Brevet FR2611085A1 — publié le 19880819

PROCEDE DE GRAVURE DES OUVERTURES DE CONTACT DANS UN CIRCUIT INTEGRE La présente invention concerne un procédé de gravure des ouvertures de contact dans un circuit intégré. En effet, dans la réalisation des circuits intégrés, pour relier entre eux les divers éléments du circuit intégré, on utilise le plus souvent une couche d'interconnection métallique, en général une couche d'aluminiumsilicium(l-1,5 %) car cet alliage présente l'avantage d'être un bon conducteur, facile à déposer et à graver. Cette couche d'interconnection repose le plus souvent sur une couche isolante recouvrant les éléments du circuit intégré. Pour réaliser l'interconnection, la couche isolante est ouverte avant le dépôt de ladite couche métallique d'interconnection pour mettre à nu les surfaces avec lesquelles on désire établir un contact; ces surfaces peuvent être constituées par des surfaces de silicium monocristallin convenablement dopées correspondant par exemple aux source, drain, collecteur, base ou émetteur des transistors, ou de silicium polycristallin correspondant par exemple aux grilles des transistors à effet de champ ou encore par des surfaces métalliques d'une autre couche dtinterconnection. L'ouverture de la couche isolante est réalisée par gravure. Différents procédés de gravure peuvent être utilisés, toutefois les tailles des contacts allant en diminuant avec le degré d'intégration des puces, on utilise le plus fréquemment des procédés de gravure du type gravure humide suivi d'une gravure sèche ou simplement gravure sèche. Ces procédés permettent de graver de manière directive les ouvertures de contact dans la couche isolante au moins lors de la phase finale. Ils permettent donc l'obtention de surfaces de contact très petites et très rapprochées entre la couche d'interconnection et les éléments de circuit. Toutefois, il est apparu que les procédés de gravure sèche, plus particulièrement les procédés de gravure au plasma peuvent endommager les surfaces mises à nu. Notamment, on observe les phénomènes suivants: à savoir la formation de couches de polymères au fond des contacts, l'apparition d'une couche de silicium amorphe due au bombardement et l'implantation de corps étrangers aux semiconducteurs. La présente invention propose une solution pour remédier à ces inconvénients en faisant suivre l'étape de gravure sèche d'un nettoyage plasma. En conséquence, la présente invention a pour objet un procédé de gravure des ouvertures de contact dans un circuit intégré comprenant les étapes consistant, après avoir déposer au moins une couche isolante sur un substrat incorporant des éléments de circuit intégré déjà réalisés, à réaliser au moins une première gravure des ouvertures de contact dans la ou lesdites couches isolantes pour mettre à nu les surfaces destinées à établir le contact, caractérisé en ce que, après cette première gravure, on surgrave sur une épaisseur de quelques centaines# d'Angström lesdites surfaces, cette surgravure étant réalisée par gravure par plasma. Dans la présente invention par substrat incorporant des éléments de circuits intégrés déjà réalisés, on entend aussi bien les éléments incorporés par implantation ionique dans le substrat luimême que les éléments réalisés par dépôt d'une couche conductrice sur le substrat telle qu'une couche de silicium polycristallin. La réalisation de ces dépôts est bien connue-de l'homme de métier et ne sera pas explicitée dans la présente demande. De préférence, le plasma utilisé dans cette surgravure est obtenu à partir d'un mélange d'oxygène et d'un gaz contenant du fluor. Le gaz contenant du fluor est choisi parmi le tétraflorure de carbone CF4 ou le fluorure de soufre FS6. En effet, l'oxygène permet de brûler la couche polymère tandis que les fluors sont utilisés pour graver le semiconducteur. D'autre part, pour éviter d'endommager les zones implantées, l'épaisseur de la surgravure est comprise entre 100 et 500 Angström de préférence 200 Angström. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la dêscription faite ci-après avec référence au dessin ci-annexé dans lequel: - la figure 1 représente une ouverture de contact réalisée selon un procédé de l'art antérieur; - la figure 2 représente une ouverture de contact réalisée sur le substrat selon le-procédé de la présente invention et, - la figure 3 représente une ouverture de contact réalisée sur une grille en silicium polycristallin selon le procédé de gravure conforme à la présente invention. Sur la figure 1, représentant l'ouverture d'un contact 20 selon un procédé de gravure conforme à Part antérieur, la référence 10 désigne un substrat semiconducteur, en silicium par exemple, incorporant des éléments de circuit non représentés. Ce substrat a été recouvert d'une couche isolante 11, en oxyde de silicium par exemple, qui elle-même a été recouverte d'une couche d'un verre en phospho-silicate (PSG) de telle sorte que l'ouverture 20 présente, après gravure, des bords de forme arrondie qui évite les cassures du métal lors de son dépôt par