Brevet FR2530383A1 — publié le 19840120

CIRCUIT INTEGRE MONOLITHIQUE COMPRENANT UNE PARTIE LOGIQUE SCHOTTKY ET UNE MEMOIRE PROGRAMMABLE A FUSIBLES. La présente invention concerne le domaine des circuits intégrés monolithiques à memoire programmable, et plus particulièrement de tels circuits dans lesquels la partie logique est à contact Schottky, par exemple les circuits de la famille TTL LS (Transistor Transistor Logic Low Power Schottky). Usuellement, les mémoires programmables (PROM) à fusibles contiennent comme éléments fusibles des éléments à base de nickel chrome. Ainsi, si l'on veut combiner sous forme monolithique un circuit logique et une PROM a fusibles, il est nécessaire, en plus des étapes métallurgiques propres à la formation de contacts du circuit logique, de prévoir des opérations métallurgiques complémentaires pour former des couches de nickel chrome de configuration souhaitée. Cela complique considérablement les processus de fabrication et aboutit éventuellement à des solutions difficilement compatibles métallurgiquement (températures de fabrication incompatibles, création d'effets de pile, corrosion des métaux,...). Ainsi, un objet de la présente invention est de prévoir un circuit intégré monolithique combinant un circuit logique et une PROM à fusibles sans exiger d'étape métallurgique supplémentaire par rapport à celles exigées pour la fabrication du seul circuit logique. D'autre part, il est souhaitable que les éléments fusibles soient isolés thermiquement aussi bien que possible. Pour ce faire, on propose de disposer dans l'air la portion de fusible portée à haute température. Ainsi, un autre objet de la présente invention est de prévoir un procédé de fabrication d'une structure particulière de disposition dans l'air d'un fusible dans des structures intégrées monolithiques où il est prévu des couches de silicium polycristallin. Pour atteindre ces objets, l'invention consiste à uti liser des portions de la couche d'arrêt existant entre une métallisation Schottky et une métallisation de contact comme éléments fusibles. Pour cela, la présente Invention prévoit de choisir une couche d'arrêt constituée d'un pseudo-alliage titane tungstène dopé à l'azote. On entend par dopé à l'azote le fait que la couche de titane tungstène comprend des inclusions d'atomes d'azote par suite du processus de pulvérisation de cette métallisation de titane tungstène en présence d'azote, et de préférence dans une atmosphère d'argon et d'azote. Cette couche dopée sera appelée couche de TiW-N. Selon un autre aspect, la présente invention consiste en un procédé de fabrication d'un circuit intégré comprenant une couche de TiW-N reposant sur une couche de silicium polycristallin découpée par attaque chimique selon le profil de la couche de TiW-N, cette attaque chimique etant poursuivie pour qu'il se produise une attaque supplémentaire du silicium polycristallin sous le TiW-N de sorte que les parties rétrécies de la couche de TiW-N, correspondant à des zones de fusible, se trouvent en l'air. 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 - la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de la présente invention, et - les figures 2A à 2F sont des vues en coupe et en perspective d'étapes successives de fabrication d'un deuxième mode de réalisation de la présente invention. La figure 1 représente dans sa partie gauche (I) un con tact Schottky sur une tranche semiconductrice et dans sa partie droite (II) un élément de fusible. La partie gauche (I) de la figure 1 représente des couches métallurgiques typiques liées à l'existence de structures à contact Schottky. La référence 1 désigne un substrat de sili cium. La référence 2 désigne une couche d'oxyde. Dans une fenêtre ménagée dans la couche d'oxyde, on dépose et on allie éventuelle ment une couche d'un métal 3 destiné à établir le contact Schottky avec une portion peu dopée de la tranche de silicium 1. Cette couche 3 peut par exemple être constituée d'un alliage platine/silicium Schottky don#t les caractéristiques se modifient. Ainsi, il est usuel de prévoir entre la couche de contact Schottky 3 et la couche de