Brevet FR2537779A1 — publié le 19840615

La présente invention a pour objet un procé- dé de positionnement d'un trou de contact électrique entre deux lignes d'interconnexion d'un circuit inté- gré Ce procédé de positionnement est utilisable, en particulier, dans les procédés de fabrication de cir- cuits intégrés MOS (métal-oxyde-semiconducteurs). De façon plus préci se l'invention a pour objet un procédé permettant de réaliser la prise de contact électrique entre deu lignes d'interconnexion d'un circuit intégré, réalisées, sur deux niveaux dif- férents. Les procédés de positionnement: connus jus- qu'à ce jour présentent un certain nombre d'inconvé- nients En particulier, étant donné les imprécisions d'alignement entre les deux niveaux de masquage consé- cutifs, utilisés pour réaliser la 'prise de contact électrique, il est nécessaire d'élargir, à l'emplace- ment du trou de contact électrique, les deux lignes d'interconnexion. Sur la figure 1, on a représenté, en vue de dessus, selon l'art antérieur, le positionnement d'un trou de contact électrique 2 entre deux lignes d'in- terconnexion, une première ligne 4 et une seconde ligne-6, la première ligne 4 étant situé'e au-dessous de la seconde ligne 6. La présence des élargissements 4 a et 6 a res- pectivement des lignes d'interconnexion 4 et 6, limite fortement la densité d'intégration des circuits inté- grés. La présente invention a justement pour objet un procédé de positionnement d'un trou de contact électrique entre deux lignes d'interconnexion d'un circuit intégré permettant de remédier à cet inconvé- nient Elle permet en particulier d'augmenter la den- sité d'intégration des circuits intégrés d'au moins %, dans certains cas, par rapport au procédé de po- sitionnement de l'art antérieur. Selon l'invention, le procédé de position- nement d'un trou de contact électrique entre une pre- mière ligne et une seconde ligne d'interconnexion d'un circuit intégré se caractérise en ce que, la première ligne d'interconnexion du circuit intégré étant réali- sée, on effectue les étapes successives suivantes: dépôt sur l'ensemble du circuit intégré d'une couche d'isolant, dépôt sur la couche d'isolant d'une première couche de matériau servant à effacer le relief de la couche d'isolant et présentant une surface plane, réalisation d'une gravure de la première couche de matériau, afin de mettre à nu la région en relief de la couche d'isolant, située au-dessus de la première ligne d'interconnexion, définition des dimensions du trou de contact élec- trique à réaliser par masquage à l'aide d'une rési- ne, réalisation d'une gravure de la couche d'isolant afin de réaliser le trou de contact électrique, suppression du masque et élimination de-la première couche de matériau restante, et réalisation de la deuxième ligne d'interconnexion. Ce procédé permet d'éviter tout élargisse- ment inutile de la première ligne d'interconnexion au niveau de la prise de contact électrique entre les deux lignes d'interconnexion. Selon un mode préféré de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la réalisation de la deu- xième ligne d'interconnexion comprend les étapes suc- cessives suivantes: dépôt sur l'ensemble du circuit intégré d'une couche conductrice dans laquelle sera réalisée la deuxième ligne d'interconnexion, dépôt sur la couche conductrice d'une deuxième cou- che de matériau servant à effacer le relief de la couche conductrice et présentant une surface plane, réalisation d'une gravure de la deuxième couche de* matériau afin de ne laisser du matériau qu'à l'em- placement du trou de contact électrique, dépôt d'une couche de résine sur le circuit intégré de façon à masquer la de uxième ligne d'inter conne- xion à réaliser, réalisation d'une gravure de la région de la couche conductrice dépourvue à la; fois de résine et de la deuxième couche de matériau restante, et élimination de la deuxième couche de matériau res- tante et de la couche de résine. La réalisation de la deuxième-ligne d'inter- connexion telle que décrite ci-dessus permet d'éviter tout élargissement inutile de cette deuxième ligne en dehors du trou de contact électrique permettant de connecter les deux lignes d 'interconnexion 1 Selon un mode de mise en oeuvre-avantageux du procédé de l'invention, la première et la deuxième couches du matériau sont des couches de résine - Selon un autre mode préféré de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on réalise, après le dépôt des couches de matériau, un traitement thermique desdites couches afin d'améliorer la planéité de leur surface. Selon un autre mode de mise en oeuvre avan- tageux du procédé de l'invention, la gravure des cou- ches de matériau est une gravure sèche utilisant un plasma d'oxygène. D'autres caractéristiques et avantages de' l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif en référence aux figures annexées, sur les- quelles: la figure 1, déjà décrite représente, en vue de dessus, le positionnement d'un trou de contact électrique entre deux lignes d'interconnexion, selon l'art antérieur, -5 les figures 2 à '9 représentent, schémati' quement, les différentes étapes du procédé de posi- tionnement d'un trou de contact conformément à l'invention; les figures 2 et 4 à 9 étant des vues selon