Brevet FR2916083A1 — publié le 20081114

PROCEDE POUR FABRIQUER UN DISPOSITIF A SEMICONDUCTEUR, COMPORTANT UN TRANSISTOR FET AVEC GRILLE EN T La présente invention est relative à un procédé pour fabriquer un dispositif à semiconducteur muni d'un transistor à effet de champ creusé ayant une électrode de grille en forme de T et un condensateur MIM, et en particulier un procédé pour fabriquer un dispositif à semiconducteur sans problème de propriétés concernant le décollement et sans corrosion d'une électrode de grille en T, ce procédé pouvant également empêcher l'élévation de la capacité parasite du transistor à effet de champ. On va décrire un procédé classique pour fabriquer un dispositif à semiconducteur muni d'un transistor à effet de champ creusé ayant une électrode de grille en T et un condensateur MIM. Tout d'abord, un transistor à effet de champ et une électrode inférieure d'un condensateur MIM sont formés sur un substrat semiconducteur. Ensuite, l'électrode de grille en T du transistor à effet de champ est revêtue d'un film protecteur isolant. Ensuite, un film capacitif isolant du condensateur MIM est formé de façon à revêtir le transistor à effet de champ et l'électrode inférieure. On utilise dans ce cas un film de SiO2 comme film protecteur, et on utilise un film de SiN comme film capacitif isolant. Ensuite, grâce aux proportions choisies de SiO2 et SiN, le film capacitif isolant présent sur le transistor à effet de champ est gravé en retrait à l'aide d'un procédé RIE de gravure ionique réactive. Ensuite, une électrode supérieure du condensateur MIM est formée sur le film capacitif isolant. Cependant, avec le procédé selon la technique antérieure, il est difficile d'éliminer entièrement le film capacitif isolant jusqu'à l'espace situé sous l'électrode de grille en T. Par conséquent, il se pose un problème de forte capacité parasite du transistor à effet de champ. Selon une autre possibilité, il existe un procédé dans lequel le film capacitif isolant d'un condensateur MIM est formé dans des conditions où une partie comprenant la région active d'un transistor à effet de champ est revêtue d'une couche sacrificielle, puis la couche sacrificielle est décollée. Cependant, lorsque le filin capacitif isolant est formé par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma ou analogue, comme le film capacitif isolant atteint facilement la couche sacrificielle, un problème est que la couche sacrificielle est difficile à décoller ( lift-off ). a été proposé (par exemple, se reporter au brevet japonais n 7-235 644, ouvert à l'inspection publique) un procédé dans lequel un condensateur MIM est formé dans des conditions où, après que l'électrode de grille en T a été revêtue d'un film de SiO2, le film de SiO2 est ensuite éliminé à l'acide fluorhydrique tamponné. Cependant, si on utilise Ti ou Al comme électrode de grille en T, un problème est posé par la corrosion de l'électrode de grille en T par l'acide fluorhydrique. Pour résoudre les problèmes décrits ci-dessus, la présente invention vise à réaliser un procédé pour fabriquer un dispositif semiconducteur dans lequel il n'y ait pas de problème de propriétés concernant le décollement ni de corrosion d'une électrode de grille en T, et qui puisse empêcher l'accroissement de la capacité parasite d'un transistor à effet de champ. Selon un premier aspect de la présente invention, un procédé pour fabriquer un dispositif à semiconducteur comprend une étape consistant à former un transistor à effet de champ ayant une électrode de grille en T sur un substrat semiconducteur, et revêtir ladite électrode de grille en T du transistor à effet de champ avec un film protecteur isolant ; une étape consistant à former une électrode inférieure d'un condensateur MIM sur ledit substrat semiconducteur ; une étape consistant à revêtir la partie active dudit transistor à effet de champ avec une couche sacrificielle ; une étape consistant à former un film capacitif isolant dudit condensateur MIM sur ladite couche sacrificielle et ladite électrode inférieure ; une étape consistant à éliminer ledit film capacitif isolant sur ladite couche sacrificielle, et éliminer de manière sélective ladite couche sacrificielle dudit film protecteur isolant et dudit film capacitif isolant ; et une étape consistant à former une