Brevet FR2780202A1 — publié le 19991224

Circuit intégré à niveau de métallisation d'épaisseur variable. La présente invention relève du domaine des circuits intégrés comprenant généralement un empilement de couches conductrices, par exemple en métal, et de couches diélectriques déposées sur un substrat, notamment en technologie CMOS et BiCMOS. Dans de tels circuits intégrés, on sait réaliser des couches métallisées de faible épaisseur, par exemple égale à 1 micron et de faible largeur, par exemple égale à 1 micron. Ces lignes métallisées servent au transfert de données logiques. Pour réaliser les inducteurs présentant une inductance de quelques nanoHenrys, on peut prévoir une couche métallisée supérieure réservée à cet effet. Afin de réduire la résistance de ces inducteurs et en particulier la résistance en courant en continu, on prévoit des inducteurs de largeur élevée, par exemple 20 ptm et d'épaisseur également élevée, par exemple égale à 2,5 prm. Toutefois, le fait de réserver la dernière couche métallisée disposée sur le dessus du circuit intégré uniquement aux inducteurs est peu satisfaisante dans la mesure o toute la surface de cette dernière couche métallisée n'est pas utilisée. Il serait donc souhaitable de pouvoir aussi utiliser cette dernière couche métallisée pour réaliser des pistes servant au transfert de données logiques, ces pistes étant de faible largeur. Or, il est extrêmement difficile de fabriquer des lignes étroites et épaisses. La présente invention a pour objet de proposer un circuit intégré dans lequel la dernière couche métallisée comprend à la fois des inducteurs et des circuits logiques. La présente invention a également pour objet de proposer un circuit intégré dont l'utilisation des couches métallisées soit optimale. Le circuit intégré, selon l'invention, comprend une pluralité de niveaux de métallisation séparés par des couches diélectriques. Chaque niveau de métallisation est pourvu de pistes. Le niveau de métallisation supérieur comprend des portions métallisées d'au moins deux épaisseurs différentes. Avantageusement, un inducteur est formé sur une portion de forte épaisseur. Dans un mode de réalisation de l'invention, au moins une piste est formée sur une portion de faible épaisseur. Le couplage entre les spires de l'inducteur n'est que peu affecté par les profils des portions de forte épaisseur qui comprennent une première partie au pied de la marche avec un bord droit et une deuxième partie concave. Dans un mode de réalisation de l'invention, le niveau de métallisation supérieur comprend deux couches métallisées séparées par une couche d'arrêt. La couche supérieure peut être d'épaisseur plus importante que la couche inférieure. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication du niveau de métallisation supérieur d'un circuit intégré, comprenant une pluralité de niveaux de métallisation séparés par des couches diélectriques, chaque niveau de métallisation étant pourvu de pistes. On dépose une première couche métallisée, puis une couche d'arrêt et une deuxième couche métallisée. On dépose un premier masque de résine sur le circuit. On effectue une photogravure de la deuxième couche métallisée jusqu'à la couche d'arrêt. On dépose un deuxième masque de résine sur le circuit. On effectue une gravure de la couche d'arrêt et de la première couche métallisée, de façon à laisser subsister des portions comprenant deux couches métallisées et des portions comprenant seulement la première couche métallisée. On peut, soit retirer le premier masque après la photogravure de la deuxième couche métallisée, ou au contraire le conserver. On obtient ainsi un circuit intégré dont l'utilisation des couches métallisées est optimisée, ce qui peut permettre, soit de réduire le nombre de couches métallisées, d'o une diminution de l'épaisseur du circuit intégré et de son coût grâce à la suppression d'étapes de fabrication, soit, en conservant le même nombre de couches métallisées, d'augmenter les performances du circuit intégré. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: les figures la à If sont des vues schématiques en coupe d'un procédé conforme à l'invention; et les figures 2a à 2f montrent une variante des figures précédentes. Comme on peut le voir sur la figure 1 a, on a déposé, sur la couche diélectrique supérieure 1 d'un circuit intégré, une couche métallisée 2 sur une épaisseur d'environ 1 pgm. Sur cette couche 2, on a ensuite déposé une couche d'arrêt 3 de faible épaisseur, par exemple 300 A. Cette couche d'arrêt 3 peut être réalisée en titane ou en nitrure de titane. On a ensuite déposé une couche métallisée 4, par exemple sur une épaisseur de 2 Plm. A l'étape représentée sur la figure lb, on dépose un premier masque de résine 5 sur la couche métallisée supérieure 4. Les emplacements protégés par le masque 5 sont définis à l'aide d'un photorépéteur. Sur la figure lc, on voit que l'on effectue une gravure de la couche métallisée supérieure 4, cette gravure étant effectuée selon un procédé humide isotrope. Cette gravure humide permet de retirer la couche métallisée supérieure 4, à l'exception des zones protégées par le masque 5. Toutefois, les zones 6 de la couche métallisée supérieure 4 adjacente aux bords latéraux 5a du masque 5, subissent une érosion lors de cette gravure humide. Cette érosion laisse subsister un bord latéral concave de la couche métallisée supérieure 4. La gravure s'arrête sur la couche d'arrêt 3 grâce à la sélectivité de ce procédé par rapport à une couche de nitrure de titane. On a ainsi défini les futures portions de forte épaisseur de la dernière couche métallisée du circuit intégré. Sur la figure 1 d, on voit que l'on procède au retrait du masque 5. Puis, on dépose un nouveau masque de résine 8, voir figure le. Ce masque 8 recouvre à la fois les zones précédemment recouvertes par le premier masque 5 et destinées à former les portions de forte épaisseur, et d'autres zones, précédemment gravées, et destinées à former des portions de faible épaisseur. On procède ensuite à la gravure du circuit intégré selon un procédé plasma anisotrope, ce qui provoque le retrait des zones non protégées par le masque 8 de la couche d'arrêt 3 et de la couche métallisée inférieure 2. Comme précédemment, on procède au retrait du masque de résine 8. Comme on peut le voir sur la figure lf, on obtient alors des motifs de deux types. Un premier type constitué par les portions de forte épaisseur 9, se composant de la couche métallisée inférieure 2, de la couche d'arrêt 3 et de la couche métallisée supérieure 4, et de portions de faible épaisseur 10 constituées seulement par la couche métallisée inférieure 2 et la couche d'arrêt 3, la gravure plasma s'étant arrêtée sur la couche diélectrique 1. Les portions de forte épaisseur 9 peuvent ainsi servir d'inducteur avec une épaisseur supérieure à 3 Wun et une largeur de l'ordre de 20 Bim, tandis que les portions de faible épaisseur 10 constituent des pistes d'un circuit logique, leur épaisseur et leur largeur étant comprises entre 1 et 1,5 gm. On remarque que les bords concaves 7 des portions de forte épaisseur 9 n'ont pas été modifiés par l'étape de gravure plasma, car ils ont été recouverts par le second masque de résine 8, voir figure le. Il en découle que les portions de forte épaisseur 9 présentent un bord à profil complexe avec le bord concave 7 au niveau de la couche métallisée supérieure 4 et un bord droit 11 au niveau de la couche métallisée inférieure 2. Cette disposition ne présente pas d'inconvénient en terme de réduction de la section de la portion 9, car la zone 6 dans laquelle le métal de la couche 4 a été rongé est de très faible surface par rapport à l'ensemble de la portion de forte épaisseur 9. En effet, on considère que la zone 6 sera de largeur inférieure ou égale à l'épaisseur de la couche métallisée 4 dans laquelle elle a été formée. Au maximum, la portion de forte épaisseur 9 aura perdu, à son sommet, une largeur d'environ deux fois l'épaisseur de la couche métallique 4. La valeur de sa résistance ne s'en trouve pas significativement augmentée. Un avantage du profil avec deux pentes est de présenter au sommet de la marche un angle obtus. Cette particularité limite la concentration des contraintes dans la couche supérieure de passivation du circuit et permet ainsi une meilleure fiabilité des sondes. Enfin, ce procédé permet d'obtenir des inducteurs