une coupe transversale et la úigure 3 étantune vue en perspective, et la figure 10 repreésente, en vue de dessus, le positionnement d'un trou de contact électrique en- tre deux lignes-d'interconnexion, selon l'invention. Sur la figure 2, on a représenté une partie d'un circuit intégré comprenant par exemple une zone active 10, correspondant à la source ou au drain d'un transistor MOS, que l'on veut connecter électriquement à une autre zone active (non-représentée) du circuit intégré par l'intermédiaire d'une ligne d'interconne- xion 12, réalisée notamment en aluminium; cette ligne d'interconnexion 12 est réalisée de façon classique aussi bien du point de vue de son dép St (pulvérisation magnétr Qn) que de sa gravure (attaque chimique). Après réalisation de la ligne d'interconne- xion 12, on dépose sur l'ensemble du circuit intégré, notamment par dépôt selon la technique de dépôt chimi- que en phase vapeur, à basse pression ou non, une cou- che isolante 14, réalisée de préférence en silice pouvant contenir ou non du phosphore Cette couche isolante'14, ayant par exemple une épaisseur uniforme d.e 0,8 micron, présente un profil dépendant des cou- * ches sous-jacentes; en particulier elle présente, au- dessus de la ligne d'interconnexion 12 une zone en relief 14 a. L'étape suivante du procédé consiste à dépo- ser une couche de matériau 16 sur l'ensemble de la couche isolante 14 de façon à effacer le relief, et notamment la zone 14 a, de la couche isolante 14 Cette couche de matériau 16 présentant une surface plane peut être déposée de façon classique Cette couche de matériau 16 est de préférence réalisée en résine telle que les résines photosensibles utilisées usuellement en photogravure; dans ce cas-, la couche de matériau pourra être déposëe par centrifugation (procédzé dit de la Tournette). Selon la viscosité de la résine utilisée, on procédera avantageusement à un traitement thermique, après dépôt de la résine, à une température permettant d'obtenir une surface aussi plane que possible grace à un -fluage de cette couche de résine 16 La résine pho- tosensible peut être par exemple chauffée à une tempé- rature de 150 à 2000 C. Il est à noter que d'autres matériaux orga- niques tels que les polyimides peuvent être utilisés; le dépôt et le traitement thermique de ces composés se fait de la même façon que ceux des résines photosensi- bles. L'étape suivante du procédé de positionne- ment consiste, comme représenté sur la figure 3, à réaliser une gravure de la couche 16, notamment en résine, afin de mettre à nu la région en relief 14 a-de la couche isolante 14, située au-dessus de la ligne d'interconnexion 12 Cette gravure peut être réalisée par exemple à l'aide d'un procédé de gravure sèche - utilisant un plasma d'oxygène Elle permet de délimi- ter transversalement le trou de contact électrique à réaliser. Après gravure de la couche 16, on masque le circuit intégré à l'aide d'une résine 18 de façon à définir la position et les dimensions du trou de con- 6 2537779 tact électrique que l'on veut réaliser Ce masque 18 présente une ouverture 20 délimitant en particulier la dimension longitudinale du trou de contact électrique à réaliser. Après ce masquage, on réalise une gravure de la couche isolante 14 afin de réaliser le trou de con- tact électrique 22, comme représenté sur la figure 4. Cette gravure de la couche isolante 14 est réalisée pour les régions de ladite couche non protégées par le- masque 18 ou non protégées par la couche de matériau 16 Cette gravure peut être réalisée de façon isotrope par une simple attaque chimique, HF dilué dans le cas d'une couche d'isolant en silice, ou bien par une gra- vure sèche anisotrope telle qu'une gravure ionique réactive, utilisant un plasma de CHF 3 dans le cas d'une couche d'isolant en silice. Comme représenté sur la figure 5, l'étape suivante du procédé consiste à supprimer la résine 18 servant de masque et la couche de matériau 16 restan- te, notamment en résine, en utilisant par exemple un plasma d'oxygène. Les étapes suivantes du procédé selon l'in- vention, concernent la réalisation de la deuxième li- gne d'interconnexion La réalisation de-cette deuxième ligne d'interconnexion consiste tout d'abord à déposer de façon connue, par exemple par la technique de dépôt par pulvérisation magnétron sur l'ensemble du circuit intégré une couche conductrice 24, réalisée notamment en aluminium Cette couche conductrice qui présente une épaisseur constante (de l'ordre de 1 micron), pré- sente un profil dépendant des couches sous-jacentes; en particulier elle présente un creux 26 dans la ré- gion du trou de contact électrique 22. Après dépôt de la couche conductrice 24, on dépose de façon classique une couche de matériau 28 2537779. sur l'ensemble de ladite couche conductrice Cette couche de matériau 28 qui présente une surface plane est réalisée de préférence en résine telle que celle utilisée usuellement en photogravure Comme pour la. couche de matériau 16, cette couche 28 réalisée en résine pourra être déposée par centrifugation De même, selon sa viscosité on procédera avantageusement à un traitement thermique, après dépote permettant de faire fluer ladite couche de résine 28 pourr améliorer la planéité de sa surface Pour une résine