Brevet FR2528232A1 — publié le 19831209

STRUCTURE DE CONTACT SUR UNE ZONE SEMICONDUCTRICE SUPERFICIELLE FORTEMENT DOPEE ET PROCEDE DE FABRICATION. La présente invention concerne le domaine des composants semiconducteurs et, plus particulièrement, des composants semiconducteurs discrets de moyenne et forte puissance. Elle trouve notamment une application à la formation des métallisations d'émetteurs dans les transistors de moyenne et forte puissance dans lesquels ces émetteurs sont digités, c'est-àdire constitués de doigts allongés espacés les uns des autres et séparés par des doigts de base. La figure 1 représente une vue partielle en coupe et en perspective d'un transistor à émetteur digité, cette vue étant sehematique. Ce transistor comprend des couches de collecteur 1 et 2, de type Nt et N, et une couche de base 3 de type P, dans laquelle sont formées, généralement par diffusion, des zones d'émetteur 4 de type N+ ayant la forme de doigts allongés. Entre les doigts d'émetteur 4 on trouve éventuellement des doigts de base 5 constitués de zones de type P à niveau de dopage plus élevé que le niveau de dopage de la couche 3 de façon à favoriser ltohmicité des contacts. Audessus des diffusions d'émetteur 4, se trouvent des métallisations d'émetteur 6 et, entre ces métallisations d'émetteur, se trouvent des métallisations de base 7.La face inférieure est revêtue d'une métallisation de collec- teur 8. La face supérieure de la plaquette, en dehors des zones de contact avec les métallisations, est protégée par une couche d'oxyde de silicium 9 (Si02). Si l'on considère uniquement les doigts d'émetteur, ceux-ci sont formés en ménageant des ouvertures dans la couche d'oxyde 9 et en effectuant les diffusions 4 à travers ces ouvertures. Après cela, un nettoyage superficiel est effectué en laissant demeurer le masque d'oxyde 9, puis les métallisations 6 sont formées (dépôt uniforme et découpe selon le profil souhaité). Ainsi, la largeur de la métallisation d'émetteur 6 au contact de la diffusion d'émetteur 4 est identique à la largeur de l'ouverture ayant servi à définir la diffusion d'émetteur.Ce choix habituel s'explique par le fait que les métallisations d'émetteur 6 doivent véhiculer un courant relativement important et surtout rendre aussi équipotentielle que possible la surface de la métallisation d'émetteur tout au long de la diffusion d'émetteur. Pour cela, la métallisation d'émetteur doit avoir une section optimale relativement importante. Etant donné que l'on préfère déposer des couches métalliques pas trop épaisses pour des raisons technologiques, on tend à utiliser toute la largeur disponible au-dessus du doigt de diffusion d'émetteur. Les figures 2 et 3 illustrent des étapes classiques successives de formation des zones d'émetteur. Dans une première étape illustrée en figure 2, des ouvertures sont réalisées dans la couche d'oxyde 9 aux emplacements où lton souhaite réaliser les zones d'émetteur. Mais, des défauts peuvent se produire lors du masquage et de l'ouverture de la couche de silice 9 et il peut arriver que la couche de silice ne soit pas parfaitement enlevée dans l'ouverture souhaitée, par exemple parce que des points de la couche photoresistive déposée sur la couche de silice pour réaliser 11 attaque photolithographique n'ont pas été convenablement insolés (poussière sur le masque). Alors, des pions d'oxyde 10 peuvent rester en place. Comme le montre la figure 3, lors de l'étape de diffusion ultérieure, aucune diffusion n'est réalisée sous les pions d'oxyde parasites 10. On dira qu'il se présente une remontée de la couche de base à l'emplacement 11 situé sous le pion parasite 10. Pendant la diffusion, il se forme généralement une couche mince d'oxyde de silicium 12 au-dessus des zones d'émetteur. Les inconvénients de ces remontées de la couche de base vont être décrits en relation avec les figures 4A et 4B qui représentent schématiquement des étapes classiques d'ouverture de contacts et de métallisation. Dans le cas illustre en figures 4A et 4B, on cherche à réaliser au cours d'une seule étape les ouvertures destinées aux contacts de base et d'émetteur. Pour cela, on dépose une couche de résine photosensible 13 ouverte par masquage et attaque chimique aux emplacements 14 d'émetteur et 15 de base (figure 4A). Ensuite (figure 4B), on procède à une attaque chimique sélective de la silice pour enlever simultanément les zones d'oxyde épais q et d'oxyde mince 12. Au cours de cette étape, on élimine les pions d'oxyde 10 qui ont sensiblement la même épaisseur que la couche d'oxyde 9. Une métallisation est alors formée et découpée selon les configurations d'émetteur et de base choisies au-dessus notamment des zones de contact 14 et 15. La métallisation d'émetteur 6 est déposée et découpée sensiblement selon la