Brevet FR2622355A1 — publié le 19890428

Procédé de fabrication d'un transistor à effet de champ à porte Schottky La présente invention concerne un procédé de fa- brication d'un transistor à effet de champ à porte Schottky (MESFET), ce procédé étant conçu en particulier de façon à permettre de réaliser une électrode porte automatiquement alignée sur une région source/drain à forte concentration d 'impuretés. Un procédé connu pour la fabrication d'un transis- tor & effet de champ à porte Schottky formé de GaAs est dé- crit dans la demande de brevet japonais publiée n 60- 120574. Les figures annexées 2(a) à (g) représentent des vues en coupe transversale des différents stades de fabri- cation d'une électrode porte d'un tel procédé. Sur les figures 2a à 2g le chiffre de référence 1 désigne un substrat semi-isolant en GaAs. Une couche de GaAs 2 de type N est formée dans une région superficielle du substrat semi-isolant 1 en GaAs et ce, par exemple, par implantation d'ions. Un élément conformé 3 en SiO2 est dis- posé sur la couche 2 en GaAs de type N dans une région des- tinée à la fabrication d'une électrode porte. Des régions N+ 4 sont réalisées dans le substrat semi-isolant 1 en GaAs par implantation d'ions. Une couche 6 de substance photosensible ou photo- résistante (en anglais "photoresist") est disposée sur toute la surface du substrat comportant l'élément conformé 3 en SiO2. Après dé- capage de la couche photosensible jusqu'à la surface supé- rieure de l'élément conformé 3 et élimination de ce der- nier, des couches de métal Schottky 8 et 8a sont déposées respectivement au milieu de la couche photosensible 6 et sur celle-ci, permettant ainsi à la couche de métal Schott- ky 8 de former une jonction Schottky avec la couche 2 en GaAs de type N. Le chiffre de référence 9 désigne une élec- trode porte. Les stades successifs de fabrication de ce procé- dé sont décrits ci-après. Premièrement, une couche 2 en GaAs de type N est produite dans une région superficielle du substrat semi- isolant 1 en GaAs, par exemple par implantation d'ions, et un élément conformé 3 en SiO2 est mis en place sur la cou- che 2 en GaAs de type N dans la région destinée à l'obten- tion d'une électrode porte (figure 2(a)). Puis des régions N+ 4 sont réalisées dans le substrat semi-isolant 1 en GaAs par implantation d'ions et sont activées par recuit (figure 2(b)). Ensuite une substance photosensible 6 est appliquée sur toute la surface du substrat comportant l'élément con- formé 3 en SiO2 et ce de manière que la couche présente une épaisseur suffisante pour que sa surface devienne plane (figure 2(c)). La substance photosensible 6 est décapée par exemple par décapage aux ions réactifs de façon à réduire graduellement l'épaisseur de la couche photosensible 6 jus- qu'à ce que le dessus de l'élément conformé 3 en SiO2 se trouve mis à nu (figure 2(d)). L'élément conformé 3 en SiO2 est alors décapé et enlevé au moyen d'acide fluorhydrique ou analogue (figure 2(e)). Puis du métal Schottky capable de produire une jonction Schottky avec la couche 2 en GaAs de type N, tel que l'aluminium ou un métal du groupe titane, est déposé sur toute la surface du substrat (figure 2(f)). Ensuite les couches de métal Schottky 8a sont enle- vées en même temps que la couche photosensible 6 au moyen d'un solvant organique comme par exemple l'acétone, permet- tant ainsi d'obtenir l'électrode porte 9 (figure 2(g)). Ainsi l'électrode porte 9 est réalisée de manière à être automatiquement alignée sur les régions N- 4. Dans ce procédé connu de fabrication de transistors à effet de champ à porte Schottky, o l'électrode porte 9 est obtenue de la manière décrite, la couche photosensible 6 est utilisée à la fois pour produire l'électrode porte 9 et pour rendre la surface de celle-ci plane. Par conséquent, la couche photosensible 6 risque d'être détériorée lors de la phase de décapage, rendant ainsi difficile son élimina- tion lors de l'opération finale d'enlèvement. De plus, étant donné que la forme des surfaces internes'de la couche photosensible 6 est déterminée exclusivement par l'élément conformé 3 en SiO2,le phénomène de formation de bords sail- lants se produira vraisemblablement au niveau des deux sur- faces latérales de l'électrode porte 9 lors de la formation de celle-ci. En outre, étant donné que l'électrode porte 9 présente une forme rectangulaire, on ne dispose d'aucun moyen pour supprimer la résistance de porte en réduisant la longueur de la porte. De surcroît, étant donné que la par- tie supérieure de l'élément conformé 3 en SiO2 est mise à nu en réduisant l'épaisseur de la couche photosensible 6, la mise à nu de cette partie supérieure est difficile à dé- tecter. Cela veut dire que le procédé n'admet que de