Brevet FR3084773A1 — publié le 20200207

Procédé de siliciuration de dispositif semiconducteur, et dispositif semiconducteur correspondant. Des modes de réalisation et de mise en oeuvre concernent la fabrication de dispositifs semiconducteurs, notamment les étapes de siliciuration de surfaces de silicium de dispositifs semiconducteurs destinés en particulier à être incorporés à une structure en trois dimensions. Le terme siliciuration signifie formation d'un siliciure de métal sur une pellicule d'un composé de silicium, cette partie du silicium étant alors dite siliciurée. Généralement la siliciuration a pour but de former des contacts électriques entre un composé en silicium et une structure d'interconnexion d'éléments métalliques. Le terme « saliciure » est également employé dans ce cadre. Par commodité, il ne sera fait référence qu'au terme siliciure et ses formes dérivées. Dans les procédés de fabrication de dispositif semiconducteur, la siliciuration est typiquement réalisée après des formations d'un masque dur, laissant découvertes les parties à siliciurer du dispositif semiconducteur. Les masques durs comportent généralement des matériaux inertes tels qu'un empilement d'oxyde de silicium et de nitrure de silicium. Pour que la réaction entre le métal et le silicium soit propre et maitrisé, un nettoyage est réalisé sur les parties à siliciurer. Ce nettoyage a pour vocation de retirer des oxydations parasites apparues en surface du silicium par exemple pendant des phases de transports d'une plaquette de silicium entre deux réacteurs, ou de retirer des résidus de résines utilisé pour des étapes de masquage antérieures. Un exemple de nettoyage avantageux dans ce contexte consiste à pulvériser des ions sous un environnement de plasma, ayant l'effet d'une gravure douce. Or, il a été observé que le nitrure de silicium dégage de l'azote gazeux sous l'effet d'un tel nettoyage par gravure douce, et ce dégagement de gaz peut perturber l'équilibre de l'environnement plasma et interrompre la réaction. 2 Des modes de mise en oeuvre proposent de pallier ce problème, et ainsi, une réaction stabilisée permet d'améliorer la qualité et le rendement des productions industrielles de di spositifs semiconducteurs. 5 A cet égard, il est proposé selon un aspect un procédé de siliciuration d'une partie à siliciurer d'un dispositif semiconducteur, comprenant : une étape de formation d'une couche de protection, sur une partie à ne pas siliciurer du dispositif semiconducteur, comprenant une 10 formation d'une couche d'oxyde de silicium et d'une couche de nitrure de silicium sur la couche d'oxyde de silicium ; une étape de siliciuration de ladite partie à siliciurer comprenant une pulvérisation d'ions sous environnement plasma sur ladite partie à siliciurer et sur ladite partie à ne pas siliciurer. 15 Le procédé comprend, préalablement à l'étape de siliciuration, une étape de retrait d'au moins une portion de la couche de nitrure de silicium de la couche de protection. Ainsi, la couche de protection comportant moins de matière rejetant du diazote, la pulvérisation d'ions sous environnement plasma 20 n'est pas déstabilisée et l'étape de siliciuration n'échoue pas. La pulvérisation d'ions sous environnement plasma peut être optimisée, et ainsi la siliciuration est améliorée, les contacts avec les parties siliciurées du dispositif semiconducteur sont meilleurs et les performances du dispositif semiconducteur sont augmentées. 25 La pulvérisation d'ions sous environnement plasma comprend par exemple une pulvérisation d'ions Argon sous un environnement de plasma de dioxygène. Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape de retrait d'au moins une portion de la couche de nitrure de silicium comprend un retrait 30 d'une portion seulement de la couche de nitrure de silicium de façon à laisser subsister une portion restante de cette couche de nitrure de silicium, et la portion restante de la couche de nitrure de silicium repose sur une bordure de la couche d'oxyde de silicium au niveau d'une limite entre la partie non-siliciurée et la partie siliciurée du dispositif semiconducteur. Avantageusement, l'étape de retrait d'au moins une portion de la couche de nitrure de silicium est arrangée pour que la portion 5 restante de la couche de nitrure de silicium occupe une surface inférieure à 50% de la surface totale du dispositif semiconducteur. Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape de formation de la couche de protection comprend une formation d'un premier masque sur la partie à ne pas siliciurer du dispositif semiconducteur et une 10 gravure sélective de la couche de nitrure de silicium qui n'est pas recouverte par le premier masque, un retrait du premier masque, et une gravure sélective de la couche d'oxyde de silicium qui n'est plus recouverte par la couche de nitrure de silicium. Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape de retrait d'une 15 portion de la couche de nitrure de silicium de la couche de protection comprend une formation d'un deuxième masque sur la partie à siliciurer du dispositif semiconducteur, le deuxième masque chevauchant une bordure de la couche de protection au niveau de la limite entre la partie à ne pas siliciurer et la partie à siliciurer du 20 dispositif semiconducteur, et une gravure sélective de la couche de nitrure de silicium qui n'est pas recouverte par le deuxième masque. En d'autres termes, il est proposé selon ce mode de mise en oeuvre, d'utiliser un masque non strictement aligné avec la structure sous-jacente pour retirer la couche de nitrure de silicium, ce qui est 25 avantageux en matière d'intégration et de rendement. Par exemple, ladite étape de siliciuration comprend une formation d'une pellicule surfacique de siliciure de métal par un dépôt physique en phase vapeur d'un métal, préférentiellement du cobalt, sur des surfaces nues de silicium ayant reçu ladite pulvérisation d'ions 30 Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif semiconducteur comprenant une partie siliciurée, et une partie nonsiliciurée recouverte d'une couche d'oxyde de silicium, dans lequel une portion d'une couche de nitrure de silicium repose sur une bordure 4 de la couche d'oxyde de silicium au niveau de la limite entre la partie non-siliciurée et la partie siliciurée du dispositif semiconducteur. Par dispositif semiconducteur, on entend les circuits intégrés opérationnels, et également les résultats intermédiaires de fabrication 5 de circuit intégré, tels que des « puces » nues destinées à être assemblées en conditions industrielles, ne comportant par exemple pas d' encapsulation Les pellicules de siliciure de métal se trouvant dans une partie du dispositif semiconducteur comportant les composants électroniques 10 individuels, au niveau d'une face avant d'un substrat en silicium (partie usuellement désignée par l'acronyme « FEOL » pour « Front End Of Line » en anglais), il est bien entendu que la couche d'oxyde de silicium recouvrant la partie non siliciurée est également située dans ladite partie FEOL du dispositif semiconducteur. En d'autres 15 termes, ladite couche d'oxyde de silicium est au moins partiellement en contact avec le substrat, contrairement à par exemple des couches d'oxyde typiquement situées dans les niveaux d'interconnexion du dispositif semiconducteur (usuellement « BEOL », pour « Back End Of Line » en anglais) 20 Le dispositif semiconducteur selon cet aspect, par exemple obtenu au moyen du procédé défini précédemment, présente des pellicules siliciurées de qualité, et ainsi des contacts métal-silicium fiables, permettant d'améliorer ses performances. Selon un mode de réalisation, un bord de la couche de nitrure 25 de silicium coïncide le bord de la couche d'oxyde de silicium à la limite entre la partie non-siliciurée et la partie siliciurée du dispositif semiconducteur. Il est également proposé un circuit intégré capteur d'image, comportant un dispositif semiconducteur tel que défini ci avant, ou 30 obtenu par un procédé tel que défini précédemment. D'autres avantages et caractéristiques de 1' invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation et de mise en oeuvre, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels 5 - les figures 1 à 10 illustrent un exemple de mode de mise en oeuvre et de réalisation de l'invention. Les figures 1 à 10 illustrent des structures intermédiaires