'acide chlorhydrique libre qui attaque alors les sur- faces d'aluminium exposées par l'attaque. Selon un deuxième mécanisme peut-être plus préju- diciable, des chlorures d'aluminium formés dans les condi- tions de pression réduite de l'attaque réagissent avec l'humidité contenue dans l'air pour produire de l'acide chlorhydrique qui attaque la pellicule d'aluminium restante. La micro-corrosion de la pellicule d'aluminium par les mécanismes décrits ci-dessus entraîne des discontinuités dans le dessin conducteur et en conséquence a un effet défavorable sur le rendement en produit. Les tentatives antérieures en vue de résoudre le problème décrit ci-dessus n'ont pas été complètement cou- ronnées de succès. Selon un procédé essayé à cet effet, on trempe la plaquette entière de semi-conducteur dans de l'eau -2- immédiatement après l'attaque par le plasma chloré. Le but du procédé est de diluer suffisamment l'acide chlorhydrique libre pour empêcher une corrosion. Ce procédé n'est pas satisfaisant parce que seulement des périodes extrêmement courtes d'exposition à l'air sont nécessaires pour causer une corrosion de la pellicule d'aluminium. Ainsi, il est pratiquement impossible d'enlever la plaquette attaquée par plasma de la pression réduite de la chambre d'attaque pour la plonger dans un bain d'eau approprié en un laps de temps suffisamment court pour empêcher la corrosion. Selon un deuxième procédé visant à résoudre le problème, la couche de réserve photosensible est enlevée de la pellicule d'aluminium après la fin de l'attaque et avant que la plaquette ne soit enlevée de la chambre d'attaque. Le but de ce procédé est d'éliminer le chlore et les composés du chlore absorbés et ainsi d'empêcher la formation d'acide chlorhydrique libre. Non seulement ce procédé n'est qu'une solution partielle au problème puisque de l'acide chlorhydrique continue à être formé par des réactions du chlorure d'aluminium, mais encore il expose la surface de la pellicule d'aluminium. L'exposition de la pellicule d'aluminium interdit l'utilisation de certaines étapes de traitement ultérieur. Par exemple, des techniques d'attaque chimique par voie humide utilisées après l'attaque par plasma ne pourraient plus être employées. Selon un autre procédé encore, décrit dans le brevet des E.U.A. No 4 073 669, jusqu'à quinze pour cent en volume d'ammoniac est inclus dans le plasma chloré utilisé pour l'attaque. L'ammoniac empêche la formation d'acide chlorhydrique en se combinant avec le chlore libre présent dans l'atmosphère d'attaque. Selon la présente invention, l'attaque par le plasma chloré de la pellicule d'aluminium est suivie immé- diatement d'une exposition de la pellicule d'aluminium attaquée à un plasma de passivation fluoré avant son -3- exposition à l'air. L'exposition au plasma fluoré de la pellicule d'aluminium attaquée empêche la corrosion posté- rieure à l'attaque. L'application de la présente invention à l'attaque par plasma de pellicules d'aluminium et d'alliages d'alumi- nium a des avantages importants par rapport aux procédés de la technique antérieure décrits cidessus. Par exemple, l'étape de passivation peut facilement être incorporée dans la séquence opératoire automatique de l'équipement d'attaque par plasma et ne représente donc pas un accrois- sement de la complexité de l'opération. De plus, grâce à l'utilisation du plasma fluoré de passivation, il n'est plus nécessaire d'éliminer la réserve photosensible du dispositif semi-conducteur. Cela réduit notablement la durée totale de traitement de la plaquette. De plus, comme la réserve photo- sensible n'est pas enlevée, le procédé permet d'effectuer ensuite une attaque chimique par voie humide avantageuse ou nécessaire. En outre, le plasma fluoré joue deux rôles: non seulement il passive l'aluminium--mais encore il enlève le silicium qui peut avoir été laissé lors de l'attaque d'alliages aluminium-silicium. Un autre avantage encore est qu'en éliminant la possibilité de corrosion postérieure à l'attaque, on n'a pas besoin de prendre d'autres précau- tions après l'attaque pour assurer la fidélité des images. Une étape typique dans la fabrication de dispositifs a saem-conducteur est la formation d'un dessin conducteur en attaquant une couche mince d'aluminium ou d'alliage d'alumi- nium qui couvre une couche sous-jacente du dispositif è seni- conducteur. La couche sous-jacente peut être du bioxyde de silicium ou du nitrure de silicium. Le dessin conducteur à former par attaque de la pellicule d'aluminium est défini par une couche de réserve photosensible formée sur la pel- licule d'aluminium de manière que seulement les régions non masquées par la réserve photosensible soient attaquées. Pour des résultats satisfaisants, il est nécessaire que l'attaque -4- se poursuive jusqu'à l'interface entre la couche d'aluminium et la couche sous-jacente sans affouillement excessif de la couche d'aluminium. L'attaque par plasma chloré donne ce résultat. Dans un procédé classique d'attaque d'aluminium, un gaz d'attaque chloré approprié, comme du tétrachlorure de carbone, est introduit dans une chambre à réaction qui contient le dispositif à seai-conducteur. La chambre à réaction est maintenue à une basse pression désirée par une pompe à vide mécanique qui met la chambre sous vide. Un plasma chloré est produit dans la chambre à réaction par application d'un courant hautefréquence à des électrodes montées dans la chambre. Des puissances de 10 à 500 watts sont typiques. L'attaque de la pellicule d'aluminium par le plasma chloré commence quand on applique le courant haute-fréquence. Selon la présente invention, on évacue le plasma chloré de la chambre à réaction juste après l'attaque par plasma chloré de la pellicule d'aluminium et on introduit un gaz fluoré dans la chambre. On applique des courants haute-fréquence appropriés de manière à produire un plasma fluoré de passivation. Le vide n'est pas rompu entre l'étape d'attaque et l'exposition du dispositif à semi-conducteur au plasma fluoré de passivation. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de la pré- sente invention, le gaz fluoré introduit dans la chambre à réaction après l'attaque par plasma chloré est de l'hexa- fluorure de soufre, SF6. On introduit le SF6 de manière à produire une pression d'environ 200 millitorrs. La chambre à réaction est maintenue à la température ambiante, c'est- à-dire à environ 200C. L'intensité du courant haute- fréquence est d'environ 0,5 A. Des essais ont montré que l'exposition de la pellicule d'aluminium au plasma fluoré pendant environ 1,5 minute produit des résultats satis- faisants. Toutefois, ce laps de temps ne limite nullement -5- l'invention que l'on peut mettre en oeuvre en utilisant des durées d'exposition tant plus longues que plus courtes que 1,5 minute. Exemple Dans une expérience de laboratoire, on a étudié quatre échantillons d'essai. Ces échantillons contenaient un alliage aluminium-silicium (1,5% de silicium) de 8000 A d'épaisseur ayant été déposé par bombardement sur une couche de bioxyde de silicium. Des portions de ces échantillons étaient masquées par une réserve photosensible de 15 000 A d'épaisseur. Le dessin pour l'essai était constitué de lignes de 3,0 microns de largeur. Chacun de ces échantillons a été attaqué séparément dans un plasma de gaz contenant du tétrachlorure de carbone, du chlore gazeux et de l'azote pendant un laps de temps suffisant pour enlever la pellicule non masquée d'aluminium-silicium. Les étapes de traitement effectuées après l'attaque ont été différentes pour chacun des quatre échantillons comme indiqué dans le Tableau 1. Tableau 1 Cas Etapes effectuées après l'attaque par plasma A Exposition à l'air (pas de plasma après l'attaque). B Exposition à un plasma fluoré de passivation pendant 1,5 minute. C Exposition à un plasma fluoré de passivation pendant 5,0 minutes. D Exposition à un plasma d'azote pendant 5,0 minutes. Tous les échantillons ont été exposés à l'air pendant une période de 20 heures après la fin de l'étape indiquée ci-dessus. On a effectué ensuite des observations visuelles à l'aide d'un microscope optique de forte puis- sance. Les échantillons des cas A et D ont montré qu'une micro-corrosion s'est produite et que le problème n'a pas été résolu par l'exposition après l'attaque au plasma d'azote non réactif (cas D). Les échantillons des cas B et C, c'est-à-dire les échantillons exposés au plasma fluoré, 6- ne présentaient pas de signes de micro-corrosion. L'enlè- vement ultérieur de la réserve photosensible des échan- tillons B et C a indiqué que la fidélité de l'image des lignes d'aluminium-silicium de 3,0 microns de largeur avait été maintenue. -7- REVENDICATIONS 1. Procédé pour empêcher la corrosion après attaque d'une pellicule d'aluminium ou d'alliage d'alu- minium ayant été attaquée en utilisant un plasma chloré, caractérisé en ce qu'on expose la pellicule attaquée à un plasma fluoré. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plasma fluoré est de l'hexafluorure de soufre. 3. Procédé pour empêcher la corrosion après attaque d'une pellicule d'aluminium ou d'alliage d'alu- minium ayant été attaquée dans une chambre à réaction con- tenant un plasma chloré, caractérisé en ce que: a) on évacue le plasma chloré de la chambre à réaction; b) tout en maintenant une dépression dans la chambre à réaction, on introduit un gaz fluoré dans la chambre; c) on applique dans la chambre un courant haute- fréquence approprié de manière à produire un plasma fluoré pour passivation de la pellicule d'aluminium attaquée. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gaz fluoré comprend de l'hexafluorure de soufre. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gaz fluoré est de l'hexafluorure de soufre. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on introduit l'hexafluorure de soufre dans la chambre à réaction de manière à produire dans la chambre une pres- sion d'environ 200 millitorrs. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre est à la température ambiante. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre à réaction est maintenue à 20'C environ. -8- 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le courant haute-fréquence appliqué dans la chambre à réaction pour la passivation par plasma fluoré est d'une intensité d'environ 0,5 A. 10. Procédé selon la revendication 9-, caractérisé en ce que la pellicule d'aluminium est exposée à l'hexa- fluorure de soufre pendant environ 1,5 minute.