photosensi- ble, on pourra utiliser un chauffage de 150 à 2000 C. L'étape suivante de la réalisation de la deuxième ligne d'interconnexion consiste à graver la couche de matériau 28, notamment en résine, de façon à ne laisser du matériau qu'à l'emplacement du trou de contact électrique 22, c'est-àdire dans la région en creux 26 de la couche conductrice 24, comme représenté sur la figure 7 Cette gravure peut être réalisée par exemple avec un procédé de gravure sèche utilisant un plasma d'oxygène. Après gravure de la couche de résine 28, on réalise le masquage de la deuxième ligne d'interconne- xion, portant la référence 24 a, en déposant une couche de résine photosensible 30 dans laquelle on a réalisé l'image de la ligne-d'interconnexion& selon les procé- dés classiques de la photogravure. Comme représenté sur la figure 8, l'étape suivante de réalisation de la deuxième ligne d'inter- connexion 24 a consiste à graver la région de la couche conductrice 24 dépourvue à la fois de la couche de résine 30 et des résidus de la couche de résine 28, les couches de résine 30 et 28 servant de masque à ladite gravure Cette gravure peut être réalisée de façon isotrope par une simple attaque chimique dans une solution contenant de l'acide phosphorique H 3 PO 4 P 2537779, dans le cas d'une couche conductrice 24 réalisée en aluminium Dans le cas de dimensions très petites, on utilisera, de préférence, un procédé de gravure aniso- trope utilisant un plasma composé par exemple de CC 14. La dernière étape du procédé de positionne- ment selon l'invention consiste à éliminer les couches de résine 30 et 28 restantes, en utilisant, par exem- ple, un plasma d'oxygène La structure finiale es t re- présentée sur la figure 9. Le procédé de positionnement décrit précé- demment permet d'éviter tout élargissement: des deux lignes d'interconnexion 12 et 24 a, au niveau du trou. de contact électrique 22 Le procédé selon l'invention permet d'obtenir la structure idéale représentée sur la figure 10 qui montre, en vue dé dessus, le posi- tionnement du trou de contact électrique 22 entre les deux lignes d'interconnexion 12 et 24 a Le fait d'évi- ter tout élargissement des deux lignes d'interconne- xion permet de réaliser, par rapport au procédé de positionnement de l'art antérieur, un gain significa- tif sur la densité d'intégration du circuit intégré. 2537779, REVENDICATIONS 1 Procédé de positionnement d'un trou de contact électrique ( 22) entre une première ligne ( 12) et une seconde ligne ( 24 a) d'interconnexion d'un clr- cuit intégré, caractérisé en ce que, la première ligne d'interconnexion ( 12) du circuit intégré étant réali- sée, on effectue les étapes successives suivantes: dépôt sur l'ensemble du circuit intégré d'une couche d'isolant ( 14), dépôt sur la couche d'isoiant ( 14) d'une première couche de matériau ( 16) servant à effacer le relief de la couche d'isolant et présentant une surface plane, réalisation d'une gravure de la première couche de matériau ( 16), afin de mettre à nu la région en re- lief ( 14 a) de la couche d'isolant ( 14), située au- dessus de la première ligne d'interconnexion ( 12); définition des dimensions du trou de contact élec- trique à réaliser ( 22) par masquage à l'aide d'une résine ( 18), réalisation d'une gravure de la couche d'isolant ( 14) afin de réaliser le trou de contact électrique, suppression du masque ( 18) et élimination de la pre- mière couche de matériau restante ( 16), et réalisation de la deuxième ligne d'interconnexion ( 24 a). 2 Procédé de positionnement selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la réalisation de la deuxième ligne d'interconnexion comprend les étapes successives suivantes: dépôt sur l'ensemble du circuit intégré d'une couche conductrice ( 24), dans laquelle sera réalisée la deuxième ligne d'interconnexion ( 24 a), dépôt sur la couche conductrice ( 24) d'une deuxième couche de matériau ( 28) servant à effacer le relief de la couche conductrice et présentant une surface plane, réalisation d'une gravure de la deuxième couche de matériau ( 28) afin de ne laisser du matériau qu'à l'emplacement du trou de contact électrique ( 22), dépôt d'une couche de résine ( 30) sur le circuit intégré de façon à masquez la deuxième ligne d'ln terconnexion à réaliser ( 24 a), réalisation d'une gravure de la région de la couche conductrice ( 24) dépourvue à la fois de résine ( 30) et de la deuxième couche de matériau restante ( 28), et élimination de la deuxième couche de matériau res- tante ( 28) et de la couche de résine ( 30). 3 Procédé de positionnement selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que la première et la deuxième couches de matériau ( 16, 28) sont des couches de résine. 4 Procédé de positionnement selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'on réa-lise, après le dép 8 t des couches de matériau ( 16, 28), un traitement thermique desdites couches afin d'améliorer la planéité de leur surface. Procédé de positionnement selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la gravure des couches de matériau ( 16, 28) est une gravure sèche utilisant un plasma d'oxygène. 6 Procédé de positionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche d'isolant ( 14) est une couche de silice.