électrode supérieure dudit condensateur MIM sur ladite électrode inférieure par l'intermédiaire dudit film capacitif isolant. Selon un deuxième aspect de la présente invention, un procédé pour fabriquer un dispositif à semiconducteur, comprend un film de SiO2 servant de dit film protecteur isolant ; un film de SiN servant de dit film capacitif isolant; un polymère contenant du fluor servant de dite couche sacrificielle ; et lors de ladite étape consistant à éliminer ladite couche sacrificielle, ladite couche sacrificielle est éliminée de manière sélective dudit film protecteur isolant et dudit film capacitif isolant en exposant ladite couche sacrificielle à un plasma de 02. Selon un troisième aspect de la présente invention, un procédé de 35 fabrication d'un dispositif à semiconducteur comprend une étape consistant à former un transistor à effet de champ comportant une électrode de grille en T sur un substrat semiconducteur ; une étape consistant à former une électrode inférieure d'un condensateur MIM sur ledit substrat semiconducteur ; une étape consistant à revêtir la partie active dudit transistor à effet de champ avec une couche sacrificielle; une étape consistant à former un film capacitif isolant dudit condensateur MIM, au moins sur ladite électrode inférieure; et une étape consistant à former une électrode supérieure dudit condensateur MIM sur ladite électrode inférieure par l'intermédiaire dudit film capacitif isolant ; et un matériau à permittivité relative inférieure à celle dudit film capacitif isolant est utilisé pour ladite couche sacrificielle. Selon un quatrième aspect de la présente invention, un procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur, comprend : une étape consistant à former un transistor à effet de champ comportant une électrode de grille en T sur un substrat semiconducteur ; une étape consistant à former une électrode inférieure d'un condensateur MIM sur ledit substrat semiconducteur ; une étape consistant à appliquer un matériau photosensible positif sur ledit transistor à effet de champ (et à exposer et révéler toute la surface dudit matériau photosensible positif ; une étape consistant à former un film capacitif isolant dudit condensateur MIM, au moins sur ladite électrode inférieure ; et une étape consistant à former une électrode supérieure dudit condensateur MIM sur ladite électrode inférieure par l'intermédiaire dudit film capacitif isolant ; et un matériau à permittivité relative inférieure à celle dudit film capacitif isolant est utilisé pour ledit matériau photosensible positif. Selon un cinquième aspect de la présente invention, un procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur, comprend une étape consistant à former sur un substrat semiconducteur un transistor à effet de champ comportant une électrode de grille en T ; une étape consistant à former une électrode inférieure d'un condensateur MIM sur ledit substrat semiconducteur ; une étape consistant à appliquer un matériau photosensible négatif sur ledit transistor à effet de champ et exposer et révéler la partie active dudit transistor à effet de champ ; une étape consistant à former un film capacitif isolant dudit condensateur MIM, au moins sur ladite électrode inférieure ; et une étape consistant à former une électrode supérieure dudit condensateur MIM sur ladite électrode inférieure par l'intermédiaire dudit film capacitif isolant. Selon la présente invention, l'accroissement de la capacité parasite d'un transistor à effet de champ peut être supprimé sans les problèmes de propriétés 35 concernant le décollement ni la corrosion d'une électrode de grille en T. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins sur lesquels les figures 1 à 7 sont des vues en coupe servant à expliquer un procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur selon une première forme de réalisation de la présente invention : les figures 8 à 10 sont des vues en coupe servant à expliquer un procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur selon une deuxième forme de réalisation 10 de la présente invention ; les figures 11 à 15 sont des vues en coupe servant à expliquer un procédé de fabrication de dispositif à semiconducteur selon une troisième forme de réalisation de la présente invention ; les figures 16 à 21 sont des vues