fai- bles tolérances et ne peut être réglé de manière précise. La présente invention a en premier lieu pour objet de créer un procédé de fabrication d'un transistor à effet de champ à porte Schottky qui permette de fabriquer des électrodes portes de manière qu'elles soient automatique- ment alignées correctement, tout en conservant la possibi- lité de bien contrôler le procédé. Ce but est atteint selon l'invention, pour un pro- cédé de fabrication d'un transistor à effet de champ à porte Schottky et, en particulier, un procédé permettant de fabriquer une électrode porte de manière que celle-ci soit automatiquement alignée sur la région source/drain à forte concentration d'impuretés, par le fait que le procédé com- prend les phases consistant à: mettre en place une première pellicule mince con- formée, dans une région de formation d'une électrode porte, sur une couche semiconductrice d'un premier type de conduc- tivité, laquelle couche est produite dans une région super- ficielle d'un substrat semiconducteur; réaliser des régions à forte concentration d'impu- retés d'un premier type de conductivité dans le substrat semiconducteur par implantation d'ions formant impuretés; mettre en place une seconde pellicule mince sur ledit substrat semiconducteur comportant ladite première pellicule mince conformée, de façon que la seconde pellicu- le mince présente la même épaisseur que celle de la premiè- re pellicule mince; appliquer une substance photosensible synthétique sur la seconde pellicule mince de telle façon que sa surfa- ce devienne plane, laquelle couche photosensible présente la même vitesse de décapage que la seconde couche mince; décaper la couche photosensible jusqu'à ce que la partie supérieure de la première pellicule mince conformée soit mise à nu; enlever la première pellicule mince par décapage; réaliser des couches conformées de substance pho- tosensible sur les deux côtés des secondes pellicules min- ces de.manière à obtenir une plus grande ouverture que cel- le des secondes pellicules minces; et à réaliser une électrode porte, qui a des parties disposées sur les deux secondes pellicules minces, par for- mation de dépôt par vaporisation et enlèvement des couches de substance photosensible. Selon une caractéristique de l'invention le tran- sistor à effet de champ à porte Schottky est réalisé en GaAs. Un mode de réalisation avantageux du procédé de fabrication d'un transistor à effet de champ à porte Schottky réalisé en GaAs selon l'invention consiste en ce que la première pellicule mince se compose de SiO2 et la seconde pellicule mince de SiN ou SiON. Un autre mode de réalisation avantageux de ce procédé consiste en ce que la première pellicule mince se compose de SiON et la seconde pellicule mince de SiN. Dans un troisième mode de réalisation avantageux de ce procédé la première pellicule mince est en AlN et la seconde pellicule mince en SiO2 ou SiON. Le transistor à effet de champ à porte Schottky peut également être réalisé avantageusement en InP ou Si. D'autres objets et avantages de la présente inven- tion apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre; il est cependant entendu que la description détaillée et la forme de réalisation correspondante sont données exclusivement à titre d'exemple car divers change- ments et modifications pourront y être apportés dans le cadre de la présente invention par ceux spécialisés dans ce domaine technique. Conformément à la présente invention, étant donné que différentes substances photosensibles sont utilisées pour la réalisation d'une électrode porte et pour rendre la surface de celle-ci plane, la forme des surfaces latérales des couches de substance photosensible peut être aisément contrôlée et la substance photosensible aisément éliminée. La partie supérieure de la première pellicule mince confor- mée peut être mise à nu en éliminant la substance photosen- sible tout entière de façon à obtenir une surface plane. Cela veut dire que la mise à nu du dessus de la première pellicule mince peut être aisément détectée, permettant ainsi de bien régler le procédé. De plus, la vue en coupe de l'électrode porte est en forme de Y puisque sa partie inférieure et sa partie supérieure sont déterminées par la forme des ouvertures produites au niveau des secondes pel- licules minces et au niveau des couches conformées de sub- stance photosensible pour produire une électrode porte. Par conséquent, la résistance de porte peut être supprimée même lorsque la longueur de la porte est réduite. L'invention est expliquée plus en détail ci-des- sous à l'aide des dessins annexés sur lesquels: les figures 1(a) à (i) sont des vues en coupe montrant les phases successives du procédé de fabrication de transistors à effet de champ à porte Schottky suivant un mode de réalisation de la présente invention; et les figures 2(a) à (g) sont des vues en coupe montrant les phases successives d'un procédé de fabrication de transistors à effet de champ à porte Schottky suivant la technique antérieure. Un mode de réalisation de la présente invention est décrit ci-dessous en se référant aux figures 1 (a) à (i). Les chiffres de référence utilisés sur la figure 1 désignent les mêmes éléments que ceux représentés sur la figure 2. Le chiffre de référence 5 désigne une pellicule en SiN, 7 désigne une substance photosensible pour détermi- ner les dimensions de la partie supérieure de l'électrode porte 9, et 8 désigne un métal Schottky comme par exemple l'aluminium ou un métal du groupe titane, qui peut produire une jonction Schottky avec une couche 2 en GaAs de type N. Les phases successives du procédé de fabrication sont décrites ci-après. D'abord une couche 2 en GaAs de type N est produi- te, dans la région superficielle du substrat semi-isolant 1 en GaAs, par exemple par implantation d'ions, et une premi- ère pellicule mince conformée, par exemple l'élément con- formé 3 en Si 02, est mise en place sur la couche 2 en GaAs de type N dans la région destinée à la réalisation de l'électrode porte (figure l(a) ). Puis des régions N+ 4 sont réalisées dans le substrat semi-isolant 1 en GaAs par im- plantation d'ions et sont activées par recuit (figure l(b)). Ensuite une seconde pellicule mince, par exemple une pellicule 5 en SiN, est formée sur l'ensemble de la surface du substrat comprenant l'élément conformé 3 en SiO2 de telle sorte que la seconde pellicule mince présente la même épaisseur que celle de l'élément conformé 3 en SiO2 (figure l(c)). Puis la substance photosensible 6 est appliquée sur toute la surface du substrat comportant la pellicule 5 en SiN de façon à présenter une certaine épaisseur (figure l(d)). La substance photosensible 6 est alors décapée et éliminée par exemple par décapage aux ions réactifs dans des conditions telles que la substance photosensible 6 pré- sente la même vitesse de décapage que la pellicule 5 en SiN (figure l(e)). A cet égard, étant donné que le décapage s'effectue de telle manière que la pellicule 5 en SiN pré- sente la même épaisseur que celle de l'élément conformé 3 en SiO2 et la même vitesse de décapage que celle de la couche photosensible 6, comme indiqué ci-dessus, on obtient qu'à l'instant o la fin du décapage de la substance photo- sensible 6 est détectée la partie supérieure de l'élément conformé 3 en SiO2 se trouve & coup sûr mise à nu. Puis l'élément conformé 3 en SiO2 est décapé au moyen d'acide fluorhydrique ou analogue (figure l(f)). Ensuite la couche photosensible 7 servant à produire une électrode porte est formée sur la pellicule 5 en SiN par photolithographie (fi- gure 1(g)). Du métal Schottky (métal formant porte), qui peut produire une jonction Schottky avec la couche 2 en GaAs de type N, est alors déposé sur toute la surface du substrat (figure l(h)), et la matière photosensible 7 et le métal Schottky 8a placé sur celle-ci sont enlevés au moyen d'un solvant organique tel que l'acétone, produisant ainsi une électrode porte 9 (figure l(i)). Entretemps, étant donné que la couche de substance photosensible conformée 7 n'est pas soumise à du plasma ou analogue et que la forme des surfaces latérales internes de celle-ci peut être con- tr8ôlée par les conditions d'exécution de la photolithogra- phie, il ne se produit aucun phénomène de formation de bords saillants au niveau des surfaces latérales de l'élec- trode porte 9 qui entrent en contact avec les parties laté- rales internes de la couche de substance photosensible con- formée 7. Ceci permet de fabriquer aisément des électrodes portes. Ainsi une électrode porte 9 peut être réalisée de manière à se trouver alignée automatiquement sur les ré- gions N + 4 et ce dans des conditions permettant de régler le processus à un haut degré. De plus, étant donné que l'électrode porte 9 présente en coupe transversale une for- me en Y, la résistance de porte peut être supprimée même lorsque la longueur de la porte est réduite. Alors que dans la forme de réalisation décrite ci-dessus SiO2 et SiN sont utilisés respectivement en tant que première et seconde pellicule mince, d'autres combinai- sons de matières, comme par exemple SiO2 et SiON, SiON et SiN, et AlN et SiO2 ou SiON, peuvent également être utili- sées respectivement pour la première et la seconde pellicu- le mince. En outre, alors que dans la forme de réalisation expliquée cidessus il s'agit d'un transistor à effet de champ à porte Schottky réalisé en GaAs, on conçoit que la présente invention peut également s'appliquer à un procédé. de fabrication de transistors