Brevet FR2542920A1 — publié le 19840921

La présente invention a pour objet un procé- dé de positionnement d'une ligne d'interconnexion sur un trou de contact électrique d'un circuit intégré Ce procédé de positionnement est utilisable, en particu- lier, dans les procédés de fabrication de circuits in- tégrés MOS (Métal-Oxyde-Semiconducteur). Sur la figure 1, on a représenté en coupe, selon l'art antérieur, une étape du procédé de posi- tionnement d'une ligne d'interconnexion sur un trou de contact électrique d'un circuit intégré Le circuit intégré, portant la référence générale 2, comprend une zone active 4, semiconductrice dopée, correspondant par exemple à la source ou au drain d'un transistor MOS, devant être connectée électriquement à une autre zone active (non représentée) du circuit intégré. Cette zone active 4 est recouverte d'une couche d'oxy- de 6 dans laquelle on réalise le trou de contact élec- trique 7 de cette zone active 4, en gravant la couche d'oxyde 6 par attaque chimique à travers un masque approprié disposé sur cette couche L'interconnexion de la zone active 4 et de l'autre zone active du cir- cuit intégré est réalisée en recouvrant l'ensemble du circuit intégré d'une couche conductrice 8, puis en gravant cette couche Cette couche 8 étant d'épaisseur constante, forme un creux au-dessus du trou de contact électrique 7. Pour réaliser la ligne d'interconnexion 8 a (visible sur la figure 2), on dépose sur la couche conductrice 8-une couche d'isolant 10 qui est ensuite gravée de manière à ne subsister -que dans le creux situé au- dessus du trou de contact électrique 7 On réalise ensuite un masque de gravure dans une couche de résine 12 La couche conductrice 8 est ensuite gra- vée, par exemple de façon isotrope par une simple at- taque chimique ou de façon anisotrope par un plasma contenant des composés tels que CC 14 Les résines sont ensuite éliminées On obtient alors la ligne d'inter- connexion 8 a représentée en coupe sur la figure 2. Ce procédé permet de réaliser des lignes d'interconnexion sur un trou de contact électrique sans que les lignes d'interconnexion ne débordent du trou de contact électrique. L'objet de la présente invention est de sim- plifier ce procédé Le procédé décrit nécessite l'uti- lisation de deux couches de résine Un avantage de-la présente invention est de ne nécessiter qu'une seule couche de résine Il permet de réaliser des lignes d'interconnexion dont la largeur n'est pas plus impor- tante que le diamètre du trou de contact électrique ce qui augmente la densité d'intégration. De manière plus précise, l'invention a pour objet un procédé de positionnement d'une ligne d'in- terconnexion sur un trou de contact électrique d'un circuit intégré, caractérisé en ce que, le trou de contact électrique étant réalisé, les bords du trou de contact étant sensiblement perpendiculaires à la sur- face du circuit intégré, on effectue les opérations suivantes: dép 8 t sur l'ensemble du circuit intégré d'au moins une couche conductrice, l'ensemble de ces couches conductrices formant un revêtement conducteur, rem- plissant le trou de contact et présentant une surfa- ce sensiblement plane après dépôt, dans lequel sera réalisée la ligne d'interconnexion, le dépôt de la première couche conductrice étant un dépôt isotrope, réalisation sur le revêtement conducteur d'une cou- che de résine de façon à masquer la ligne d'inter- connexion à réaliser, réalisation d'une gravure de la partie du revêtement conducteur dépourvue de résine, réalisation d'une surgravure, dans le trou de con- tact électrique, de la partie du revêtement conduc- teur dépourvue de résine, élimination de la résine. La première couche conductrice est la couche inférieure du revêtement conducteur Elle est directe- ment en contact avec le fond du trou de contact élec- trique La surgravure assure que la surface libre du revêtement conducteur est dans le trou de contact électrique. Selon un mode préféré de mise en oeuvre du procédé, le revêtement conducteur est constitué d'une seule couche conductrice. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, la gravure de la couche conductrice est une gravure sèche. Selon un autre mode préféré de mise en oeu- vre du procédé selon l'invention, le revêtement con- ducteur est constitué d'une pluralité de couches con- ductrices. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'invention, toutes les couches conduc- trices sont gravées au moyen du même masque. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, la gravure de la première couche con- ductrice est sélective par rapport à celle de la deu- xième couche conductrice. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, la gravure de la première couche con- ductrice est une gravure sèche. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, la première couche est une couche de semiconducteur dopé. Selon un autre mode préféré de mise en oeu- vre du procédé selon l'invention, le revêtement con- ducteur est constitué de deux couches conductrices. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, la deuxième couche conductrice est une couche métallique. 