Brevet FR2607600A1 — publié le 19880603

PROCEDE DE REALISATION SUR UN SUBSTRAT D'ELEMENTS ESPACES LES UNS DES AUTRES DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé de réalisation sur un substrat d'éléments espacés les uns des autres. L'invention s'applique à la réalisation de n'importe quels éléments sur un substrat et en particulier à la réalisation de conducteurs électriques sur un substrat isolant, notamment pour la micro-électronique, par exemple pour la fabrication- de têtes d'enregistrement magnétiques en technologie intégrée tel que décrit dans les documents: EP-A-O 152 326 et EP-A-O 152 328. De façon connue, pour réaliser des éléments tels que des conducteurs électriques espacés les uns des autres sur un substrat, on dépose par exemple sur le substrat une couche d'un matériau conducteur que l'on grave à travers un masque de motifs appropriés de façon à obtenir lesdits conducteurs ou alors on dépose sur le substrat par dessus un masque de motifs appropriés réalisé sur le substrat, la couche de matériau conducteur, le masque étant ensuite éliminé entraînant avec lui les parties de la couche de matériau conducteur déposées sur celui-ci. Quel que soit le procédé mis en oeuvre pour réaliser des éléments, celuici nécessite l'utilisation d'un masque présentant des motifs géométriques dont les dimensions sont fonction de celles des éléments à réaliser. Ainsi, par exemple, dans le cas o l'on veut réaliser des éléments faiblement espacés, par exemple pour la micro-électronique, les procédés connus doivent comporter la réalisation de masques présentant des motifs de faibles largeurs. La mise en oeuvre de ces masques est d'autant plus difficile que ces largeurs sont faibles et inférieures au micron. L'invention a pour objet un procédé de réalisation sur un substrat d'éléments espacés les uns des autres permettant de 2 2607600 remédier à ces inconvénients; ce procédé se prête parfaitement à la réalisation d'éléments séparés par une distance inférieure à 1/m. De façon plus précise, l'invention a pour objet un procédé de réalisation sur un substrat, d'éléments espacés les uns des autres, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - réalisation sur le substrat d'espaceurs dont les dimensions et l'espacement sont fonction des dimensions et de l'espacement des éléments à réaliser, lesdits éléments étant constitués par au moins un premier matériau, -dépôt anisotrope sur le substrat dudit premier matériau, et - élimination desdits espaceurs. On entend par dépôt anisotrope, un dépôt s'effectuant de façon préférentielle suivant une direction privilégiée de l'espace, c'est-àdire dans le cas particulier de l'invention, dans une direction perpendiculaire à la surface du substrat. De façon avantageuse, l'élimination des espaceurs s'effectue par gravure chimique de ces espaceurs. Avec le procédé de l'invention, on peut réaliser des éléments espacés d'une distance inférieure à 1^m en réalisant des espaceurs de largeur inférieure à l1m. De façon avantageuse, pour réaliser les espaceurs, on effectue les étapes suivantes: - réalisation sur le substrat d'un masque présentant des motifs géométriques fonction des dimensions et de l'espacement des espaceurs à réaliser, - dépôt isotrope par dessus ledit masque, d'une couche du matériau constituant lesdits espaceurs, - gravure anisotrope de ladite couche de façon à ne laisser subsister de ce dépôt que les parties de la couche perpendiculaires au plan du substrat et situées contre les parois du masque, les espaceurs étant constitués par cesdites parties, et - élimination du masque. 3 2607600 Le procédé de l'invention permet de réaliser des espaceurs dont La largeur peut atteindre jusqu'à 0,3jgm. On entend par dépôt isotrope un dépôt s'effectuant suivant toutes les directions de l'espace. Ce dépôt isotrope présente une épaisseur du même ordre de grandeur que la largeur des espaceurs à réaliser. Par gravure anisotrope, on entend une gravure s'effectuant de façon préférentielle suivant une direction privilégiée de l'espace, c'est-àdire dans le cas de l'invention, suivant une direction perpendiculaire à la surface du substrat. L'élimination du masque peut s'effectuer aussi bien par une gravure chimique que par une gravure ionique réactive. Au cours du dépôt anisotrope sur le substrat du premier matériau, si ce dépôt n'est pas suffisamment directif, le premier matériau se dépose sur la base des espaceurs; aussi, on réalise de façon avantageuse un dépôt anisotrope d'un second matériau sur le dépôt de premier matériau de façon à ce qu'il recouvre la surface supérieure du dépôt de premier matériau et on grave le premier matériau de façon à l'éliminer au moins sur la base des