en coupe servant à expliquer un procédé de 15 fabrication d'un dispositif à semiconducteur selon une quatrième forme de réalisation de la présente invention. En référence aux dessins, on va maintenant décrire un procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur selon la première forme de réalisation de 20 la présente invention. Pour commencer, comme représenté sur la figure 1, un transistor à effet de champ 15 comportant une électrode de grille en T 12, une électrode de source 13 et une électrode de drain 14 est formé sur un substrat 11 en GaAs (substrat semiconducteur) dans lequel Ti ou Al servent de matériaux pour l'électrode de grille 25 en T 12. Un film de SiO2 16 (film de protection isolant) est formé par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma ( p-CVD process ) ou analogue de façon que l'électrode de grille en T 12 du transistor à effet de champ 15 soit revêtue du film de SiO2 16. Une électrode inférieure 17 d'un condensateur MIM est formée sur le substrat en GaAs 11. 30 Ensuite, comme représenté sur la figure 2, une couche de polymère 18 (couche sacrificielle) contenant du fluor est appliquée par dépôt à la tournette. Pour cela, un matériau à structure de réseau en trois dimensions, dont la température de transition vitreuse est portée à environ 3500 en introduisant des anneaux benzéniques, est utilisé pour la couche de polymère 18 contenant du fluor. Une résine photosensible 19 est formée sur la couche de polymère 18 contenant du fluor de façon à revêtir au moins la partie active du transistor à effet de champ 15. Ensuite, comme représenté sur la figure 3, la couche de polymère 18 contenant du fluor sur la zone non r. v e par la résine photosensible 19 est éliminée en exposant la couche de polymère 18 contenant du fluor à un plasma de 02. De la sorte, la partie active du transistor à effet de champ 15 est revêtue par la couche de polymère 18 contenant du fluor. Après cela, la résine photosensensible 19 est éliminée. Ensuite, comme représenté sur la figure 4, un film de SiN 20, qui est un film capacitif isolant d'un condensateur MIM, est formé sur la couche de polymère 18 contenant du fluor et l'électrode inférieure 17 à l'aide d'un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. Ensuite, comme représenté sur la figure 5, une résine photosensible 21 est formée de manière à s'ouvrir lorsqu'un trou de contact (décrit plus loin) vers 15 l'électrode inférieure 17 est formé et autour de la couche de polymère 18 contenant du fluor. Ensuite, comme représenté sur la figure 6, le film de SiN 20 sur la couche de polymère 18 contenant du fluor est éliminé par attaque par voie sèche en utilisant la résine photosensible 21 comme masque, et un trou de contact 22 est formé dans le 20 film de SiN 20. Après cela, la résine photosensible 21 est éliminée. Ensuite, comme représenté sur la figure 7, la couche de polymère 18 contenant du fluor est éliminée de manière sélective du film de SiO2 16 et du film de SiN 20 en exposant la couche de polymère 18 contenant du fluor à un plasma de 02. A ce sujet, puisque le film de SiO2 16 a une résistance suffisante à l'attaque par le 25 plasma de 02, même la couche de polymère 18 contenant du fluor qui a pénétré dans le creux peut également être entièrement éliminée par un traitement d'une durée suffisante. Une électrode supérieure 23 du condensateur MIM est ensuite formée sur l'électrode inférieure à l'aide du film de SiN 20. Par les étapes décrites ci-dessus, le dispositif à semiconducteur selon la première forme de réalisation de la présente 30 invention peut être fabriqué. Comme décrit ci-dessus, lorsque le film de SiN 20 est formé dans l'état où la partie active du transistor à effet de champ est revêtue de la couche de polymère 18 contenant du fluor, le film de SiN 20 ne persiste pas autour du transistor à effet de champ et il est possible d'empêcher l'augmentation de la capacité parasite du 35 transistor à effet de champ. En outre, puisque la couche de polymère 18 contenant du fluor est éliminée après l'élimination du film de SiN 20 sur la couche de polymère 18 contenant du fluor au lieu d'un décollement de celui-ci, il ne se pose aucun problème de propriétés concernant le décollement ( lift-off ). Par ailleurs, puisque le transistor à effet de champ est revêtu par le film de