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 selon lesquelles: les figures 1 et 2, déjà décrites repré- sentent respectivement une étape du procédé de posi- tionnement d'une ligne d'interconnexion sur un trou de contact d'un circuit intégré et la ligne d'intercon- nexion obtenue par ce procédé, selon l'art antérieur, les figures 3 a à 3 d représentent, schéma- tiquement, les différentes étapes du procédé de posi- tionnement conformément à l'invention dans le cas d'une ligne d'interconnexion monocouche, les figures 4 a à 4 d représentent, schéma- tiquement, les différentes étapes du procédé de posi- tionnement, conformément à l'invention, d'une ligne d'interconnexion multicouche- Sur la figure 3 a, on a représenté une partie d'un circuit intégré comprenant une zone active 14, semiconductrice dopée, correspondant par exemple 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 De façon classique, cette zone active 14 est recouverte d'une couche iso- lante 16, généralement réalisée en silice pouvant con- tenir 5 à 10 % de phosphore Cette couche de silice présente par exemple une épaisseur de 0,8 Mim Cette couche de silice 16 est ensuite gravée, en utilisant un masque de résine réalisé par photolithographie sur cette couche, par exemple par une gravure ionique réactive avec CHF 3 de façon à réaliser le trou de con- tact électrique 17 de la zone active 14. Après réalisation du trou de contact élec- trique 17, on dépose sur l'ensemble du circuit inté- gré, par un procédé isotrope, une couche conductrice 18, réalisée de préférence en aluminium Cette couche conductrice 18 présente une épaisseur constante, par exemple voisine de 1 l On peut par exemple employer comme procédé de dépôt isotrope la pulvérisation ma- gnétron ou l'évaporation avec un planétaire Ces deux procédés sont partiellement isotropes Il convient donc, pour combler le trou de contact électrique 17, que l'épaisseur de la couche conductrice 18 soit supé- rieure au rayon du trou de contact électrique 17. On dépose ensuite une couche de résine pho- tosensible 20 dans laquelle on réalise ltimage de la ligne d'interconnexion à réaliser selon les procédés classiques de la photolithographie, c'est-à-dire par masquage de la ligne d'interconnexion à réaliser Le masque de la ligne d'interconnexion est visible en coupe transversale sur la figure 3 b L'axe vertical de cette ligne et l'axe du trou de contact 17 ne sont pas confondus Ils peuvent être en pratique distants jus- qu'à environ 0,4 jm à cause de l'imprécision de super- position des niveaux de masquage successifs dans le cas d'une technologie micronique v Comme représenté sur la figure 3 c, l'étape suivante du procédé de positionnement consiste à gra- ver la partie de la couche conductrice 18 dépourvue de' la couche de résine 20 De manière préférée, on utili- se un procédé de gravure sèche, de préférence aniso- trope, par exemple un plasma comprenant des composés tels que CC 14 Ce procédé de gravure permet un très bon contrôle de fin d'attaque On peut donc réaliser une surgravure très précise de la couche conductrice 18 de manière à obtenir le profil représenté sur la figure 3 d Cette surgravure assure que la surface 24 de la couche conductrice 18 non recouverte par la cou- che de résine 20, se trouve en retrait par rapport à la surface de la couche isolante 16 Cette surgravure permet d'assurer une bonne séparation des lignes con- ductrices. La dernière étape du procédé consiste à éli- miner la couche de résine 20, en utilisant, par exem- ple, un plasma d'oxygène. Ce procédé permet de réaliser des largeurs de lignes d'interconnexion et des diamètres de trous de contact électrique de l'ordre de 1 jim pour une pré- cision de superposition des niveaux de masques succes- sifs de l'ordre de 0,4 -u. On a représenté sur les figures 4 a à 4 d un autre mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'invention Sur ces figures, la ligne d'interconne- xion est constituée de deux couches superposées. Sur la figure 4 a, on a représenté une partie d'un circuit intégré comprenant une zone active 14 semiconductrice dopée Elle est recouverte d'une cou- che d'isolant 16, par exemple d'épaisseur 0,8 Ai Cette couche 16 est ensuite gravée, par exemple de manière anisotrope par une gravure ionique réactive avec CHF 3, de façon à réaliser le trou de contact électrique 30 de la zone active 14 Après réalisation du trou de contact électrique 30, on dépose, de façon connue, sur l'ensemble du circuit intégré, une première couche conductrice 26 déposée par un procédé isotrope Selon un mode préféré de mise en oeuvre du procédé, cette couche conductrice 26 est constituée de silicium poly- cristallin dopé Son épaisseur est voisine de 0,4 am. Le procédé de dépôt utilisé est dans ce cas un dépôt chimique en phase vapeur Sur cette couche conductrice 26 on dépose une couche conductrice 28, réalisée de préférence en aluminium Cette couche conductrice 28 a une épaisseur par exemple voisine de 1 v m Elle peut par exemple être déposée par pulvérisation magnétron. Comme représenté sur la figure 4 b, l'étape suivante de procédé de positionnement consiste à dépo- ser une couche de résine 32 dans laquelle on réalise l'image de la ligne d'interconnexion à réaliser selon les procédés classiques de la photolithographie, c'est-à-dire par masquage de la ligne d'interconne- xion. Le masque de résine étant réalisé, il reste à graver les deux couches