évaporation. L'ouverture de contact 20 a été réalisée de manière connue par gravure sèche, plus particulièrement par gravure plasma. De ce fait, le fond de l'ouverture 20 n'est pas constitué par le substrat luimême, mais présente une structure en couches constituée principalement d'une couche de polymères 10 a recouvrant le fond du contact, d'une couche de silicium amorphe 10 b à l'intérieur du substrat et d'une couche de silicium 10 c présentant des impuretés étrangères. Cette structure entraîne un certain nombre d'inconvénients au niveau du contact entre la couche de métallisation, à savoir l'aluminium déposé dans l'ouverture 20 et élément de circuit intégré mis en contact. En particulier, les résistances de contact sont mauvaises. Conformément à la présente invention et comme représenté sur la figure 2, on réalise une surgravure du fond de l'ouverture de contact 20 de manière à éliminer les couches perturbées et à obtenir une surface de contact propre 13. Cette surgravure est réalisée par gravure au plasma sur une épaisseur de quelques centaines d'Angström. Le plasma est obtenu, de préférence, à partir d'un mélange d'oxygène et d'un gaz contenant du fluor choisi parmi le tétrafluorure de carbone CF4 ou le fluorure de soufre SF6. L'épaisseur de la surgravure est elle-même comprise entre 100 et 500 Angström, de préférence 200 Angström. Comme représenté sur la figure 3, le procédé de gravure des ouvertures de contact de la présente invention peut aussi être utilisé lorsque les contacts doivent être établis entre une couche conductrice en silicium polycristallin 14 représentant par exemple la grille d'un transistor MOS et une couche d'interconnection non représentée. Dans ce cas et de manière connue de l'homme de l'art, sur le substrat 10 a été déposée une couche isolante 11, cette couche a été recouverte d'une couche de silicium polycristallin qui a été gravée de manière à donner les grilles référencées 14 sur la figure 3, puis on a déposé une autre couche isolante 15 qui a été elle-même recouverte d'une couche de PSG 16.Une ouverture de contact 21 a été réalisée conformément à la présente invention, en effectuant tout d'abord une première gravure par plasma des couches 16 et 15 et une surgravure par plasma du fond du contact 17 de manière à attaquer le silicium polycristallin sur une faible épaisseur. Dans le procédé décrit ci-dessus, la première gravure est une gravure sèche plus particulièrement une gravure par plasma. Toutefois, cette première gravure peut aussi être réalisée par une succession de gravures du type gravure humide suivie d'une gravure par plasma. Dans le procédé de la présente invention, il est simplement nécessaire que la gravure précédant la surgravure soit une gravure par plasma. Les avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de l'exemple pratique donné ci-après. Des ouvertures de contact dans un circuit intégré ont été obtenues en immergeant le circuit intégré dans un plasma obtenu à partir d'un mélange de tétrafluorométhane et d'argon sous une pression de 2 torrs et avec une puissance de 250 watts. Une fois les ouvertures réalisées, celles-ci ont été soumises à une surgravure en immergeant le circuit intégré dans un plasma obtenu à partir d'un mélange d'oxygène et de tétrafluorure de carbone sous les proportions de 100 SCCM d'oxygène et 75 SCCM de tétrafluorure de carbone sous une pression de 400 mT avec une puissance de 300 watts. Le temps de la surgravure a été de 42 secondes et l'épaisseur de la surgravure obtenue dans ce cas a été d'environ 200 Angström de silicium. Différents essais réalisés en faisant varier la puissance RF et les temps d'attaque ont permis de mettre en évidence que le point de fonctionnement idéal était obtenu pour les caractéristiques données ci-dessus. Dans ce cas, la résistance carrée présente les valeurs suivantes: - pour un contact Al/n+: 50 ohms/contact - pour un contact Al/p+: 25 ohms/contact - pour un contact Al/silicium polycrystallin: 21 ohms/contact (taille des contacts 3 microns x 3 microns). REVENDICATIONS 1. Procédé de gravure des ouvertures de contact dans un circuit intégré comprenant les étapes consistant, après avoir déposer au moins une couche isolante sur un substrat incorporant des éléments de circuit intégré déjà réalisés, à réaliser au moins une première gravure des ouvertures de contact dans la ou lesdites couches isolantes pour mettre à nu les surfaces destinées à établir le contact, caractérisé en ce que, après cette première gravure, on surgrave sur une épaisseur de quelques centaines d'Angström lesdites surfaces, cette surgravure étant réalisée par gravure par plasma. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plasma est obtenu à partir d'un mélange d'oxygène et d'un gaz contenant du fluor. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gaz contenant du fluor est choisi parmi le tétrafluorure de carbone (CF4 > ou le fluorure de soufre (su6). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la surgravure est comprise entre 100 et 500 Angström, de préférence 200 Angström.