connexion 4 une couche d'arrêt 5 évitant les diffusions métalliques. Parmi les couches d'arrêt 5 utilisables, on trouve dans des réalisations antérieures des~ couches de TiW (usuellement 10% en poids de titane et 90% en poids de tungstène déposés par pulvérisation cathodique sous atmosphère d'argon). De telles couches, pour présenter une capacité de blocage de diffusion métallique satisfaisante doivent avoir une épaisseur au moins égale à environ 1500 angströms. Cette épaisseur est trop importante, étant donné la résistivité du TiW (60 à 90 microhmscentimètres), pour permettre de fabriquer un fusible que l'on puisse détruire par un courant d'intensite raisonnable. Par contre, il a été proposé par certains auteurs (Nowicki et al, Thin Solid Films,53 Toutefois un inconvénient de cette technique en ce qui concerne les diodes Schottky est que la résistivité du TiW augmente considérablement et passe à des valeurs de l'ordre de 100 a 500 microhms-centimètres, ce qui augmente la valeur de la résistance série de la diode. La présente invention vise précisément à tirer parti de cet inconvénient en utilisant une couche de TiW-N plus résistive pour former un fusible comme cela est représenté dans la partie droite de la figure 1. En outre cette couche de TiW-N peut être plus mince que les couches de TiW classiques.On notera que la couche de TiW-N peut être gravée par attaque chimique avant le dépôt de la couche d'aluminium 4 mais, il est préféré selon la présente invention de déposer uniformément la couche de TiR 5 puis la couche d'aluminium 4, de graver ces deux couches ensemble pour former des bandes d'aluminium reposant sur du TiW et ensuite seulement de graver, aux emplacements 6 ou l'on souhaite former les fusibles, la couche d'aluminium au moyen d'un produit sélectif vis à vis de TiW et de Si02. En vue de dessus la portion de fusible 6 pourra par exemple avoir une longueur de l'ordre de 2 microns pour une largeur de 1 micron, ctest-à-dire que les bandes d'aluminium et de TiW seront gravées à une largeur de tordre du micron et que les découpes dans l'aluminium seul auront les largeurs de l'ordre de 2 microns. Les figures 2A à 2F representent des étapes successives de fabrication d'un mode particulier de réalisation de la présente invention #dans lequel on vise à fabriquer un circuit intégré monolithique comprenant sur l'une au moins de ses faces des zones où l'on établit un contact ohmique avec le semiconducteur, des zones où-l'on établit un contact Schottky avec ce semiconducteur, et des fusibles. La figure 2A représente très schématiquement une portion de la surface supérieure d'un circuit intégré monolithique. A titre d'exemple, on a représenté une couche 10 de type N représentée dans la figure comme un substrat, mais correspondant généralement en fait à une couche épitaxiée formée sur un substrat de type P. Dans cette couche 10, on a forme des zones de type P 11 et 12, par exemple par diffusion. De façon classique, dans les circuits intégrés bipolaires, il est prévu des diffusions profondes 13 de type P+ destinées à rejoindre le substrat sur lequel est formée la couche épitaxiée pour former des murs d'isolement. La surface semiconductrice est recouverte d'une couche de silice (SiO2) 14 ouverte en certains emplacements 15. -Comme le représente la figure 2B, on dépose ensuite sur la tranche en cours de traitement une couche de silicium polycristallin 16, qui repose sur la couche de SiO2 14 et vient en contact avec le semiconducteur aux emplacements 15 ou cette couche de SiO2 a été ouverte. La couche de silicium polycristallin est généralement recouverte d'une mince couche de silice 17 et est localisée par photogravure et attaque chimique ou tout autre moyen connu (lift off...). Cette couche de silicium polycristallin 16 peut être fortement dopée de type Nf et servir de source de dopant pour former dans la tranche semiconductrice des zones 18 de type au au niveau des ouvertures 15. Comme le représente la figure 2C, on peut ensuite former en certains emplacements choisis, des contacts Schottky, par exemple en déposant et en alliant une couche de platine avec la surface