Brevet FR2486715A1 — publié le 19820115

"Procédé de réalisation d'un dispositif semiconducteur." L'invention concerne un procédé de réalisation d'un dispositif semiconducteur, suivant lequel on soumet une couche élaborée sur un substrat et localement recouverte d'une couche de laque organique, à une attaque chimique con- sistant à mettre la couche en contact avec des composants d'un plasma qui est formé dans un mélange gazeux contenant un composé halogéné et un composé d'oxygène. Dans ces con- ditions, la couche peut être mise en contact uniquement avec des composants électriquement non chargés du plasma - comme par exemple dans les réacteurs tunnel usuels -, mais aussi avec un mélange de composés électriquement chargés et non chargés du plasma - comme par exemple dans les réac- teurs planaires usuels. Un tel procédé convient particulièrement par exemple pour la fabrication de dispositifs semiconducteurs, dans laquelle pour l'élaboration de pistes conductrices de l'é- lectricité sur un substrat, on recouvre entièrement ledit substrat d'une couche conductrice en métal ou en Si poly- cristallin, dont on recouvre certaines zones d'une couche de laque organique. Ensuite, les zones non recouvertes peu- vent être éliminées par la mise en oeuvre du procédé décrit dans le préambule, après quoi les zones restantes de la couche conductrice forment les pistes conductrices voulues. Pour permettre de réaliser dans la pratique une fine confi- guration de pistes conductrices, il est entre autres d'une importance primordiale que la couche conductrice, mesu- rée sur le substrat, soit uniformément éliminée et qu'en même temps, la couche de laque organique ne soit pas trop fortement attaquée. La demande de brevet japonaise n0 KOKAI 53-14571 pré- conise un procédé du genre décrit dans le préambule, sui- vant lequel on soumet une couche élaborée sur un substrat et localement recouverte d'une couche de laque organique, à une attaque chimique consistant à mettre la couche en contact avec des composants d'un plasma qui est formé dans un mélange gazeux contenant du CF4 comme composé halogéné et du C02 comme composé d'oxygène. Un inconvénient du procédé connu est que, pour permettre une élimination suffisamment uniforme d'une couche conduc- trice de métal ou de Si polycristallin, le mélange gazeux de CF4/C02 dans lequel est formé le plasma, doit contenir une quantité de C02 relativement grande. Il s'ensuit ce- pendant que sous l'effet des composants du plasma, il se produit une attaque relativement forte d'une couche de la- que organique qui recouvre localement la couche conductri- ce. Voilà pourquoi il faut pratiquer une couche de laque relativement épaisse et, par conséquent, une configuration relativement grossière de pistes conductrices. L'invention vise entre autres à obvier auxdits incon- vénients et à cet effet un procédé conforme à l'invention et appartenant au genre décrit dans le préambule est remar- quable en ce qu'on additionne 1 à 15 % en volume de CO au mélange gazeux. L'addition de seule une faible quantité de CO au mélange gazeux o est formé le plasma, n'a de con- séquences fâcheuses ni pour la vitesse à laquelle la couche conductrice est éliminée par les composants de plasma, ni pour l'uniformité de cette élimination, alors que la vites- se à laquelle s'élimine la laque organique est divisée à peu près par dix. Ceci fait que la couche de laque organi- que peut être relativement mince et que par conséquent, on peut pratiquer une configuration relativement fine de pistes conductrices. Dans un mode de réalisation préférentiel du procédé conforme à l'invention, le mélange gazeux o est formé le plasma contient en plus de l'addition de CO, du CF4 comme composé halogéné et un composé du groupe 02' Co2 et NO com- me composés d'oxygène. Cela permet d'éliminer le silicium polycristallin environ cinquante fois plus vite que la laque organique, alors que mesurées sur un substrat de l'ordre de 100 cm2, il ne se produit pas de différences de vitesses d'attaque supérieures à environ 10 %-de la plus grande vitesse d'attaque mesurée à cette surface. L'addi- tion de NO comme composé d'oxygène présente en outre l'a- vantage que l'addition d'air - jusqu'à environ 2,5 % en volume - n'affecte pas les vitesses d'attaque effectives mesurées sur la surface du substrat, et cela contrairement aux plasmas formés dans des mélanges auxquels on a ajouté du C02 comme composé d'oxygène. De ce fait, ce mélange permet de rendre les opérations relativement faciles, même avec des appareils qui ne sont pas tout à fait exempts de fuites. La description suivante, en regariddu dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre comment l'invention se réalise. Les figures l à 5 représentent schématiquement et en coupe transversale différentes étapes successives de réa- lisation d'une partie d'un dispositif semiconducteur, se- lon le procédé conforme à