dimension de l'ouverture 14.Il résulte de la remontée de base 11 que cette métallisation établit un court-circuit entre la zone d'émetteur et la zone de base. Le transistor présentera alors un courant de fuite émetteur/base IEBO qui peut atteindre un niveau tel qu'il doive être rebuté. Les figures SA à 5D illustrent des étapes d'ouverture de contacts et de métallisation permettant d'éviter d'éventuels courts-circuits emetteur/base. On forme d'abord (figure 5A) une première couche de résine 20 ouverte seulement aux emplacements 15 ou l'on souhaite réaliser les contacts de base. On attaque ensuite (figure 5B) les parties exposées de la couche de silice 9. Après cela figuré 5C) on forme une deuxième couche de résine 21 qui est ouverte sensiblement au-dessus des zones d'émetteur. On procède alors à une attaque chimique de durée limitée pour éliminer uniquement l'épaisseur d'oxyde correspondant à la couche 12. On peut ainsi espérer laisser partiellement en place le pion de silice 11. En ce cas, la métallisation d'émetteur 6 (figure 5D) n'est pas en contact avec la remontée de base 11. Le procédé décrit en relation avec les figures SA à 5D présente au moins deux inconvénients. D'une part, il nécessite deux étapes de photolithogravure, ce qui allonge le procédé de fabrication et le rend plus coûteux. D'autre part, son efficacité n'est pas absolue car l'attaque limitee de la couche de silice doit être précise et si le pion parasite de silice 10 a de petites dimensions, il risque d'être éliminé au cours de cette attaque. La présente invention vise à prévoir une nouvelle structure de contact sur une zone semiconductrice superficielle for tement dopée, telle par exemple qu'un doigt d'émetteur d'un transistor, permettant de pallier les inconvénients exposés précédemment des structures et procédés classiques illustrés en relation avec les figures 4A à 5D, c'est-à-dire permettant d'éviter des courts-circuits émetteur/base sans accroître indûment le nombre d'étapes de fabrication. Pour atteindre cet objet ainsi que d'autres, la présente invention prévoit une structure de contact, sur une zone semiconductrice superficielle fortement dopée formée à partir d'un premier masque, dans laquelle la métallisation est isolée de la zone semiconductrice sur la plus grande partie de la surface délimitée par le premier masque et n'est effectivement en contact avec la zone semiconductrice que dans une partie centrale de cette surface. Plus particulièrement, la présente invention vise une structure de contact entre une zone allongée à fort niveau de dopage formée à la surface d'un corps semiconducteur de type de conductivité opposé et une métallisation en forme de bande disposée au-dessus de cette zone dans laquelle la surface de la zone allongée est revêtue d'une couche isolante ouverte seulement sur une largeur petite devant la largeur de la zone et le long de la ligne médiane de cette zone. Pour réaliser la structure selon la présente invention, dans le cas d'un transistor de moyenne puissance, il est prévu de former un doigt d'émetteur par diffusion dans une ouverture allongée d'un masque de silice tout en formant sur la surface exposée une couche de silice mince devant la précédente ; d'ouvrir cette couche selon un motif correspondant à celui du premier masque mais avec des ouvertures de moindre largeur centrées sur les précédentes ; et de procéder a une métallisation recouvrant sensiblement la couche de silice mince et l'ouverture formée dans celle-ci. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles - les figures 1 à 5D, destinées à illustrer l'état de la technique, ont été décrites précédemment ; et - les figures 6A et 6B représentent des étapes successives de formation d'une structure selon l'invention. De façon générale, on notera que dans les figures, aucune échelle n'est respectée entre les épaisseurs et les largeurs des diverses couches ; au contraire, conformément à l'usage dans le domaine de la représentation des semiconducteurs, les dimensions ont été arbitrairement dilatées dans diverses directions pour faciliter la lisibilité des figures et améliorer leur aspect didactique. On part d'une structure telle qu'illustrée en figure 3 comprenant une ouverture dans une couche de silice 9 résultant d'un premier masque destinée à former un doigt d'émetteur 4. Un défaut 11 dans la diffusion d'émetteur résulte de la présence d'un plot parasite de silice 10. La zone d'émetteur est revetue d'une couche de silice 12 produite lors de la diffusion. Comme le représente la figure 6A, on forme alors une couche de résine 30 ouverte aux emplacements 15 de contact de base et, au niveau des doigts d'émetteur, seulement selon des bandes longitudinales 31 sensiblement centrées sur les bandes du premier masque ayant servi à délimiter les dimensions