Cli, avec 1 REVENDICATIONS1. Procédé de siliciuration d'une partie à siliciurer (B) d'un dispositif semiconducteur (CI), comprenant : une étape de formation d'une couche de protection (20), sur une partie à ne pas siliciurer (A) du dispositif semiconducteur (CI), comprenant une formation d'une couche d'oxyde de silicium (21) et d'une couche de nitrure de silicium (22) sur la couche d'oxyde de silicium (21) ; une étape de siliciuration de ladite partie à siliciurer (B) comprenant une pulvérisation d'ions sous environnement plasma (90) sur ladite partie à siliciurer (B) et sur ladite partie à ne pas siliciurer (A) ; le procédé comprenant, préalablement à l'étape de siliciuration, une étape de retrait (80) d'au moins une portion de la couche de nitrure de silicium (21) de la couche de protection (20). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite pulvérisation d'ions sous environnement plasma (90) comprend une pulvérisation d'ions Argon sous un environnement de plasma de dioxygène. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel ladite étape de retrait (80) d'au moins une portion de la couche de nitrure de silicium (22) comprend un retrait d'une portion seulement de la couche de nitrure de silicium (22) de façon à laisser subsister une portion restante (72) de cette couche de nitrure de silicium (22), et la portion restante (72) de la couche de nitrure de silicium (22) repose sur une bordure (72) de la couche d'oxyde de silicium (21) au niveau d'une limite (LEVI) entre la partie non-siliciurée (A) et la partie siliciurée (B) du dispositif semiconducteur. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel ladite étape de retrait (80) d'au moins une portion de la couche de nitrure de silicium (22) est arrangée pour que la portion restante (72) de la couche de nitrure de silicium (21) occupe une surface inférieure à 50% de la surface totale du dispositif semiconducteur. 13 5 Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de formation de la couche de protection (20) comprend une formation d'un premier masque (30) sur la partie à ne pas siliciurer (A) du dispositif semiconducteur (Cl) et une gravure 5 sélective (40) de la couche de nitrure de silicium (22) qui n'est pas recouverte par le premier masque (30), un retrait du premier masque (30), et une gravure sélective (60) de la couche d'oxyde de silicium (21) qui n'est plus recouverte par la couche de nitrure de silicium (22). 10 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite étape de retrait (80) de la portion de la couche de nitrure de silicium (22) de la couche de protection (20) comprend une formation d'un deuxième masque (70) sur la partie à siliciurer (B) du dispositif semiconducteur (CI), le deuxième masque (70) chevauchant 15 (71) une bordure (72) de la couche de protection (20) au niveau de la limite (LIM) entre la partie à ne pas siliciurer (A) et la partie à siliciurer (B) du dispositif semiconducteur (CI), et une gravure sélective (80) de la couche de nitrure de silicium (22) qui n'est pas recouverte par le deuxième masque (70). 20 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite étape de siliciuration comprend une formation d'une pellicule surfacique de siliciure de métal (100) par un dépôt physique en phase vapeur d'un métal, préférentiellement du cobalt, sur des surfaces nues de silicium (92, 94) ayant reçu ladite pulvérisation 25 d'ions (90). 8. Dispositif semiconducteur comprenant une partie siliciurée (B) et une partie non-siliciurée (A) recouverte d'une couche d'oxyde de silicium (21), dans lequel une portion d'une couche de nitrure de silicium (22) repose sur une bordure (72) de la couche d'oxyde de 30 silicium (21) au niveau d'une limite (LIM) entre la partie non- siliciurée (A) et la partie siliciurée (B) du dispositif semiconducteur. 9. Dispositif semiconducteur selon la revendication 8, dans lequel un bord de la couche de nitrure de silicium (22) coïncide le 14 bord de la couche d'oxyde de silicium (21) à la limite (LIM) entre la partie non-siliciurée (A) et la partie siliciurée (B). 10. Circuit intégré capteur d'image, comportant un dispositif semiconducteur (Cl) selon l'une des revendications 8 ou 9.