semiconductrice. Dans le cas de la figure, cette couche de siliciure de platine 19 est formée à la limite entre une couche 12 de type P et la couche 10 de type N. On peut ainsi obtenir un contact ohmique avec une base et un contact Schottky avec un collec- teur, la couche 10 de type N étant faiblement dopée. Lors des étapes dont le résultat est illustré en figure 2D, on enlève d'abord la couche de silice 17 formée sur la couche de silicium polycristallin 16 et lton dépose uniformément une couche de TiW 20. Comme cela a été exposé precedemment, cette couche peut être en fait du TiW-N qui présente de meilleures caractéristiques de couche d'arrêt dans les zones de diode Schottky et de meilleures caractéristiques de résistivité dans leszones où l'on souhaite que cette couche soit utilisée comme fusible. En outre, on dépose et on découpe une couche d'aluminium dont trois bandes 21, 22 et 23 sont représentées sur la figure. Ensuite, comme le montre la figure 2E, on grave la couche 20 de TiW-N pour former notamment des emplacements rétrécis 25 au niveau desquels le fusible est susceptible de fondre. Dans la figure, cette zone de fusible 25 se trouve entre les bandes d'aluminium 21 et 22. Enfin, dans une dernière étape illustrée en figure 2F, on grave le silicium polycristallin en utilisant comme masque la couche de TiW-N. Cette gravure est poursuivie suffisamment longtemps pour attaquer partiellement le silicium polycristallin sous les bords de la couche de TiW-N. Ainsi, au niveau du rétrécissement 25 de la couche 20 de TiW-N, le silicium polycristallin sousjacent est complètement enlevé. En conséquence, la zone rétrécie se trouve en l'air et forme un pont entre deux portions de silicium polycristallin 16. Cette structure présente de nombreux avantages. D'une part, le fait que la partie rétrécie servant de fusible de la couche de Ti-N-W se trouve en l'air assure un meilleur isolement thermique de cette portion et favorise sa fusion quand cela est souhaite. D'autre part, aux autres emplacements, la couche de TiW-N repose sur une couche de silicium polycristallin et ainsi on profite pour l'amenée de courant vers la zone fusible de la conductibilité du silicium polycristallin qui est meilleure que celle du TiW-N, notamment si on tient compte des ordres de grandeur pratique des épaisseurs des couches qui sont de l'ordre de 2000 angströms pour la couche de silicium polycristallin, et de 1000 angströms pour la couche de TiW-N. La largeur de la zone rétrécie servant de fusible peut être de l'ordre de 1 à 2 microns. Ainsi, le TiW-N joue un double rôle de couche d'arrêt et de fusible et, de même, le silicium polycristallin joue un triple rôle, à savoir de source de diffusion pour la formation des zones de type N+, de contact ohmique sur les zones vers lesquelles on souhaite un contact ohmique tel que la zone 18 de la figure 2F, et de couche de conduction pour amener le courant vers les zones fusible 25. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits ci-dessus ; elle en inclut les diverses variantes et generalisations comprises dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Circuit intégré comprenant des contacts Schottky séparés d'une métallisation de connexion en aluminium par une métallisation de titane tungstène (TiW) servant de couche d'arrêt, caractérisé en ce que la couche de titane tungstène contient de l'azote et en ce qu'elle s'étend d'une part sur les contacts Schottky, d'autre part sur des parties isolées de la surface de la tranche où elle sert à former des fusibles. 2. Circuit intégré selon-la revendication 1 caractérisé en ce que les contacts Schottky sont constitues de siliciure de platine formé sur du silicium peu dopé et en ce que la couche de connexion vis à vis de laquelle la couche d'arrêt sert de barrière de diffusion est constituée d'aluminium. 3. Circuit intégré selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de titane tungstène dopée à l'azote repose sur une couche de silicium polycristallin fortement dopé sauf aux emplacements où cette couche de TiW-N est rétrécie pour former fusible, emplacements auxquels cette couche de TiW-N est en l'air.