Brevet FR2572217A1 — publié le 19860425

La présente invention concerne un processus pla- nox à bec réduit pour la Eormation de composants électro- niques intégrés. La technologie planox (c'est-à-dire qui compor- te un oxyde qu'on fait croitre dans des zones sélection- nées d'une surface plane de silicium) est communément utilisée pour l'isolement de champ dans les processus MOS et CMOS, parce qu'elle permet d'obtenir l'auto-ali- gnement de l'implantation d'isolement et d'éviter des gradins raides sur le bord. Elle prévoit la succession suivante. de phases de traitement: a) croissance d'oxyde mince (30 à 90 nm) sur un susbtrat de silicium; b) dépôt d'une couche de nitrure de silicium (90 à 300 nm); c) dépôt d'un matériau de réserve photosensible et masquage; d) attaque du nitrure de silicium, typiquement dans un plasma, sélective par rapport à l'oxyde sous-ja- cent, avec enlèvement du nitrure de la zone destinée à la croissance de l'oxyde de champ; e) enlèvement-du matériau de réserve photosensi- ble; f) enlèvement (facultatif) de l'oxyde initial des zones qui ne sont plus couvertes par le nitrure et croissance de l'oxyde de champ; g) enlèvement du nitrure résiduel et de l'oxyde initial sous-jacent et définition des zones actives dé- pourvues d'oxyde de champ. L'inconvénient principal de l'actuelle technolo- gie planox est constitué par ledit "bec d'oiseau", c'est- à-dire par la croissance de coins d'oxyde sous le nitru- re aux bords de la zone recouverte par ce dernier. La présence de ce phénomène entraîne une perte de 0,5 à 1 micron par rapport aux dimensions nominales de la zone active et elle limite donc la densité des circuits. Il est connu par la littérature que la longueur du bec planox est d'autant plus grande que l'épaisseur du nitrure est plus faible et que celle de l'oxyde sous- jacent est plus grande. D'autre part, les actuels procédés d'attaque du nitrure au moyen de plasma ou de R.I.E. ("reactive ion etch", c'est-à-dire attaque par ions réactifs) présen- tent une certaine sélectivité en ce qui concerne l'oxyde mais attaquent le silicium beaucoup plus rapidement que le nitrure. Il est donc impossible de réduire trop forte- ment le rapport entre l'épaisseur de l'oxyde et celle du nitrure, en raison du risque qu'il y a à ce que, pendant l'attaque du nitrure, tout l'oxyde soit lui aussi atta- qué, en entraînant une attaque et une grave détériora- tion du silicium sous-jacent. L'utilisation d'attaques chimiques pour le nitrure permet d'obtenir des sélectivités plus élevées mais, actuellement, cette technique est abandonnée, soit en raison de la plus haute concentration des défauts, soit en raison de son médiocre contrôle dimensionnel. Actuellement, les efforts que l'on déploie dans ce domaine sont surtout orientés vers l'obtention de pro- cédés d'attaque du nitrure dans le plasma ou par R.I.E., qui sont plus sélectifs vis-à-vis de l'oxyde; toute- fois, on ne dispose pas de solutions satisfaisantes. Le but de la présente invention est de réaliser un procédé planox pour composants électroniques intégrés qui permette de limiter l'étendue du bec d'oiseau et, par conséquent, les pertes dimensionnelles correspondan- tes, tout en conservant de bonnes caractéristiques de rendement et de contrôle dimensionnel. Selon l'invention, ce but est atteint au moyen d'un procédé planox qui comprend les phases de croissan- ce d'oxyde mince sur un susbtrat de silicium, dépôt 257221? d'une couche de nitrure,- dépôt d'un matériau de réserve photosensible et masquage, attaque du nitrure sur les cô- tés des zones destinées à devenir des zones actives du composant; enlèvement du matériau de réserve photosensi- ble, croissance d'oxyde de champ autour desdites zones et enlèvement du nitrure résiduel et de l'oxyde initial sous-jacent desdites zones, caractérisé en ce que ladite attaque du nitrure est réalisée par une technologie d'at- taque en R.I.E. (attaque par ions réactifs) d'un type peu sélectif vis-àvis de l'oxyde mais très sélectif vis-à-vis du silicium. De cette façon, il est devenu possible d'atta- quer le nitrure, et éventuellement l'oxyde sous-jacent, sans risque de détérioration du silicium. La couche d'oxyde peut être d'épaisseur réduite (moins de 10 nm) et donner par conséquent origine à la formation d'un bec d'oiseau d'une étendue très limitée. Les pertes dimen- sionnelles deviennent ainsi