Brevet FR2622052A1 — publié le 19890421

26'2052 DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé de dépôt de siliciure de métal refractaire par la technique de dépôt chimique en phase vapeur pour la fabrication de circuits intégrés. Dans la fabrication de circuits intégrés, pour réaliser des interconnections en particulier, il est nécessaire de pouvoir déposer du silicium- polycristallin, ou des métaux refractaires, meilleurs conducteurs, ou encore des camposés interm9diaires du type V.Six, par exemple, c'est à dire des siliciures de métal réfractaire. Classiquement, on réalise la réaction: HF6 + 2 SiH4 WSi2 + 6 HF +H2 qui peut produire WSi2 à partir de précurseurs classiques de W et du Si. D'une part, cette technique présente le désavantage de produire HF en grande quantité ce qui est néfaste tant pour les pompes que pour SiO2. D'autre part, la demanderesse a mis en évidence que WF6, en presence de SiF4, peut ne donner aucun dépôt dans des conditions usuelles. Le problème du dépôt de siliciures de métaux réfractaires à partir de précurseurs fluorés essentiellement est résolu selon l'invention. En effet, le procédé de dépôt selon l'invention est caractérisé en ce que le précurseur de métal réfractaire est mélangé sous forme gazeuse à des sous-fluorures de silicium juste avant le dépôt. Ce procédé permet des dépôts particulièrement non selectifs et conformes.Les exemples et la description ci-dessous concernent des dépôts de WSix en particulier, mais d'autres métaux réfractaires sont cependant envisageables, comme io et Ti. Dans le cas du tungstène, selon l'invention, on utilise de préférence camme précursseur du WF6. D'autre caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront dans la description détaillée ci-après et sur les dessins annexés qui représentent: - à la figure 1, un shéma de réacteur à parois froide en dépression pour la mise en oeuvre du procédé; - = la figure 2, un shéma d'un four tubulaire pour produire des sous-fluorures; - aux figures 3 à 7, des courbes présentant les résultats de dépôts réalisés camme cela sera décrit ci après. Sur la figure 1 apparait un four de dépôt comportant une chambre étanche 1, une phase vapeur (CVD), munis de toyens 10 de mise en dépression non représentés et de moyens d'analyse des gaz (QMS), et une chatmbre de chargement 2 avec une vanne 9 permettent d'isoler les tranches de silicium (Wafers) avant leur chargement et d'éviter leur contamination. Une tranche 3 est disposée dans la chambre de réaction étanche 1 sur un support 4 ccportant une lampe à halogène 5, qui permet de chauffer la tranche 3 au travers d'une plaque de quartz 6. Les gaz précursseurs et vecteurs sont introduits au dessus de la tranche traitée 3 par une buse 7. Les températures sont mesurées à l'aide d'un therm;etre à infrarouge 8. A la figure 2 apparait un four tubulaire de fabrication des sousfluorures. La charge de SiF4 passe dans le four 11 chargé en morceaux de silicium. Le four 11 est chauffé par des résistances électriques capables de porter le Si à environ 1200 à 1500K. Une vanne 14 permet d'isoler le four 11 du dispositif de CVD, (en aval de la vanne 14). Des flexibles 15, 16 relient le four d'une part à la source de SiF4 (non représentée) et à la vanne 14. Les espèces SiF2 et SiF3 sont générés par passage de SiF4 sur des morceaux de Si chauffés à 1 400 K, came le montre la figure 2. Dans ces conditions de température, le mélange de fluorure et sous-fluorures comporte environ 51 % de SiF3, 46 % de SiF4 et 3 % de SiF2. Ce mélange des précursseurs de W, WF6 et de silicium, les sous-fluorures de silicium réagissent selon la réaction aWF6 + bSiF3 + cSiF2 - gWSi + hSiF4 o a, b, c, g et h sont des paramètres thernmdmamiques. La figure 3 montre qu'aucun dépSt n'est réalisé (épaisseur du dépôt (rmm) en fonction du rapport des débits WF6 / SF4) quand on met en présence WF6 et SF4, après une durée de dépôt de 7 mn et pour une température de tranche de silicium de 400 C. Les figures 4 et 5 représentent respectivement la vitessse de dépôt (rnm/min) et la résistivité du dépôt réalisé pour diverses températures du four à SiF4. Le rapport de débit WF6/SiF4 est de 1/50, la pression de l'ordre de 0,472 - 0,482 Torr, et la temprerature de la tranche de 350 C. Dans un mode de réalisation particulier, on peut mélanger aux précurseurs et gaz vecteurs classiquement utilisés (Ar et He) de l'hydrogène; un dépôt a lieu, pour une température de four à Si de 1090 C, une température de tranche de silicium de 350 C et une durée de dépôt de 5 m, les figures 6 et 7 représentent respectivement la vitesse de dépôt et la résistivité de la couche déposée en fonction du rapport x des débits H2/SiF4. REVENDICATIONS 1. - Procédé de dépôt de siliciure de métal réfractaire par la technique de dép5t chimique en phase vapeur à partir de précurseur de métal et du précurseur de silicium pour la fabrication de circuits intégrés, caractérisé en ce que le précurseur de métal réfractaire est mélangé sous forme gazeuse à des sous-fluorures de silicium juste avant le dépôt. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal réfractaire est choisi parmi W, Ti et Mo. 3. - Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le précurseur de W est WF6. 4. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le sous-fluorures de silicium sont générés en ligne avant leur mélange au précurseur de métal par passage de SiF4 sur des morceaux de silicium chauffé. 5. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le silicium est chauffé dans un four tubulaire porté à environ 1200 à 1500K. 6. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les tranches de silicium peuvent être chauffés dans le réacteur de dépôt, à travers une vitre en quartz. 7. - Procédé selon l'une des revendicaTions 1 à 6, caractérisé en ce que le dépôt est réalisé dans un réacteur à parois froides en depression. 8. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les précursseurs sont entrainés par des gaz vecteurs choisis parmi Ar, He et H2.