SiO2 16 et que la couche de polymère 18 contenant du fluor est éliminée de manière sélective du film de SiO2 16 et du film de SiN 20, l'électrode de grille en T 12 ne présente pas de corrosion. Un matériau autre que la couche de polymère 18 contenant du fluor peut également être utilisé pour autant que le matériau résiste à la température de formation de film par le procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, et un procédé d'élimination présentant une sélectivité pour le film de SiN et le film de SiO2 peut être appliqué au matériau. Deuxième forme de réalisation En référence aux dessins, on va maintenant décrire un procédé pour 15 fabriquer un dispositif à semiconducteur selon la deuxième forme de réalisation de la présente invention. Pour commencer, les étapes illustrées sur les figures 1 et 4 sont exécutées de la même manière que dans la première forme de réalisation. Ensuite, comme représenté sur la figure 8, une résine photosensible 21 est formée de manière à 20 s'ouvrir à l'endroit où est formé un trou de contact (décrit plus loin) vers l'électrode inférieure 17. Ensuite, comme représenté sur la figure 9, un trou de contact 22 pénétrant à travers le film de SiN 20 est formé par attaque par voie sèche en utilisant comme masque la résine photosensible 21. Ensuite, la résine photosensible 21 est éliminée. 25 Ensuite, comme représenté sur la figure 10, une électrode supérieure 23 d'un condensateur MIM est formée sur l'électrode inférieure par l'intermédiaire du film de SiN 20. Par les étapes décrites plus haut, le dispositif à semiconducteur selon la deuxième forme de réalisation de la présente invention peut être fabriqué. Comme décrit plus haut, lorsque le film de SiN 20 est formé dans l'état où la 30 partie active du transistor à effet de champ 15 est revêtue par la couche de polymère 18 contenant du fluor (permittivité relative : environ 2,5) à perméabilité relative inférieure à celle du film de SiN 20 (permittivité relative : environ 7), l'augmentation de la capacité parasite du transistor à c [let de champ 15 peut être empêchée en comparaison de la formation directe du film de SiN 20 sur le transistor à effet de 35 champ 15. En outre, puisque aucun décollement n'est réalisé, aucun problème de propriétés concernant le décollement ne se pose. En outre, puisque le transistor à effet de champ 15 est revêtu de la couche de polymère 18 contenant du fluor, l'électrode de grille en T 12 ne présente pas de corrosion due à l'exposition à l'agent d'attaque. Troisième forme de réalisation En référence aux dessins, on va maintenant décrire un procédé pour fabriquer un dispositif à semiconducteur selon la troisième forme de réalisation de la présente invention. Tout d'abord, de la même manière que dans la première forme de réalisation, un transistor à effet de champ 15 comportant une électrode de grille en T, et une électrode inférieure d'un condensateur MIM sont formés sur un substrat 1 en GaAs. Ensuite, comme représenté sur la figure 11, du polyimide 24 à photosensibilité positive (matériau photosensible positif) est appliqué par dépôt à la tournette sur le transistor à effet de champ 15. Ensuite, comme représenté sur la figure 12, toute la surface est exposée et le polyimide 24 est révélé. A ce stade, puisque les zones situées sous l'électrode de grille en T 12 sont ombrées et non exposées, le polyimide 24 persiste après la révélation. Ensuite, comme représenté sur la figure 13, un film de SiN 20 du condensateur MIM est formé, par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, sur une zone comportant au moins l'électrode inférieure 17. Ensuite, une résine photosensible 21 est formée de manière à s'ouvrir là où un trou de contact (décrit plus loin) vers l'électrode inférieure 17 est formé. Ensuite, comme représenté sur la figure 14, un trou de contact 22 pénétrant à travers le film de SiN 20 est formé par attaque par voie sèche en utilisant comme masque la résine photosensible 21. Après cela, la résine photosensible 21 est éliminée. Ensuite, comme représenté sur la figure 15, une électrode supérieure 23 d'un condensateur MIM est formée sur l'électrode inférieure à l'aide du film de SiN 2O. Par les étapes décrites ci-dessus, le dispositif à semiconducteur selon la troisième forme de réalisation de la présente invention