Brevet FR2666449A1 — publié le 19920306

PROCEDE POUR REALISER UN DESSIN FIN SUR UN SEMICONDUCTEUR COMPORTANT UNE DENIVELLATION La présente invention d'une manière générale se rapporte à un procédé pour réaliser un dessin sur un élément semiconducteur, et d'une manière plus particulière à un procédé pour réaliser un dessin fin dans un processus de photogravure de semiconducteur. Depuis qu'un haut degré d'intégration des éléments semiconducteurs est devenu une technologie connue dans la fabrication des éléments semiconducteurs, une technologie de photogravure précise est devenue une clé pour l'obtention d'un haut degré d'intégration. En général, puisqu'un processus de fabrication pour un élément semiconducteur comprend les étapes répétées de revêtement et de formation d'une pluralité de couches ou films sur un substrat, en constituant un dessin sur celui-ci pour réaliser une fenêtre, et l'injection d'impuretés, il n'est pas exagéré de dire que la façon dont le dessin fin est réalisé détermine la fiabilité de l'élément semiconducteur. Les figures l A à 1 C représentent des diagrammes de processus d'un processus de photogravure classique généralement utilisé pour réaliser un dessin. A la figure l A, lorsqu'un premier masque photographique avec un dessin donné dessiné sur lui est exposé à un rayonnement ultra- violet 2, des matériaux photo-sensibles 4, 5 étendus sur un semiconducteur comportant une dénivellation 3, comme cela est montré à la figure l B, sont différenciés en un matériau photo-sensible 4 exposé au rayonnement ultra-violet 2 et un matériau photo-sensible 5 non exposé au rayonnement ultra-violet en fonction du dessin du premier masque photographique. Cependant, puisque le matériau photo-sensible (de la zone en dénivellation) étendu sur la surface de la dénivellation 3 et le reste du matériau photo-sensible (de la zone non dénivelée) étendu sur la surface du semiconducteur autre que la zone en dénivellation, sont différents du point de vue de leur épaisseur, la zone non dénivelée n'est pas exposée d'une manière complète au rayonnement ultra-violet 2 ce par quoi du matériau photo-sensible 6 demeure non exposé au rayonnement ultra-violet 2 lorsque l'exposition au rayonnement ultra- violet 2 est effectuée à travers le premier masque photographique comportant un dessin donné. Il peut être aisément compris qu'un tel problème est provoqué par des épaisseurs irrégulières du matériau photo-sensible dues à l'existence de la dénivellation 3 En raison de ce problème, du matériau photo- sensible non exposé 6 qui se trouve dans la zone non dénivelée demeure encore comme montré à la figure 1 C, même lorsque le matériau photo- sensible 4 exposé au rayonnement ultra-violet 2 a été enlevé par l'application d'une solution de développement, de sorte qu'il n'est pas possible de réaliser un dessin précis. C'est-à-dire, qu'il subsiste un problème à savoir qu'il est difficile de réaliser un dessin précis de manière satisfaisante sur la surface d'un semiconducteur qui comporte une dénivellation. C'est par conséquent un objet de la présente invention de créer un procédé pour réaliser un dessin précis sur un semiconducteur comportant une dénivellation. La présente invention propose à cet effet un procédé pour réaliser un dessin précis sur un semiconducteur comportant une dénivellation qui comprend les étapes de: pré-exposition du seul matériau photo-sensible se trouvant dans la zone non dénivelée au rayonnement ultra-violet jusqu'à une profondeur donnée; et ensuite, exposition de la totalité du matériau photo-sensible au rayonnement ultra-violet de manière à réaliser un dessin fin souhaité. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, sur lesquels: Les figures l A à 1 C sont des vues pour montrer un procédé classique pour la réalisation d'un dessin sur un semiconducteur; et Les figures 2 A à 2 E sont des vues pour montrer un procédé pour réaliser un dessin selon la présente invention. En se référent maintenant aux figures 2 A à 2 E, un premier masque photographique 10 montré à la figure 2 A est dessiné d'une manière telle, qu'en prenant en considération une dénivellation 30 de la figure 2 B, seul le matériau photo-sensible étendu sur la surface de la dénivellation 30 est protégé du rayonnement ultra-violet 20 Ainsi, les matériaux photo-sensibles 40, 50 qui ont une photo-sensibilité d'environ 30 à 70 %, qui sont dans la zone non dénivelée, sont exposés au rayonnement ultra- violet 20 Ici, la photo-sensibilité se rapporte à une énergie d'exposition photographique minimale suffisante pour exposer toute l'épaisseur d'un matériau photo-sensible lorsque le matériau photosensible est exposé au rayonnement ultra-violet 20 Cette énergie est représentée en une unité de mj/cm 2. La solution photo-sensible utilisée dans ce mode de réalisation est TSRM365 LB fabriquée par Tokyo Oka Co, Ltd. et présente une photo- sensibilité de 120 mj/cm 2 La solution est du type à exposition positive et l'épaisseur de la dénivellation 