des doigts d'émetteur 4. La largeur de l'ouverture 21 est très inférieure à la largeur totale de l'ouverture des doigts du masque de diffusion, par exemple, dans un rapport compris entre un tiers et un dixième. Comme le représente la figure 6B, apres avoir éliminé la partie exposée de la couche de silice 12, on procède à la for Dation d'une bande métallique 32 ( couramment par évaporation d'aluminium et gravure) localisée ayant sensiblement la même largeur que la bande métallique 6 décrite précédemment. En effet, comme cela a été souligné précédemment, cette bande métallique 32 doit avoir une section déterminée pour acheminer convenablement les lignes de courant, mais on s'aperçoit qu'étant donné que la zone de diffusion d'émetteur 4 est très fortement dopée, il est inutile que le contact de la métallisation sur cette zone recouvre sensiblement toute sa largeur. En effet, en raison de la forte conductivité de la zone 4, cette zone se trouve sensiblement équipotentielle même avec un contact de faible étendue.Ceci est d'autant plus vrai si l'on considère les dimensions courantes de la largeur d'un doigt d'émetteur qui est de l'ordre de 150 à 400 microns, la zone de contact ayant alors une largeur de 30 à 100 microns. Pour mémoire, les doigts d'émetteur ont couramment une largeur dans la gamme de 150 à 200 microns. Ainsi, selon la présente invention, on a différencié les fonctions de transmission de courant et de contact avec la couche 4 réalisées par la métallisation 32 en s'apercevant que ces deux fonctions sont distinctes. La couche d'isolement 12 peut avoir une faible épaisseur étant donné que son rle d'isolement n'est pas crucial et que l'on cherche seulement à éviter la mise en contact avec des remontées éventuelles de la base pouvant se produire dans des emplacements tels que l'emplacement 11. On insistera sur le fait que, selon un aspect de la présente invention, l'ouverture 31 est sensiblement centrée sur la largeur de la zone diffusée. Ailisi, on ajoute à l'avantage immédiat de la présente invention qui est de réduire la probabilité pour que la partie de contact située dans l'ouverture 31 se trouve sur un défaut 11 qui peut entre placé de façon aléatoire en n'importe quel emplacement sur la largeur de la zone diffusée, un avantage supplémentaire, à savoir que, même s'il se trouve un défaut Il dans la partie centrale de la couche diffusée 4, ce défaut ll aura moins d'incidence que s'il se trouve disposé latéralement. En effet, le défaut Il sera alors plus éloigné de la zone de contact de base adjacente et la fuite de courant émetteur/base sera plus faible. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits ; elle en englobe au contraire les diverses variantes et généralisations incluses dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS. 1. Structure de contact sur une zone semiconductrice fortement dopée formée à partir d'un premier masque, caractérisée en ce que la couche de contact est isolée de la zone semiconductrice sur la plus grande partie de la surface délimitée par le premier masque et n'est effectivement en contact avec cette zone semiconductrice que dans la partie centrale de ladite surface. 2. Structure de contact entre une zone allongée à fort niveau de dopage formée à la surface d'un corps semiconducteur de type de conductivité opposé et une métallisation en forme de bande déposée au-dessus de cette zone, caractérisée en ce que la surface de li zone allongée est revêtue d'une couche isolante (12) ouverte seulement sur une largeur (31) petite devant la largeur de la zone et le long de la ligne médiane de cette zone. 3. Structure de contact selon la revendication 2, caractérisée en ce que le corps semiconducteur est un substrat de silicium et la couche isolante de la silice. 4. Structure de contact selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que la zone allongée constitue un doigt d'émetteur d'un transistor de puissance. 5. Structure de contact selon la revendication 4, caractérisée en ce que la métallisation est de l'aluminium. 6. Procédé de formation d'une structure de contact entre une zone allongée à fort niveau de dopage formée à la surface d'un corps semiconducteur de type de conductivité opposée comprenant les étapes consistant a - former un doigt d'émetteur (4) par diffusion dans une ouverture allongée d'un masque de silice (9) tout en laissant croître sur la surface exposée une couche de silice mince (12) caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes - ouvrir cette couche mince selon un motif (31) correspondant à celui du premier masque, mais avec des ouvertures centrées sur les précédentes et de largeur plusieurs fois moindre, - procéder a une métallisation (32) recouvrant sensiblement la couche de silice mince et 11 ouverture formée dans celle-ci.