peut être fabriqué. Comme décrit ci-dessus, après l'application du polyimide 24 sur le transistor à effet de champ 15 et après l'exposition et la révélation de toute la surface, 35 polyimide 24 ne persiste que dans la zone située sous l'électrode grille en T 12. Le polyimide 24 a une permittivité relative (permittivité relative : environ 4) inférieure à celle du film de SiN 20 (permittivité relative : environ 7). Par conséquent, puisque la permittivité relative dans les zones situées sous l'électrode de grille en T 12, affectant fortement la capacité parasite, peut être réduite en comparaison de la formation du film de SiN 20 directement sur le transistor à effet de champ 15, il est possible d'empêcher l'augmentation de la capacité parasite du transistor à effet de champ 15. Puisqu'on ne procède pas à un décollement, il ne se pose pas non plus de problème de propriétés concernant le décollement. En outre, l'électrode de grille en T 12 ne subit pas de corrosion du fait de l'exposition à l'agent d'attaque. Quatrième forme de réalisation En référence aux dessins, on va maintenant décrire un procédé pour fabriquer un dispositif à semiconducteur selon la quatrième forme de réalisation de la présente invention. Tout d'abord, de la même manière que dans la première forme de réalisation, un transistor à effet de champ 15 ayant une électrode de grille en T, et une électrode inférieure d'un condensateur MIM sont formés sur un substrat 11 en GaAs. Ensuite, comme représenté sur la figure 16, du polyimide 25 à photosensibilité négative (matériau photosensible négatif) est appliqué par dépôt à la tournette sur le transistor à effet de champ 15. Ensuite, comme représenté sur la figure 17, la partie active du transistor à effet de champ 15 est exposée et le polyimide 25 est révélé. De la sorte, puisque les zones situées sous l'électrode de grille en T 12 sont ombrées et non exposées comme représenté sur la figure 18, le polyimide 25 persiste autour du transistor à effet de champ 15 après la révélation ; cependant, les zones situées sous l'électrode de grille en T 12 deviennent des espaces creux 26. Ensuite, comme représenté sur la figure 19, un film de SiN 20 du condensateur MIM est formé, par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, au moins dans la région contenant l'électrode inférieure 17. Ensuite, une résine photosensible 21 est formée de manière à s'ouvrir là où un trou de contact (décrit plus loin) vers l'électrode inférieure 17 est formé. Ensuite, comme représenté sur la figure 20, un trou de contact 22 pénétrant à travers le film de SiN 20 est formé par attaque par voie sèche en utilisant comme masque la résine photosensible 21. Après cela, la résine photosensible 21 35 éliminée. Ensuite, comme représenté sur la figure 21, une électrode supérieure 23 d'un condensateur MIM est formée sur l'électrode inférieure à l'aide du film de SiN 20. Par les étapes décrites plus haut, le dispositif à semiconducteur selon la quatrième forme de réalisation de la présente invention peut être fabriqué. Comme décrit plus haut, après que le polyimide 25 à photosensibilité négative a été appliqué sur le transistor à effet de champ 15 et qu'au moins la partie active du transistor à effet de champ 15 a été exposée et révélée, bien que le polyimide 25 persiste autour du transistor à effet de champ 15, les zones situées sous l'électrode de grille en T 12 deviennent des espaces creux 26. De ce fait, puisque la permittivité relative dans les zones situées sous l'électrode de grille en T 12 affectant fortement la capacité parasite peut être réduite en comparaison de la formation du film de SiN 20 directement sur le transistor à effet de champ 15, il est possible d'empêcher l'augmentation de la capacité parasite du transistor à effet de champ 15. Puisqu'il n'est pas réalisé de décollement, il ne se pose pas non plus de problème de propriétés concernant le décollement. En outre, l'électrode de grille en T 12 ne subit pas de corrosion résultant de l'exposition à l'agent d'attaque. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur, caractcF ce qu'il comprend : une étape consistant à former un transistor à effet de champ (15) comportant une électrode de grille en T (12) sur un substrat semiconducteur (11), et revêtir ladite électrode de grille en T (12) du transistor à effet de champ (15) avec un film protecteur isolant (16) ; une étape consistant à former une électrode inférieure (17) d'un condensateur MIM sur ledit substrat semiconducteur (Il) ; une étape consistant à revêtir la partie active dudit transistor à effet de champ (15) avec une couche sacrificielle (18) ; une étape consistant à former un film capacitif isolant (20) dudit 15 condensateur MIM sur ladite couche sacrificielle (18) et ladite électrode inférieure (17) ; une étape consistant à éliminer ledit film capacitif isolant (20) présent sur ladite couche sacrificielle (18) et éliminer de manière sélective ladite couche sacrificielle dudit film protecteur isolant (16) et dudit film capacitif isolant (20) ; et une étape consistant à former une électrode supérieure (23) dudit condensateur MIM sur ladite électrode inférieure (17) par l'intermédiaire dudit film capacitif isolant (20). 2. Procédé pour fabriquer un dispositif à semiconducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que : un film de SiO2 sert de dit film protecteur isolant (16) ; un film de SiN sert de dit film capacitif isolant (20) ; un polymère contenant du fluor sert de dite couche sacrificielle (18) ; et lors de ladite étape consistant à éliminer ladite couche sacrificielle 30 (18), ladite couche sacrificielle (18) est éliminée de manière sélective dudit film protecteur isolant (16) et dudit film capacitif isolant (20) en exposant ladite couche sacrificielle (18) à un plasma de 02. 3. Procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur, comprenant : une étape consistant à former un transistor à effet de champ (15) comportant une électrode de grille en T (12) sur un substrat semiconducteur (Il); 20 25une étape consistant à former une électrode inférieure (17) d'un condensateur MIM sur ledit substrat semiconducteur (Il); une étape consistant à revêtir la partie active dudit transistor à effet de champ avec une couche sacrificielle (18); une étape consistant à former un film capacitif isolant (20) dudit condensateur MIM, au moins sur ladite électrode inférieure (17); et une étape consistant à former une électrode supérieure (23) dudit condensateur MIM sur ladite électrode inférieure (17) par l'intermédiaire dudit film capacitif isolant (20) ; caractérisé en ce que : un matériau à permittivité relative inférieure à celle dudit film capacitif isolant (20) est utilisé pour ladite couche sacrificielle (18). 4. Procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur, comprenant : une étape consistant à former un transistor à effet de champ (15) 15 comportant une électrode de grille en T (12) sur un substrat semiconducteur (11); une étape consistant à former une électrode inférieure (17) d'un condensateur MIM sur ledit substrat semiconducteur (11); une étape consistant à appliquer un matériau photosensible positif (24) sur ledit transistor à effet de champ (15) et à exposer et révéler toute la surface dudit 20 matériau photosensible positif (24) ; une étape consistant à former un film capacitif isolant (20) dudit condensateur MIM, au moins sur ladite électrode inférieure (17); et une étape consistant à former une électrode supérieure (23) dudit condensateur MIM sur ladite électrode inférieure (17) par l'intermédiaire dudit film 25 capacitif isolant (20) ; caractérisé en ce que un matériau à permittivité relative inférieure à celle dudit film capacitif isolant (20) est utilisé pour ledit matériau photosensible positif (24). 5. Procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur, comprenant : 30 une étape consistant à former sur un substrat semiconducteur (Il) un transistor à effet de champ (15) comportant une électrode de grille en T (12) ; une étape consistant à former une électrode inférieure (17) d'un condensateur MIM sur ledit substrat semiconducteur (11);une étape consistant à appliquer un matériau photosensible négatif (25) sur ledit transistor à effet de champ (15) et exposer et révéler la partie active dudit transistor à effet de champ (15) : une étape consistant à former un film capacitif isolant dudit condensateur MIM, au moins sur ladite électrode inférieure (12) ; et une étape consistant à former une électrode supérieure (23) dudit condensateur MIM sur ladite électrode inférieure (17) par l'intermédiaire dudit film capacitif isolant (20).