l'invention. La figure 6 représente des vitesses d'attaque du sili- cium polycristallin. La figure 7 représente les différences de vitesses d'attaque du silicium polycristallin, mesurées sur le substrat. La figure 8 représente desrapports entre les vitesses d'attaque du silicium polycristallin et de la laque photo- sensible, rapports obtenus lors d'attaqueschimiques effec- tuées au moyen de composants de plasmas formés dans des mélanges de CF4/02/NO et - comparativement - dans des mé- langes de CF4/02 pour des quantités variables de 2' de NO ou de C02. Les figures 1 à 5 représentent schématiquement diffé- rentes étapes successives de réalisation d'un transistor à effet de champ, o l'on part d'un substrat de Si 1 de type N qui de manière usuelle, à l'aide de régions 2 de SiO2 d'une épaisseur voisine de 1000 nm - dites aussi oxy- de de champ - est divisé en des champs isolés les uns par rapport aux autres (figure 1). Pour la clarté du dessin, on n'a représenté-qu'un seul de ces champs, mais dans la pratique, un substrat de Si comportera un très grand nombre de ces champs. Après la réalisation de l'oxyde de champ 2, on recou- vre le substrat-de Si 1 d'une mince couche d'oxyde 3 dite de grille, d'une épaisseur de l'ordre de 10 nm et, dans le cadre de la formation d'une piste conductrice servant d'é- lectrode de grille, on recouvre l'ensemble de manière usuel- le d'une couche de métal ou de Si polycristallin 4 ainsi que d'une couche de laque organique 5. Dans ces conditions, la couche de laque 5 sert en outre à définir l'emplacement de la grille du transistor à effet de champ (figure 2). Ensuite, on procède à l'élimination des parties de la couche de Si polycristallin 4 qui ne sont pas recouvertes de la couche de laque 5, en mettant en oeuvre un procédé qui est décrit dans la suite de cet exposé. Après avoir éliminé également, de façon usuelle, les parties ainsi dé- couvertes de la couche de SiO2 3, on forme de manière usuel- le, par implantation d'ions B, des régions de Si 6 et 7 de type P dans les parties ainsi découvertes du substrat de Si 1, régions qui serviront par la suite de source et de drain du transistor (figure 3). Après avoir éliminé aussi la couche de laque 5, on re- couvre l'ensemble de manière usuelle d'une couche isolante de Sio2 8, dans laquelle de manière usuelle, à l'aide d'une couche de masquage de laque photosensible 9, on pratique des fenêtres 10 dans le cadre de la formation des contacts des régions de Si 6 et 7 de type P (figure 4). Après avoir pratiqué les fenêtres 10, on élimine de manière usuelle la couche de masquage 9, et dans le cadre de la réalisation des pistes conductrices servant d'élec- trodes de source et de drain, on recouvre l'ensemble à nouveau d'une couche conductrice de métal ou de Si poly- cristallin 11. De manière usuelle, on recouvre des parties de cette couche d'une couche de laque organique 12, après quoi on élimine également les parties non recouvertes par 248671,5 la mise en oeuvre d'un procédé décrit dans la suite de cet exposé. Dans le cadre de la réalisation de pistes conductrices de l'électricité, on procède à l'élimination des couches conductrices 4 et 11 élaborées sur le substrat de Si 1 et localement recouvertes d'une couche de laque organique 5 et 13, en mettant ces couches 4 et 11 en contact avec des composants d'un plasma qui est formé dans un mélange gazeux contenant un composé halogéné et un composé d'oxygène. Con- formément à l'invention on additionne en outre 1 à 15 % en volume de CO à ce mélange gazeux. Cette addition n'influen- ce guère la vitesse et l'uniformité de l'élimination de la couche conductrice 4 ou 11, alors qu'elle divise par dix la vitesse à laquelle s'élimine la couche de laque organique 5 ou 12. Ceci fait que la couche de laque 5 ou 12 peut être relativement mince et que par conséquent, on peut pratiquer une configuration relativement fine de pistes conductrices. Dans les exemples de réalisation décrits ci-après, on a fait subir, dans un réacteur d'attaque au plasma, des attaques chimiques à des plaques de Si d'un diamètre d'en- viron 100 mm qui étaient recouvertes de couches de Mo ou de Si polycristallin, d'une épaisseur de 250 à 500 nm, éla- borées sur une couche sous-jacente de SiO2. Les parties qui ne devaient pas être attaquées, étaient protégées par une couche de laque organique d'une épaisseur de 1000 à 1500 nm. Les plaques ainsi élaborées ont été mises en con- tact, à une température de substrat de l'ordre de 1250C, avec un plasma d'attaque engendré dans le réacteur à une fréquence de 13,56 MHz, pour une puissance de l'ordre de 150 W et un débit gazeux de 100 à 300 SCC/mn. EXEMPLE I La figure 6 représente la vitesse d'attaque R, en nm/mn, à laquelle le silicium polycristallin est éliminé sous l'effet de composants non chargés d'un plasma formé dans des mélanges gazeux de CF4 et de 0n, de CF4 et de NO ayant une pression totale de