espaceurs. Cette étape du procédé permet de dégager la base des espaceurs de tout matériau, pour faciliter l'élimination ultérieure des espaceurs. Selon un mode préféré de réalisation, les éléments étant des conducteurs électriques, le premier matériau est conducteur et le substrat est isolant. Lorsque- l'on réalise un dépôt d'un deuxième matériau, ce dernier peut être aussi bien conducteur qu'isolant mais de façon préférentielle pour réaliser des éléments conducteurs, on utilise un deuxième matériau conducteur. De façon avantageuse, les espaceurs sont réalisés en silice, l'élimination de ces espaceurs s'effectuant alors par exemple par une solution d'acide fluorhydrique (HF). Selon un mode de mise en oeuvre, le masque est réalisé par dépôt d'une couche de résine polymérisable, suivant une 4 2607600 épaisseur du même ordre de grandeur que la hauteur des espaceurs à réaliser, par polymérisation de cette couche de résine, puis par gravure anisotroque de cette couche de façon à obtenir les motifs dudit masque. Bien entendu, ce masque peut être réalisé par d'autres matériaux à condition que ces matériaux puissent être gravés de façon anisotrope et sélectivement par rapport au substrat. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et non limitatif, en référence aux figures I à 13 annexées, dans lesquelles: - les figures 1 à 12 représentent schématiquement, en coupe, les principales étapes de réalisation sur un substrat d'éléments espacés les uns des autres, conformément au procédé de l'invention, ces éléments étant réalisés par dépôt d'un premier et d'un second matériaux, et - la figure 13 représente schématiquement également en coupe, des éléments constitués par un seul matériau, réalisés sur un substrat. On a choisi de représenter pour plus de clarté ces figures en coupe dans le sens de la largeur des éléments à réaliser ou réalisés, étant donné que la forme de ces éléments peut être quelconque, elle dépend de leur utilisation. Ainsi, ces éléments peuvent être par exemple rectilignes ou comme décrit dans les documents EP-A-0 152 326 et EP-A-0 152 328 en forme de spirale. Les figures 1 à 5 représentent différentes étapes d'un exemple de réalisation, sur un substrat 1, d'un masque 3b en résine, utilisé conformément à l'invention pour former les espaceurs. Comme représenté figure 1, pour réaliser ledit masque, on dépose tout d'abord sur ce substrat 1 une couche 3a de résine, d'épaisseur de l'ordre de grandeur de la hauteur des espaceurs à réaliser, que l'on polymérise par un traitement thermique. On dépose ensuite une couche 5a, par exemple de silice et enfin une couche 7a de résine photosensible. Cette couche 7a de résine est irradiée puis développée de façon à obtenir un masque 7b présentant des motifs géométriques, fonction des dimensions et de l'espacement des espaceurs à réaliser (figure 2). Ainsi, par exemple, pour réaliser des éléments de l'ordre de 35m de large, espacés d'environ 0,5Im, les espaceurs doivent présenter une largeur de l'ordre de 0,5'>m et être espacés de 3,m. Les motifs du masque doivent donc être tels que la largeur des parties du masque 7b en résine sont de l'ordre de 3,km et l'espacement entre ces parties de l'ordre de 4_m, compte tenu de la largeur des espaceurs. Les motifs géométriques du masque 7b sont ensuite transférés dans la couche 5a de silice (figure 3), par exemple par une gravure ionique réactive à travers le masque 7b, avec un agent d'attaque sans action sur la résine tel que le trifluorure ou le tétrafluorure de carbone (CHF ou CHF). On obtient ainsi 3 4 un deuxième masque 5b, en silice. Ce masque 5b en silice permet ensuite de graver la couche de résine 3a suivant les mêmes motifs géométriques, de façon à obtenir un masque 3b (figure 4). La couche 3a est par exemple attaquée à travers le masque 5b par une gravure ionique réactive avec un agent d'attaque sans action sur la silice tel que l'oxygène. Le masque 7b étant constitué de façon avantageuse par une résine attaquable par le même type de gravure ionique réactive que la couche de résine 3a, pour que ce masque 7b soit complètement éliminé au cours de cette gravure, l'épaisseur de la couche 7a est choisie de préférence inférieure ou égale à l'épaisseur de la couche 3a. Après cette étape, il ne reste sur le substrat que les masques 3b et 5b (figure 4). Le masque 5b n'étant plus protégé par le masque 7b, il est à son tour éliminé, par exemple par une gravure ionique réactive avec du trifluorure ou du tétrafluorure de carbone, afin 6 2607600 de ne garder sur Le substrat que Le masque 3b en résine polymérisée (figure 5). Ce masque 3b permet comme représenté sur les figures 6, 7 et 8 de réaliser, conformément à l'invention, Les