conductrices pour former la ligne d'interconnexion La gravure de la couche con- ductrice 28 réalisée en aluminium se fait de préféren- ce par un procédé de gravure anisotrope utilisant un plasma comprenant par exemple des éléments tels que C C 14 Si la première couche conductrice 26 ne remplit pas le trou, on réalise une surgravure, de préférence légère, de la couche conductrice 28 pour que sa surfa- ce libre soit plus basse que la surface libre de -la couche conductrice 26 La figure 4 c représente une coupe schématique du circuit intégré après cette gra- vure et cette surgravure. L'étape suivante est la gravure de la couche conductrice 26 Pour réaliser cette gravure, il faut utiliser un procédé qui n'agit pas, ou pratiquement pas, sur la couche conductrice 28 La gravure de la couche conductrice 26 est ainsi limitée à l'extérieur du trou de contact et au bord de celui-ci o cette couche 26 présente une surépaisseur due à la nature isotrope de son mode de dépôt Dans le cas d'une couche conductrice 26 en silicium polycristallin dopé et une couche conductrice 28 en aluminium, on peut choisir un procédé de gravure utilisant un plasma com- posé d'éléments tels que SF 6, qui est une gravure ani- sotrope Cette gravure est réalisée sur toute l'épais- seur de la couche conductrice 26 Une légère surgravu- re est ensuite réalisée On obtient alors une ligne d'interconnexion recouverte par une couche de résine 32 telle que représentée schématiquement en coupe sur la figure 4 d La dernière étape du procédé consiste à éliminer la couche de résine 32, en utilisant par exemple un plasma d'oxygène. L'avantage d'une ligne d'interconnexion réalisée en deux couches, une couche de semiconducteur dopé, par exemple du silicium polycristallin dopé, et une couche métallique réside dans la diminution de la résistance de contact entre la ligné d'interconnexion et le trou de contact électrique En effet, cette sur- face de contact, qui est égale à la surface du trou de contact électrique dans le cas d'une ligne d'intercon- nexion à une seule couche, est égale dans le cas d'une ligne d'interconnexion bicouche, à la surface de sépa- ration entre la couche semiconductrice dopée et la couche métallique, sur toute la longueur de la ligne d'interconnexion Un autre avantage réside dans l'éli- mination des courants de fuite causée, dans une ligne d'interconnexion à une seule couche métallique, par la diffusion des atomes métalliques dans la zone active. D'autres avantages, tels que l'élimination des court- circuits causés lorsque le trou de contact électrique est mal positionné au-dessus d'une jonction, par la mise en contact directe entre la zone active et la couche métallique, apparaissent clairement à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 Procédé de positionnement d'une ligne d'interconnexion sur un trou de contact électrique d'un circuit intégré, caractérisé en ce que, le trou de contact électrique ( 17, 30) étant réalisé, les bords du trou de contact étant sensiblement perpendi- culaires à la surface du circuit intégré, on effectue les opérations suivantes: - dépôt sur l'ensemble du circuit intégré ( 2) d'au moins une couche conductrice ( 18, 26, 28), l'ensem- ble de ces couches conductrices formant un revête- ment conducteur, remplissant le trou de contact et présentant une surface sensiblement plane après dé- pôt, dans lequel sera réalisée la ligne d'intercon- nexion ( 18 a, 29 a), le dépôt de la première couche conductrice ( 18, 26) étant un dépôt isotrope, réalisation sur le revêtement conducteur d'une cou- che de résine ( 20, 32) de façon à masquer la ligne d'interconnexion ( 18 a, 29 a) à réaliser, réalisation d'une gravure de la partie du revêtement conducteur dépourvue de résine ( 20, 32), réalisation d'une surgravure, dans le trou de con- tact électrique ( 17, 30), de la partie du revêtement conducteur dépourvue de résine ( 20, 32), élimination de la résine ( 20, 32). 2 Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le revêtement conducteur est consti- tué d'une seule couche conductrice. 3 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que la gravure de la couche conductrice ( 18) est une gravure sèche. 4 Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le revêtement conducteur est consti- tué d'une pluralité de couches conductrices ( 26, 28). Procédé selon la revendication 4, carac- térisé en ce que toutes les couches conductrices ( 26, 28) sont gravées au moyen du même masque. 6 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 4 et 5, caractérisé en ce que la gravure de la première couche conductrice est sélective par rap- port à celle de la deuxième couche conductrice. 7 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 4 à 6, caractérisé en ce que la gravure de la première couche conductrice ( 26) est une gravure sèche. 8 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 4-à 7, caractérisé -en ce que la première couche conductrice ( 26) est une couche de semiconduc- teur dopé. 9 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 4 à 8, caractérisé en ce que le revêtement conducteur est constitué de deux couches conductrices ( 26, 28). 28 10 Procédé selon la revendication 9, carac- térisé en ce que la deuxième couche conductrice est une couche métallique.