l'ordre de 50 Pa et - comparative- ment - dans des mélanges gazeux de CF4 et de C02 ayant une pression totale de l'ordre de 50 Pa, en fonction de la quantité, en % en volume, de 2' de NO ou de C02 addition- née au mélange gazeux. Les épreuves ont été effectuées dans un réacteur tunnel, dans la phase dite "de post-incan- descence" desdits plasmas. La figure 7 représente les différences maximales de vitesses d'attaque mesurées sur la plaque de Si, et expri- mées en % de la vitesse d'attaque maximale mesurée sur la plaque de Si, c'est-à-dire "l'inhomogénéité" I, lors d'at- taques chimiques faites aux composants non chargés d'un plasma formé dans des mélanges gazeux de CF4 et de 02# de CF4 et de NO - comparativement dans des mélanges gazeux de CF4 et de C02 en fonction de la quantité, en % en volume, de 02' de NO ou de CO additionnée au mélange gazeux. La figure 8 représente le rapport entre les vitesses d'attaque du Si polycristallin et de la laque organique, rapport dit "sélectivité" S, lors d'attaques chimiques fai- tes aux composants non chargés de plasmas formés dans des mélanges gazeux de CF4 et de 2' de CF4 et de NO et - com- parativement - dans des mélanges gazeux de CF4 et de C02, en fonction de la quantité, en % en volume de 02' de NO ou de C02 additionnée au mélange gazeux. Pour permettre l'emploi de ces mélanges gazeux dans la pratique, il importe que l'inhomogénéité I soit inférieure à environ 10 %, c'est-àdire qu'on utilise de préférence des mélanges gazeux auxquels on a additionné, en volume, au moins 20 % de O2 ou au moins 25 % de C02 ou de NO. Dans ces cas, - surtout si du 2 est additionné au-mélange ga- zeux - la sélectivité S est faible, c'est-à-dire que l'at- taque de la laque organique est relativement forte. Si l'on additionne une faible quantité de CO au mélange ga- zeux, les caractéristiques des figures 6 et 7 ne changeront guère, alors que les valeurs d'échelle le long de l'axe vertical de la figure 8, doivent être divisées par dix. En effet, l'attaque de la laque photosensible est devenue dix fois plus faible. Dans un mélange de 65 % en volume de 24867 1 5 CF4 et de 35 % en volume de C02 la vitesse d'attaque du si- licium polycristallin est de 40 nm/mn et celle de la laque photosensible est de 60 nm/mn. Dans un mélange de 62 % en volume de CF4, de 33 % en volume de C02 et de 5 % en volume de CO la vitesse d'attaque du Si polycristallin est de 40 nm/mn alors que la vitesse d'attaque de la laque photosen- sible n'est que de 6 nm/mn. Si dans ces mélanges gazeux, on remplace le C02 par du No, il se trouve que dans les deux cas, la vitesse d'attaque du Si polycristallin est de 80 nm/ mn et de la laque photosensible de 70 nm/mn ou 7 nm/mn. Les mélanges de CF4/NO présentent l'avantage supplémentaire qu'en cas d'addition d'air - jusqu'à environ 2,5 % en vo- lume - au mélange gazeux, le plasma formé dans le mélange gazeux reste homogène, ce qui n'est pas le cas par exemple pour les mélanges de CF4/C02. Ceci fait que dans la prati- que, l'emploi de mélanges de CF4/NO est relativement facile parce que de faibles infiltrations d'air dans le réacteur d'attaque chimique n'influence pas le processus d'attaque. EXEMPLE II Des composants d'un plasma qui est formé dans un mélan- ge gazeux de CF4, de NO et de CO contenant environ 25 % en volume de NO et environ 5 % en volume de CO permettent d'éliminer le Mo à une vitesse de 1,75 yum/mn et d'éliminer la laque organique à une vitesse de 10 nm/mn. EXEMPLE III Des composants d'un plasma qui est formé dans un mélan- ge gazeux de SF6, de NO et de CO contenant environ 35 % en volume de NO et 5 % en volume de CO permet.d'éliminer le Si polycristallin à une vitesse de 100 nm/mn,-alors qu'on ne peut constater aucune-attaque de la laque organique. EXEMPLE IV Des composants d'un plasma qui est formé dans un mélan- ge gazeux de CF3Cl, de NO et de CO contenant environ 45 % en volume de NO et environ 5 % en volume de CO permet d'é- liminer le Si polycristallin à une vitesse de 50 nm/mn, alors qu'on ne peut constater aucune attaque de la laque organique. REVENDI CAT IONS 1.- Procédé de réalisation d'un dispositif semiconduc- teur, suivant lequel on fait subir à une couche élaborée sur un substrat et localement recouverte d'une couche de laque organique, une attaque chimique consistant à mettre la couche en contact avec des composantsd'un plasma qui est formé dans un mélange gazeux contenant un composé halogéné et un composé d'oxygène, caractérisé en ce qu'on additionne 1 à 15 % en volume de CO au mélange gazeux. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange gazeux o est formé le plasma contient du CF4 comme composé halogéné, un composé du groupe 21 Co2 et NO comme composé d'oxygène. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange gazeux o est formé le plasma contient du SF 6 comme composé halogéné, un composé du groupe 02, Co et NO comme composé d'oxygène.