espaceurs. Ainsi, comme représenté figure 6, on dépose tout d'abord par dessus le masque 3b, une couche 9 du matériau constituant les espaceurs, tel que de la silice. Ce dépôt est réalisé de façon isotrope, pour obtenir une couche d'épaisseur uniforme, cette épaisseur étant du même ordre de grandeur que la largeur des espaceurs à réaliser. On effectue ensuite une gravure anisotrope de cette couche 9, par exemple par une gravure ionique réactive avec comme agent d'attaque du trifluorure ou du tétrafluorure de carbone pour une couche en silice, afin de ne laisser subsister de cette couche, que les parties 10 perpendiculaires à la surface du substrat et contre les parois du masque 3b (figure 7). La largeur des parties 10 restantes de la couche 9 est pratiquement égale à l'épaisseur de la couche 9 avant cette gravure. Le masque 3b est ensuite éliminé, par exemple par une gravure chimique ou une gravure ionique réactive avec comme agent d'attaque de l'oxygène, afin de ne conserver sur le substrat que les espaceurs 10 (figure 8). Les figures 9, 10, 11 et 12 suivantes représentent les étapes finales permettant de mettre en oeuvre les éléments conformément à l'invention. On réalise tout d'abord un dépôt anisotrope d'un premier matériau sur le substrat, par dessus les espaceurs (figure 9). Dans le cas o les éléments sont des conducteurs, le premier matériau est par exemple du cuivre. Ce matériau se dépose donc à la fois sur le substrat et sur la partie supérieure des espaceurs réalisant respectivement les dépôts référencés 11a et 11b. Le dépôt 11b réalisé sur la tête des espaceurs présente une section de forme ovale; il permet au fur et à mesure de sa formation d'éviter que le matériau constituant le dépôt 11a * s'agglomère contre les parois des espaceurs. Aussi, comme 7 2607600 représenté figure 9, les parois du dépôt 11a présentent de ce fait une pente incLinée, de quelques degrés par rapport à l'axe des espaceurs, la pente de cette inclinaison dépendant de la forme ovale de la section du dépôt 11b réalisé sur les espaceurs. Lorsque Le dépôt anisotrope est insuffisamment directif, au début de ce dépôt, le premier matériau se dépose contre les parois de l'espaceur, à la base de ces derniers. Aussi, pour permettre l'élimination ultérieure des espaceurs, le matériau déposé sur la base des espaceurs doit être enlevé. Pour cela, on dépose de façon anisotrope un deuxième matériau sur le premier matériau. Dans le cas o les éléments sont des conducteurs, le deuxième matériau est par exemple du chrome. Ce deuxième matériau se dépose sur les dépôts 11a et 11b du premier matériau réalisant un dépôt 13a au-dessus du substrat et un dépôt 13b au-dessus des espaceurs (figure 10). Le dépôt 11b du premier matériau sur les espaceurs, empêche le deuxième matériau de se déposer sur les espaceurs et au voisinage de la base de ces derniers. Le deuxième matériau ne protège donc pas le dépôt 11a du premier matériau à la base des espaceurs. On grave ensuite de façon sélective, le premier matériau par exemple pour du cuivre par une attaque chimique de H SO +Cr0O ou par une 2 4 3 attaque ionique réactive avec du gaz chloré de façon à éliminer les parties du premier matériau non protégées par le deuxième matériau, autrement dit situées au voisinage de la base des espaceurs. La base des espaceurs étant ainsi dégagée du premier matériau (figure 11), les espaceurs peuvent être éliminés ainsi que les dépôts 11b et 13b situés sur la tête de ces derniers. L'élimination des espaceurs peut être mise en oeuvre, par exemple par une attaque chimique avec de l'acide fluorhydrique dans le cas d'espaceurs en silice, les dépôts 11b et 13b situés sur leur tête étant entraînés dans le bain d'attaque. Apres cette étape, comme représenté figure 12, il ne reste sur le substrat que les éléments constitués par les dépôts 11a et 13a des premier et deuxième matériaux. Dans le cas de la réalisation de conducteurs 8 - 2 Z607600 électriques, le premier matériau est conducteur, par contre le deuxième matériau peut être aussi bien conducteur qu'isolant, ce dernier servant comme on l'a vu précédemment à protéger le premier matériau lors de son élimination, au voisinage de la base des espaceurs. La figure 13 représente une variante de la figure 12. Sur cette figure, les éléments situés sur le substrat 1 sont constitués uniquement par un dépôt 11a de premier matériau. La réalisation de ces éléments peut être obtenue, soit par élimination du dépôt 13a du deuxième matériau, soit par un dépôt de premier matériau suffisamment directif pour qu'il ne soit pas nécessaire d'utiliser un deuxième matériau. A titre d'exemple, pour réaliser des éléments de largeur 3>,m, espacés les uns