de très forte épaisseur, par exemple 4 gm que l'on ne sait pas fabriquer dans une couche métallisée unique, dans la mesure o la gravure d'une telle couche nécessiterait le dépôt d'une couche de résine d'épaisseur égale à celle de l'inducteur que l'on ne parviendrait pas à insoler de façon convenable. Le circuit intégré représenté sur la figure If est ensuite recouvert d'une couche diélectrique et de toute autre couche permettant une protection contre la corrosion, les rayonnements et une protection mécanique. Dans la pratique, on pourra utiliser ce procédé avec une couche métallisée inférieure d'épaisseur comprise entre 0,6 et 1 jim et une couche métallisée supérieure d'épaisseur comprise entre 1 et 4 grm. Le dépôt des trois couches, métallisée inférieure, d'arrêt et métallisée supérieure, peut être effectué à la suite, ce qui garantit une grande économie de fabrication. Le mode de réalisation illustré sur les figures 2a à 2f est semblable au précédent, à ceci près que le premier masque 5 visible par exemple sur la figure 2c et protégeant la couche métallisée supérieure 4, n'est pas retiré et est conservé à l'étape suivante illustrée sur la figure 2d dans laquelle on dépose le second masque de résine 8 qui est ensuite développé dans une seconde phase de photolithographie pour aboutir au circuit représenté sur la figure 2e. Cette variante de procédé permet d'augmenter la précision de gravure. En effet, la portion de forte épaisseur 9 est uniquement définie par le premier masque 5, tandis que les portions de faible épaisseur 10 sont uniquement définies par le second masque 8. On évite ainsi toute erreur de repositionnement du photorépéteur lors du développement du second masque qui risquerait d'aboutir à un décalage entre les couches métallisées inférieure 2 et supérieure 4 formant les portions de forte épaisseur 9. Grâce à l'invention, on obtient un circuit intégré à lignes métallisées d'épaisseurs différentes pour un même niveau de métallisation, ce qui permet une meilleure utilisation dudit niveau de métallisation. REVENDICATIONS 1. Circuit intégré comprenant une pluralité de niveaux de métallisation séparés par des couches diélectriques, chaque niveau de métallisation étant pourvu de pistes, caractérisé par le fait que le niveau de métallisation supérieur comprend des portions métallisées (9, 10) d'au moins deux épaisseurs différentes. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au moins un inducteur est formé sur une portion de forte épaisseur (9). 3. Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'au moins une piste est formée sur une portion de faible épaisseur (10). 4. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les portions de forte épaisseur (9) comprennent une première partie à bord droit (1 1) et une deuxième partie à bord concave (7). 5. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le niveau de métallisation supérieur comprend deux couches métallisées séparées par une couche d'arrêt (3). 6. Circuit selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la couche supérieure (4) est d'épaisseur plus importante que la couche inférieure (2). 7. Procédé de fabrication du niveau de métallisation supérieur d'un circuit intégré comprenant une pluralité de niveaux de métallisation séparés par des couches diélectriques, chaque niveau de métallisation étant pourvu de pistes, dans lequel on dépose une première couche métallisée, on dépose une couche d'arrêt, on dépose une deuxième couche métallisée, on dépose un premier masque de résine sur le circuit, on effectue une photogravure de la deuxième couche métallisée jusqu'à la couche d'arrêt, on dépose un deuxième masque de résine sur le circuit, on effectue une photogravure de la couche d'arrêt et de la première couche métallisée, de façon à laisser subsister des portions comprenant deux couches métallisées et des portions comprenant seulement la première couche métallisée. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel on retire le premier masque après la photogravure de la deuxième couche métallisée. 9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel on conserve le premier masque après la photogravure de la deuxième couche métallisée.