30 est d'environ 0 3 à 1 micromètre. C'est-à-dire que, puisque seul le matériau photo-sensible 40, 50 se trouvant dans la zone qui ne comporte pas de dénivellation est exposé au rayonnement ultra-violet 20 comme cela est montré aux figures 2 A, 2 B, l'énergie d'exposition photographique est de 35 à 84 mj/cm 2 c'est-à-dire d'environ 30 à 70 % de la photo- sensibilité Et après que le processus de pré-exposition soit terminé, il est préféré que les épaisseurs 31, 32 du matériau photo-sensible non exposé soient les mêmes sur toute la surface du semiconducteur en incluant la surface de dénivellation 30. Ensuite, lorsqu'une seconde exposition est effectuée, à la figure 2 C, en utilisant un second masque photographique 60 qui présente un dessin donné souhaité, les matériaux photo-sensibles non exposés 81 se trouvant dans la zone non dénivelée aussi bien que les matériaux photo-sensibles non exposés 80 se trouvant dans la zone de la dénivellation sont exposés d'une manière égale jusqu'à leur base comme montré à la figure 2 D. Ensuite, le matériau photo-sensible 90 qui est devenu soluble en raison de l'exposition au rayonnement ultra-violet, et enlevé par une solution de développement NMD-W d'une concentration de 2,38 %, fabriquée par Tokyo Oka Co, Ltd, un dessin précis est réalisé comme cela est montré à la figure 2 E Comme résultat il est obtenu qu'aucun matériau photo-sensible non exposé ne demeure sur la surface de la zone 82 du semiconducteur, comme cela est montré à la figure 2 E Ceci a pour cause la pré-exposition des figures 2 A, 2 B qui égalise l'épaisseur du matériau photo-sensible qui par la suite est exposé au rayonnement ultra-violet 70 pour réaliser un dessin précis souhaité. Bien qu'une dénivellation d'une épaisseur de 0,3 à 1,0 micromètre ait été utilisée dans le mode de réalisation de la présente invention, la même chose peut être réalisée par le réglage de l'énergie d'exposition photographique pour un matériau photo-sensible en fonction de l'épaisseur de la dénivellation Comme cela a été expliqué dans la description précédente, la présente invention présente l'avantage d'apporter une augmentation substantielle dans la fiabilité du processus de photogravure, qui est réalisé sur la surface d'un semiconducteur qui peut comporter une dénivellation, puisque l'invention peut empêcher la réalisation irrégulière d'un dessin qui est provoquée par un manque d'exposition dans la zone non dénivelée formée sur la surface du semiconducteur. REVENDICATIONS 1 Procédé pour réaliser un dessin sur un semiconducteur comportant au moins une dénivellation ( 30), une zone de dénivellation étant constituée sur la surface de la dénivellation et une zone non dénivelée étant constituée sur la surface du semiconducteur autre que la zone de dénivellation, comprenant les étapes successives de: revêtement d'un matériau photo-sensible ( 40, 50) sur la surface du semiconducteur; pré-exposition à un rayonnement ultra-violet ( 20) du matériau photo-sensible se trouvant dans la zone non dénivelée, à travers un premier masque photographique ( 10); exposition de la totalité du dit matériau photo-sensible à travers un second maque photographique ( 60) avec un dessin donné, à un rayonnement ultra- violet ( 70) après enlèvement du premier masque photographique ( 10); et développement et enlèvement du seul matériau photo-sensible ( 90) qui a été exposé au rayonnement ultra-violet dans les dites étapes de pré-exposition et d'exposition. 2 Procédé de réalisation d'un dessin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau photo-sensible non exposé se trouvant dans la zone non dénivelée est exposé de 30 à 70 % de la sensibilité photographique du matériau photo- sensible dans ladite étape de pré-exposition. 3 Procédé pour réaliser un dessin sur un matériau solide comportant au moins une dénivellation, une zone de dénivellation étant constituée sur la surface de la dénivellation et une zone non dénivelée étant constituée sur la surface du matériau solide autre que la zone de dénivellation, comprenant les étapes successives de: revêtement d'un matériau photo-sensible ( 40, 50) sur la surface du matériau solide; pré-exposition à un rayonnement ultra-violet du matériau photo-sensible se trouvant dans la zone non dénivelée, à travers un premier masque photographique ( 10); exposition de la totalité du dit matériau photo-sensible à travers un second masque photographique ( 60) avec un dessin donné, à un rayonnement ultra-violet ( 70) après enlèvement du premier masque photographique ( 10); et développement et enlèvement du seul matériau photo-sensible ( 90) qui a été exposé au rayonnement ultra-violet dans les dites étapes de pré-exposition et d'exposition. 4 Procédé de réalisation d'un dessin selon la revendication 3, caractérisé en ce que: le matériau photo-sensible non exposé se trouvant dans la zone non dénivelée est exposé de 30 à 70 % de la sensibilité photographique du matériau photo-sensible dans ladite étape de pré-exposition.