des autres par une distance inférieure à >l"m, par exemple de l'ordre de 0,5..m et d'épaisseur de l'ordre de 0,9 m, on dépose sur le substrat une couche de résine 3a de 2,m, une couche de silice 5a de 0,1Àm et une couche de résine 7a de l1m. Comme décrit précédemment, on réalise successivement à partir de ces couches des masques 7b, 5b et 3b dont la largeur des parties non gravées est de l'ordre de 3psm et l'espacement entre ces parties de l'ordre de 4p..m. Seul le masque 3b étant conservé, on dépose par dessus celui-ci une couche 9 par exemple de silice de 0, 5pom d'épaisseur; après gravure de la couche 9 et élimination du masque 3b, il ne reste sur le substrat que les parties 10 de la couche 9 constituant les espaceurs. Ces derniers ont donc une largeur de 0,5Am, une hauteur de 2,km et ils sont espacés les uns des autres d'une distance de 3A&m. On réalise alors un dépôt 11a de premier matériau sur le substrat suivant une épaisseur de 0,9Am. Dans le cas o l'on réalise un dépôt 13a d'un deuxième matériau, celui-ci est effectué sur une faible épaisseur: de l'ordre de 0,03.-m. Ces figures représentent la réalisation d'éléments de largeur identique mais bien entendu cet exemple n'est pas limitatif, ces éléments pouvant être de largeur différente. Pour obtenir des éléments de largeur différente, il suffit de réaliser 9 2607600 des espaceurs différemment espacés, autrement dit de réaliser un masque 3b dont la largeur des parties recouvrant le substrat varie en fonction de l'espacement désiré des espaceurs. Le procédé de L'invention permet, comme on l'a vu précédemment, de réaliser des éléments faiblement espacés, ce qui permet de fabriquer sur un substrat de surface déterminé un maximum d'éléments. Cette caractéristique est particulièrement intéressante pour la réalisation de têtes magnétiques, la qualité d'une tête magnétique dépendant directement du nombre de spires de conducteurs présentes entre les pièces polaires. La réalisation d'éléments faiblement espacés permet en outre, lorsqu'on dépose une couche de matériau par dessus ces éléments notamment pour isoler ou protéger ces éléments, d'obtenir un profil pratiquement plan, rendant inutile la mise en oeuvre d'une étape de planarisation. 2607600 REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation sur un substrat (1), d'éléments espacés les uns des autres, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: réalisation sur le substrat d'espaceurs (10) dont les dimensions et l'espacement sont fonction des dimensions et de l'espacement des éléments (11a, 13a) à réaliser, lesdits éléments étant constitués par au moins un premier matériau, - dépôt anisotrope (11a) sur le substrat dudit premier matériau, et - élimination desdits espaceurs. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments sont espacés d'une distance inférieure à lm, les espaceurs étant réalisés avec une largeur inférieure à 1lm. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que pour réaliser les espaceurs (10), on effectue les étapes suivantes: - réalisation sur le substrat d'un masque (3b) présentant des motifs géométriques fonction des dimensions et de l'espacement des espaceurs à réaliser, - dépôt isotrope par dessus ledit masque, d'une couche (9) du matériau constituant lesdits espaceurs, gravure anisotrope de ladite couche de façon à ne laisser subsister de ce dépôt que les parties de la couche perpendiculaires au plan du substrat et situées contre les parois du masque, les espaceurs étant constitués par cesdites parties, et - élimination du masque. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au cours du dépôt (11a) sur le substrat du premier matériau, celui-ci se déposant sur la base des espaceurs, on réalise un dépôt anisotrope (13a) d'un second matériau sur le dépôt de premier matériau de façon à ce qu'il recouvre la surface supérieure du dépôt de premier matériau et on 11 2607600 grave le premier matériau de façon à l'éliminer au moins sur la base des espaceurs. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments étant des conducteurs électriques, le premier matériau est conducteur et le substrat est isolant. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les espaceurs sont réalisés en silice. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les espaceurs sont éliminés par de l'acide fluorhydrique. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le masque (3b) est réalisé par dépôt d'une couche (3a) de résine polymérisable suivant une épaisseur du même ordre de grandeur que la hauteur des espaceurs à réaliser, par polymérisation de cette couche de résine, puis par gravure anisotrope de cette couche de façon à obtenir lesdits motifs du masque.