Brevet FR2496988A1 — publié le 19820625

L'invention concerne des dispositifs électroniques en couche mince et leur fabrication. Beaucoup de matériaux ont été utilisés comme diélectri- ques dans les dispositifs et circuits électroniques. Pour dé- velopper l'électronique et l'assemblage de micro-circuits et, en particulier, dans le programme de circuits intégrés très rapides (VHSIC), il faut interposer entre les couches un film diélectrique ayant une rigidité diélectrique élevée et une constante diélectrique faible, qui soit compatible avec les procédés en couche mince et qui se prête à un photo-modelage. Le matériau doit pouvoir être déposé sans trou, être résis- tant aux cassures, assurer un bon recouvrement de gradins et donner lieu à de faibles frais de dépôt. On doit pouvoir dé- poser le matériau à des températures basses. Un but de la pré- sente invention est de fournir un dispositif ou circuit élec- tronique en couche mince comportant un matériau diélectrique amélioré utilisé comme diélectrique entre couches. Selon l'invention, un dispositif semi-conducteur à plu- sieurs couches comprenant un substrat, une zone conductrice déposée sur une surface de substrat, et une couche diélectri- que déposée sur la zone conductrice, est caractérisé en ce que la couche diélectrique est formée d'éthane polymérisé par plasma (PPE). On va maintenant décrire un mode de réalisation de l'in- vention, à titre d'exemple non limitatif, appliqué à un dis- positif ou assemblage électronique à plusieurs films en cou- che mince. L'assemblage à plusieurs films comprend un substrat par exemple en silicium ou en céramique, de5premières voies con- ductrices déposées sur la surface du substrat, une couche min- ce diélectrique d'éthane polymérisé par plasma (PPE)placée sur les premières voies conductrices et la surface du subs- trat, des secondes voies conductrices placées sur la couche de PPE, et d'autres couches si clestnécessaire. Un assemblage de haute densité et de grande fiabilité nécessite des diélec- 2 2496988 triques en couche mince ayant une rigidité diélectrique éle- vée et une faible constante diélectrique, qui donnent des dé- pôts sans trous, qui soient résistants aux cassures, qui as- surent un bon recouvrement de gradins avec un faible coût de dépôt, et qui puissent être traités à de basses tempéra- tures. Le matériau PPE est chimiquement inerte, il a des pro- priétés mécaniques excellentes et une faible constante dié- lectrique. On dépose le matériau PPE sur un substrat en fai- sant passer de la vapeur d'éthane à travers un plasma produit par une décharge de courant en haute-fréquence. On peut agir sur les propriétés du matériau PPE en changeant les conditions de dépôt. Le tableau ci-dessous résume les résultats de fabri- cation de condensateurs de contrôle avec une couche mince de PPE sur de la céramique ou du silicium. On notera par exemple que la constante diélectrique du PPE sur céramique est d'en- viron 1,6 à 10 KHz et que celle du PPE sur silicium est de 1,85., les deux valeurs correspondant à une faible constante diélectrique. Les propriétés de faible constante diélectrique et de bonne tension de claquage permettent d'utiliser des cou- ches très minces de PPE. La faible constante diélectrique si- gnifie un faible effet capacitif entre les couches métalliques et améliore donc la vitesse du dispositif. Le fait que le ma- tériau PPE conserve une rigidité diélectrique élevée après ex- position pendant une semaine à une humidité élevée garantie une fiabilité à long terme. 3 2496988 TABLEAU: Propriétés diélectriques de l'éthane polymérisé par plasma (PPE) : Paramètres: PPE ::sur A1203 : sur Si :: : 1 : épaisseur ( m): 2,4: 2,8: :: 80 : coefficient de dissipation: 0,078: 0, 15 : -ili:Il courant deafuite (A: 3xlO: 3 x 10i : courant de fuite après 1 se-: : maine àa température ambian-: : te et avec 90% d'humidité re-: 1 : lative (amp): 3 xlO-1 à : :: 800V : constante diélectrique: 1,58: 1,85: 1 6 6 tension de claquage (v/cm): >10 >10: courant avant claquage ( A) * 3 x 1011 * 3 x 101 : tension pour laquelle le cou-: : rant de fuite dépasse le seui: : (V): 900 1000 *. *. . e 4 2496988 REVENDICATIONS 1. Dispositif semi-conducteur à plusieurs couches comprenant un substrat, une zone conductrice déposée sur une surface du substrat, et une couche diélectrique déposée sur la zone conductrice, caractérisé en ce que la couche diélec- trique est formée d'éthane polymérisé par plasma. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le substrat est formé de céramique, d'alumine (A1203) ou de silicium. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins une autre zone conductrice est déposée sur une surface de la couche d'étha- ne polymérisé par plasma. 4. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la constante diélectrique de l'éthane polyméri- sé par plasma est inférieure à 2, et de préférence égale à 1,6 environ. 5. Procédé de fabrication d'un dispositif semi-con- ducteur à plusieurs couches dans lequel une couche conductri- ce est déposée sur un substrat et une couche diélectrique est déposée sur une surface de la couche conductrice, procédé caractérisé en ce que la couche diélectrique est formée par polymérisation par plasma d'éthane monomère.