négligeables, sans présenter de réductions indésirables du rendement ni une perte de contrôle dimensionnel. Des technologies d'attaque en R.I.E. à haute sé- lectivité vis-à-vis du silicium et qui sont appropriées sont, par exemple, celles qui sont utilisées industriel- lement pour l'attaque des contacts. En effet, on a vu que ces technologies permettent d'attaquer le nitrure à des vitesses qui sont seulement peu inférieures à celles de l'oxyde, tandis que l'attaque s'arrête spontanément sur le silicium. En particulier, il est possible d'utiliser une machine pour l'attaque R.I. E. connue dans le commerce sous la désignation de A.M.E. 8111, qui utilise un plas- ma de CHF3 + CO2 avec un débit de 75 cm3/min de CHF3 et de 6 cm3/min de CO2. La puissance employée est de 1300 watts (à 13,5 MHz) et la pression est de 80 microbars. La vitesse d'attaque de l'oxyde est de 45 nm/min et cel- le du silicium est de 1,5 nm/min. La sélectivité oxyde/- silicium est donc de 30: 1. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels; les figures 1 à 7 représentent successivement les diverses phases du procédé.- Sur la figure 1, on voit que, sur un substrat de silicium 1, on fait initialement croître un oxyde min- ce 2, de préférence d'une épaisseur inférieure à 10 nm. Sur l'oxyde 2, on dépose ensuite une couche de nitrure de silicium 3 (figure 2), de préférence d'une épaisseur supérieure à 200 nm. Après le dépôt d'un matériau de réserve photo- sensible 4 (figure 3) sur la zone destinée à devenir une zone active du composant et après un masquage approprié, on procède à l'attaque du nitrure 3 et de l'oxyde 2 avec une technologie R.I.E. ("reactive ion etch", c'est-à-di- re attaque par ions réactifs), à haute sélectivité vis-à- vis du silicium. En particulier, on peut utiliser la ma- chine A.M.E. 8111 précitée avec un plasma de CHF3 + CO2 On obtient ainsi la structure de la figure 4, qui peut être facultativement soumise à une implantation ionique pour la correction de la concentration superfi- cielle d'agent dopant dans les zones non protégées. Après enlèvement du matériau de réserve photo- sensible 4, la structure prend l'aspect de la figure 5, c'est-à-dire que le substrat de silicium 1 est recouvert d'une mince couche d'oxyde 2 et d'une couche de nitrure 3 exclusivement dans la zone destinée à devenir une zone active. Après un éventuel nouveau nettoyage superficiel du silicium, on fait croître, sur les côtés de ladite zo- ne, l'oxyde de champ 5 qui pénètre partiellement dans le susbtrat de silicium 1, en conférant ainsi au composant la conformation de la figure 6 et pratiquement sans croissance d'oxyde sous le nitrure 3. Il est visible que cette dernière caractéristique est le résultat de l'épaisseur réduite de l'oxyde 2. Finalement, on procède à l'enlèvement du nitru- re résiduel 3 et de l'oxyde initial 2 sous-jacent, en ob- tenant de cette façon, un composant final tel que celui de la figure 7, qui possède une zone active 6 bien défi- nie et de très faibles pertes dimensionnelles dues à la formation d'un "bec d'oiseau" 7. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au procédé qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limita- tif, sans sortir du cadre de l'invention. R EV E N D I C A T I ON S 1 - Procédé planox à bec réduit pour la forma- tion de composants électroniques intégrés, comprenant les phases de croissance d'un oxyde mince sur un subs- trat de silicium, dépôt d'une couche de nitrure, dépôt d'un matériau de réserve photosensible (4) et masquage, attaque du nitrure (3) sur les côtés des zones destinées à devenir des zones actives du composant, enlèvement du matériau de réserve photosensible (4), croissance d'un oxyde de champ autour desdites zones d'enlèvement de ni- trure résiduel et de l'oxyde initial sous-jacent dans lesdites zones, caractérisé en ce que ladite attaque du nitrure est réalisée par une technologie d'attaque en R.I.E. ("reactive ion etch", c'est-à-dire attaque par ions réactifs) possédant une haute sélectivité vis-à-vis du silicium. 2 - Procédé selon la revendication -1, caractéri- sé en ce que ladite technologie d'attaque prévoit l'em- ploi d'un plasma CHF3 + CO2 dans une composition et dans des conditions de travail convenablement choisies de ma- nière à assurer une haute vitesse d'attaque du nitrure et de l'oxyde et une basse vitesse d'attaque du sili- cium.