Brevet FR2753304A1 — publié le 19980313

PROCEDE DE FABRICATION D'UN BOUCHON CONDUCTEUR DESCRIPTION ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention Cette invention se rapporte, de façon générale, à un procédé de fabrication de semi- conducteurs, et, plus particulièrement, à un procédé de formage d'un bouchon conducteur permettant d'éviter des vides. Description de l'art antérieur Lorsque la densité des circuits intégrés s'accroît, la surface d'une plaquette risque de ne pouvoir offrir une aire suffisante pour les interconnexions qui s'y trouvent. Afin de répondre au besoin des interconnexions avec des transistors metal-oxyde-semi- conducteurs de taille réduite, plus de deux couches de métal deviennent necessaires pour de nombreux circuits intégrés. Pour certains produits complexes, tels que les microprocesseurs, un nombre encore supérieur de couches de métal sont requis pour réaliser l'interconnexion entre les composants individuels à l'intérieur du microprocesseur. Différentes couches de métal sont connectées par des bouchons conducteurs. Habituellement, un bouchon conducteur est formé en attaquant chimiquement d'abord une couche isolante afin de former un trou de contact, puis en versant un matériau conducteur tel que du tungstène dans le trou de contact. Du fait que l'adhésion entre le matériau conducteur et la couche isolante est défectueuse, un matériau de colle/d'arrêt doit être formé entre le matériau conducteur et la couche isolante. Les matériaux de colle/d'arrêt communément utilisés comprennent Ti, TiNx ou TiW formés par dépôt physique en phase vapeur (PVD) ou par dépôt chimique en phase vapeur. Toutefois, le bouchon conducteur d'un circuit intégré formé selon un procédé classique est susceptible de générer des vides. Pour mieux en comprendre la raison, un exemple est utilisé, qui est destiné à expliquer le procédé classique de fabrication du bouchon conducteur d'un circuit intégré. La figure 1 montre un schéma en coupe transversale d'un bouchon conducteur d'un circuit intégré, formé selon un procédé de fabrication classique. Une couche isolante 12, telle qu'un verre ou un oxyde de borophosphosilicate (BPSG), est formée sur le substrat de silicium 10 ou sur une ligne de métal. Ensuite, une partie de la couche isolante 12 est éliminée par attaque chimique afin de former une fenêtre de contact 13 qui expose une zone 10a du matériau conducteur au moyen, par exemple, d'une attaque chimique anisotrope. Une couche d'arrêt de diffusion 14 est formée sur la zone lOa du matériau conducteur et à la périphérie de la fenêtre de contact 13, et est étendue jusqu'à la surface supérieure de la couche isolante 12. La couche d'arrêt de diffusion 14 peut, par exemple, être une couche de TiNx qui empêche la diffusion et qui améliore l'adhésion. Puis, un matériau conducteur 16, par exemple, du tungstène, du cuivre ou de l'aluminium, est versé dans la fenêtre de contact 13, par PVD ou CVD. Le recouvrement de l'échelon n'étant pas convenablement réalisé, un vide 18 y est formé. Dans le procédé de fabrication, mentionné ci- dessus, du bouchon conducteur du circuit intégré, une couche d'arrêt de diffusion est déposée avant que le matériau conducteur ne soit versé dans la fenêtre de contact de la couche isolante en tant que couche de colle/d'arrêt. Par conséquent, la fenêtre de contact devient plus étroite, et les sites de dépôt sur la couche d'arrêt de diffusion présentent des creux, ce qui se traduit par une génération de vides lorsque le matériau conducteur est déposé. En conséquence, les grands vides affectent gravement les caractéristiques du composant, donnant lieu à une élévation de la résistance et à un court-circuit. RESUME DE L'INVENTION Par conséquent, un objet de la présente invention est de réaliser un procédé destiné à former un bouchon conducteur d'un circuit intégré par traitement au plasma sur la couche d'arrêt de diffusion avant que la couche conductrice ne soit déposée. En conséquence, le problème du vide peut être évité lorsque le matériau conducteur est, par la suite, versé. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, une couche isolante est formée sur le substrat semi-conducteur ou sur une ligne de métal. La couche isolante est attaquée chimiquement pour former une fenêtre de contact qui expose la zone conductrice du composant. Une couche d'arrêt de diffusion est formée sur la zone conductrice exposée et à la périphérie de la fenêtre de contact. Un traitement au plasma d'hydrogène est effectué dans une chambre de réaction, et un matériau conducteur est versé dans la fenêtre de contact, afin de former le bouchon conducteur. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront à partir de la description détaillée suivante des modes de réalisation préférés et non limitatifs. La description est faite en se référant aux dessins d'accompagnement, dans lesquels: la figure 1 montre la structure en coupe transversale du bouchon conducteur d'un circuit intégré fabriqué selon un procédé de fabrication classique; et la figure 2 montre la structure en coupe transversale du bouchon conducteur d'un circuit intégré selon un mode de réalisation préféré de l'invention. DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERE En se référant à la figure 2, une couche isolante 22, par exemple, un verre ou un oxyde de borophosphosilicate, est formée sur un substrat de silicium ou sur un semi-conducteur à ligne de metal 20. Puis, une fenêtre de contact 23 est úormée en attaquant chimiquement la couche isolante 22 pour exposer une zone 20a d'un matériau conducteur, pouvant être, par exemple, une zone de source/drain, une grille ou une ligne de métal. Une partie de la couche isolante 22 est éliminée en utilisant, par exemple, une photolithographie et une attaque chimique anisotrope. Une couche d'arrêt de diffusion 24 est formée sur la zone 20a d'un matériau conducteur, à la périphérie de la fenêtre de contact 23 et ensuite jusqu'à la surface supérieure de la couche isolante 22. La couche d'arrêt de diffusion 24 peut être une couche composée qui est formée par dépôt physique en phase vapeur ou par dépôt chimique en phase vapeur d'une couche de Ti puis d'une couche de TiNx. Alternativement, la couche d'arrêt de diffusion 24 peut être une couche de nitrure de tungstène ou une couche de titane-tungstène. Après quoi, un traitement au plasma d'hydrogène est mis en oeuvre sur la couche d'arrêt de diffusion 24. Le traitement au plasma d'hydrogène s'effectue dans les conditions suivantes: une puissance inférieure à 3000 watts, un débit d'entrée d'hydrogène inférieur à 3000 sccm, une température de réaction inférieure à 1000 C, et une durée de réaction comprise entre 10 secondes et 10 minutes. Puis, un matériau conducteur 26 tel que du tungstène, du cuivre ou de l'aluminium est versé dans la fenêtre de contact 23, par exemple, par PVD ou CVD afin de former un bouchon conducteur avec un vide minuscule 28. Dans le mode de réalisation évoqué ci-dessus, au cours du traitement au plasma d'hydrogène, les particules à haute énergie accroissent la densité de la couche d'arrêt de diffusion, agrandissent la fenêtre de contact et forment un certain nombre de petites cavités sur la surface de la couche d'arrêt de diffusion, qui devient par consequent rugueuse. Par conséquent, le nombre de sites de dépôt s'accroît et une couche conductrice plus lisse peut être obtenue. Par conséquent, ceci améliore le problème des vides de façon très importante. Additionnellement, un autre avantage est que la valeur de x dans TiNx de la couche d'arrêt de diffusion (Ti/TiNx) sera réduite de sorte que la résistance de contact diminue. Bien que l'invention ait été décrite à titre d'exemple et en termes de mode de réalisation préféré, il doit être compris que l'invention ne doit pas être limitée aux modes de réalisation décrits. Au contraire, elle a pour objet de couvrir diverses modifications et agencements similaires compris dans l'esprit et le domaine des revendications en annexe, dont le domaine devrait se voit acccorder la plus grande interprétation de manière à embrasser toutes ces modifications et ces structures similaires. REVENDICATIONS 1. Procédé de formage d'un bouchon conducteur, comprenant les étapes consistant: à réaliser un substrat semi-conducteur (20); à former un composant ayant une zone conductrice (20a) sur le substrat semi-conducteur (20); à former une couche isolante (22) sur le substrat semi-conducteur (20); à attaquer chimiquement la couche isolante (22) pour former une fenêtre de contact (23) qui expose la zone conductrice (20a) du composant; à former une couche d'arrêt de diffusion (24) sur la zone conductrice exposée (20a) et à la périphérie de la fenêtre'de contact (23); à effectuer un traitement au plasma d'hydrogène sur la couche d'arrêt de diffusion (24), et à verser un matériau conducteur (26) dans la fenêtre de contact (23) afin de former le bouchon conducteur. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel: la zone conductrice (20a) est une zone de source/drain; et la fenêtre de contact (23) est formée pour exposer une partie de la zone de source/drain. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel: la zone conductrice (20a) est une ligne de métal; et la fenêtre de contact (23) est une traversée qui expose une partie de la ligne de metal. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la couche d'arrêt de diffusion (24) comprend une couche de titane et une couche de nitrure de titane. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la couche d'arrêt de diffusion (24) comprend une couche de nitrure de tungstène. 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la couche d'arrêt de diffusion (24) comprend une couche de titane-tungstène. 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le traitement au plasma d'hydrogène est effectué dans une chambre de réaction et en ce que les conditions de mise en oeuvre comprennent: une puissance inférieure à 3000 watts; un débit d'entrée d'hydrogène inférieur à 3000 sccm; une température de réaction inférieure à 1000 C; et une durée de réaction comprise entre 10 secondes et minutes. 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau conducteur comprend du tungstène. 9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau conducteur comprend de l'or. 10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau conducteur comprend de l'aluminium. 11. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau conducteur est formé par dépôt chimique en phase vapeur. 12. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau conducteur est formé par dépôt physique en phase vapeur.