Brevet FR2492847A1 — publié le 19820430

La présente invention est relative au procédé de dépôt chimique en phase vapeur. Le procédé de dépôt chimique en phase vapeur consiste à obtenir une pelli- cule d'une matière à partir de la vapeur de celle-ci par réaction chimique sur un substrat. Le procédé convient particulièrement pour former des pellicules de SiO2, de Si3N4et de Si par dépôt chimique en phase vapeur (dénommé ci-après CVD). Lorsque l'on forme un dispositif à semiconduc- teurs, tel qu'un transistor ou un circuit intégré, des connexions de plus ou moins fortes épaisseurs sont ré- parties d'une manière inégale sur le substrat semicon- ducteur, sur la face plus ou moins plane de laquelle on forme par réaction chimique en phase vapeur la pelli- cule d'oxyde, telle qu'une pellicule de SiO2, ou la pelli- cule de nitrure, telle qu'une pellicule de Si 3N4* Sui- vant le procédé classique, pour faire se dérouler la réaction chimique mentionnée ci-dessus, on fait croître la couche sur le substrat en le chauffant sous la pres- Sion atmosphérique ou sous des pressions inférieures à la pression atmosphérique. Mais, effectuer la réaction chimique sous la pression atmosphérique ou sous une pression inférieure à la pression atmosphérique fait qu'il ne se forme pas d'une manière efficace une pellicule sur une faible portion inégalement plane du substrat, en sorte que celui-ci n'est pas recouvert d'une manière suffisante. En outre, il se produit des variations d'épaisseur de la pellicule déposée sur la portion plate du substrat, ces variations étant plus importantes lorsque l'on opère sous dépression que lorsque l'on opère à la pres- sion atmosphérique. Or, on a maintenant trouvé que l'on peut pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus en effectuant le dépôt chimique en phase vapeur sous une pression supérieure à 1 bar, de préférence à une pres- 2 2492847 sion comprise entre 2 et 10 bar. Les figures la et lb illustrent un procédé classique de dépôt chimique en phase vapeur les figures 2a et 2b illustrent le procédé de dépôt chimique en phase vapeur suivant l'inven- tion; et la figure 3 représente un dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention. Dans le procédé de dépôt chimique en phase vapeur, l'épaisseur de la couche limite qui est for- mée sur le substrat au moment de la réaction a une influence sur le pouvoir couvrant de la pellicule déposée, comme cela est indiqué à la figure 1. Quand on effectue une réaction chimique en phase vapeur sur le substrat 1 ayant une cavité 2 et pouvant provenir d'une gravure sousjacente telle que représentée à la figure la, et si l'on opère sous pression réduite, il se forme une couche 3 limite ayant une épaisseur tl entre le gaz de réaction et le substrat 1. La couche 3 limite emplit la cavité 2, de sorte que le gaz de réaction ne peut y pénétrer. La pellicule qui est for- mée par difffusion dans la couche limite ne donne qu'un revêtement insuffisant ou incomplet dans la cavité 2 en particulier, comme le montre la figure lb. En re- vanche, si, selon l'invention, on effectue une réaction chimique en phase vapeur sous une pression supérieure à 1 bar, de préférence de 2 à 10 bar, la couche limite 3' n'a plus que l'épaisseur t2, telle que représentée à la figure 2a et qui est inférieure à tl, et le gaz de réaction peut pénétrer en quantité suffisante dans la cavité 2, de sorte que, comme représenté à la figure 2b, il se forme une pellicule 4' qui recouvre suffisam- ment l'intérieur de la cavité 2 ou qui la comble. L'é- paisseur de cette couche limite est inversement propor- tionnellle à la pression, c'est-à-dire que la couche limite est d'autant plus mince que la pression est plus élevée. Aussi, le gaz de réaction pénètre-t-il dans la cavité 2, sans en être-empêché par la couche limite et il se-forme à grande vitesse une pellicule uniforme par diffusion dans la couche limite. L'invention a donc pour objectif de fournir un procédé pour effectuer le dépôt chimique en phase vapeur en donnant un pouvoir couvrant suffisant. Le procédé consiste essentiellement à effectuer la réac- tion de dépôt en phase vapeur en opérant sous une pression supérieure à 1 bar, de préférence sous une pression de 2 à 10 bar. La figure 3 représente un dispositif pour effectuer le dépôt chimique en phase vapeur suivant l'invention. 11 est un couvercle en verre de quartz transparent. 12 est un support en quartz pouvant tour- ner autour d'un axe de révolution. 13 est une pastille de silicium placée sur le support en quartz. 14 est un bloc de chauffage destiné à chauffer le support en quartz 12. 17 est un-fond en acier inoxydable qui délimite la chambre réactionnelle 11' avec le couvercle 11. On introduit par le couvercle il traversé par une embouchure supérieure, et par l'intermédiaire de débit- mètres 15a, 15b et 15c et de dispositifs 16a, 16b et 16c de régulation de la pression, du SiH4, de l'O2 et du N2, respectivement à des pressions de 1 bar, 1 bar et 8 bar, en maintenant dans la chambre réactionnelle il' la pression à 10 bar environ. Ensuite, en chauffant le gaz à l'aide du bloc de chauffage 14 jusqu'à 400'C, on forme, par dépôt chimique en phase vapeur, une pelli- cule de SiO2 sur la surface de la pastille de Si suivant la réaction chimique SiH4 + 202) Sio2 + 2H20. Une partie du gaz de réaction est évacuée par un con- duit 18 d'évacuation sur lequel est monté un dispositif 19 de régulation de la pression. 4 2492847 Suivant l'invention, on obtient par dépôt chimique en phase vapeur une pellicule ayant-un pou- voir couvrant suffisant, même dans les parties étroites et concaves de la pastille de silicium. Dans le cas o l'on souhaite former un dépôt de Si N, on remplace le 02 par du NH à une pression de 1 bar. Quant aux températures de chauffage du bloc 14, elles peuvent se situer entre 1500C et 8000C. Suivant une variante, après avoir effectué le dépôt chimique en phase vapeur sous une pression élevée, on effectue un dépôt chimique en phase vapeur sous pression normale ou sous pression réduite.-C'est ainsi qu'on forme d'abord une pellicule par dépôt chimique en phase vapeur sur les parties faiblement inégales de la pastille, en opérant à pression élevée et en obtenant un pouvoir couvrant suffisant. Ensuite, on forme une pellicule obtenue par dépôt chimique en phase vapeur sur la pastille ou entre les pastilles en opérant sous pression normale ou sous pression réduite. 2492847 REVENDICATIONS 1. Procédé de dépôt chimique en phase vapeur, notamment d'un dépôt de Sio2 ou de Si3N4, sur une pas- tille de silicium, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer la réaction chimique sous une pression supé- rieure à 1 bar, de préférence sous une pression de 2 à 10 bar. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer un dépôt chimique en phase vapeur sous la pression atmosphérique ou sous une pression inférieure à la pression atmosphé- rique, après avoir effectué le dépôt chimique en phase vapeur sous une pression supérieure à 1 bar, de préfé- rence sous une pression de 2 à 10 bar.