à effet de champ à porte Schottky à base d'autres matières comme par exemple InP ou Si. Ainsi qu'il ressort de la description ci-dessus, il est prévu des phases consistant à mettre en place une première pellicule mince conformée, dans une région prévue pour la fabrication d'une électrode porte, sur une couche semiconductrice d'un premier type de conductivité, laquelle couche est produite dans une région superficielle d'un sub- strat semiconducteur, à réaliser des régions à forte con- centration d'impuretés d'un premier type de conductivité dans le substrat semiconducteur par implantation d'ions formant impuretés, à mettre en place une seconde pellicule mince sur le substrat semiconducteur comportant la première pellicule mince conformée, de telle façon que cette seconde pellicule mince présente la même épaisseur que celle de la première pellicule mince, à appliquer une substance photo- sensible sur la seconde pellicule mince de telle manière que sa surface devienne plane, laquelle substance photosen- sible présente la même vitesse de décapage que celle de la seconde pellicule mince, à décaper la substance photosensi- ble jusqu'à ce que la partie supérieure de la première pel- licule mince conformée se trouve mise à nu, à éliminer par décapage la première pellicule mince conformée, à former des couches de substance photosensible conformées sur -les deux côtés des secondes pellicules minces de manière à obtenir une plus grande ouverture que celle des secondes pellicules minces et à réaliser une électrode porte, qui comporte des parties s'étendant sur les deux secondes pel- licules minces, par formation de dépôt par vaporisation et enlèvement des couches de substance photosensible confor- mées. Par ce procédé peut être fabriquée, avec la possibi- lité de régler le processus à un haut degré, une électrode porte automatiquement alignée sur des régions à forte concentration d'impuretés, et la résistance de porte peut être supprimée même lorsque la longueur de la porte est réduite. 1 0 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un transistor à effet de champ à porte Schottky, comprenant les phases consistant cà: mettre en place une première pellicule mince con- formée (3), dans une région prévue pour la fabrication d'une électrode porte, sur une couche semiconductrice (2) d'un premier type de conductivité, laquelle est produite dans une région superficielle d'un substrat semiconducteur (1); réaliser des régions (4) à forte concentration d'impuretés d'un premier type de conductivité, dans le sub- strat semiconducteur, par implantation d'ions formant impu- retés; mettre en place une seconde pellicule mince (5) sur le substrat semiconducteur (1) comportant la première pellicule mince conformée (3), de façon que la seconde pellicule mince (5) présente la même épaisseur que celle de la première couche mince; appliquer une substance photosensible (6) sur la seconde pellicule mince (5) de telle façon que sa surface devienne plane, laquelle substance photosensible (6) pré- sente la même vitesse de décapage que celle de la seconde pellicule mince (5); décaper la substance photosensible (6) jusqu'à ce que la partie supérieure de la première pellicule mince conformée (3) se trouve mise à nu; éliminer la première pellicule mince conformée (3) par décapage; former des couches de substance photosensible (7) sur les deux côtés des secondes pellicules minces de manière à obtenir une ouverture plus grande que celle des secondes pellicules minces; et à réaliser une électrode porte, qui comporte des Il parties s'étendant sur chacune des deux pellicules minces, par formation de dépôt par vaporisation et enlèvement des couches de substance photosensible conformées (8a). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transistor à effet de champ à porte Schottky est un transistor à effet de champ à base de GaAs. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première pellicule mince (3) se compose de SiO2 et en ce que la seconde pellicule mince (5) se compose de SiN. 4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première pellicule mince (3) se compose de SiO2 et la seconde pellicule mince (5) se compose de SiON. - Procédé selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que la première pellicule mince (3) se compose de SiON et la seconde pellicule mince (5) de SiN. 6 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première pellicule mince (3) se compose de AlN et la seconde pellicule mince (5) de SiO2 ou de SiON. 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transistor à effet de champ à porte Schottky est réalisé en InP. 8 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transistor à effet de champ à porte Schottky est réalisé en Si.