Brevet FR2096483A1 — publié le 19720218

La présente invention concerne un procédé de fabrication de circuits intégrés à transistors à effet de champ à grille isolée (connus dans la terminologie anglo-saxonne sous le nom de IGFET) , et plus particulièrement un procédé pour fabriquer commodément de telles constructions avec des couches épaisses d'un diélectrique constitué par de l'oxyde. les transistors à. effet de champ à grille isolée dans lesquels le courant conduit par un canal établi entre les régions de source et de drain est commandé par un champ induit à partir d'une électrode dite grille déposée sur une pellicule de diélectrique, se fabriquent commodément sous la forme d'un réseau ou arrangement intégré, pour toute une série d'-applications.Par exemple, de tels arrangements de transistors à effet de champ à grille isolée forment des cellules de mémoire et constituent des matrices d'emmagasinement d'information de divers types. L'un des problèmes posés dans de tels arrangements est qu'il faut e'o#poser au dépôt de pellicules métalliques placées au-dessus de revêtements diélectriques dans des parties de la construction du dispositif qui ne sont pas spécifiquement prévues pour constituer des parties du dispositif à semiconducteur Ces pellicules peuvent être la cause d'un effet de transistor parasite qui dégrade le fonctionnement du circuit en formant des canaux parasites conduisant à une perte excessive de courant. Une disposition commode pour éviter de tels trajets de fuite est de prévoir sur le dispositif une couche ou une pellicule d'oxyde d'une épaisseur beaucoup plus grande que celle que l'on peut utiliser ordinairement, pour que la tension qu'il faudrait pour provoquer une telle action parasite soit beaucoup plus grande. Cependant, il se pose des problèmes lorsqu'on veut prévoir une telle pellicule d'oxyde plus épaisse, parce ou'une pellicule plus épaisse exige des temps d'attaque plus longs pour la pénétrer et que ces temps d'attaque plus longs conduisent à une moins bonne résolution parce que l'attaque se fait aussi vite latéralement qu'elle se fait perpendiculairement à travers la pellicule. Suivant l'invention, on a prévu un procédé pour la fabri cation de circuits intégrés à transistors à effet de champ à grille isol#è,dans lesquels on fait usage d'un masquage de l'oxyde diélectrique, multiple et sélectif, et dans-lequel une couche d'oxyde diélectrique relativement épaisse couvre automatiquement des parties du circuit, ce procédé consistant à former une couche épaisse d'oxyde de silicium à la surface d'un corps semi-conducteur, à former sur la surface de la couche un dessin résistant à l'attàque, conforme à une composition de tous les dessins de masques d'oxyde utilisés dans le traitement subséquent, et à soumettre la surface masquée à l'action d'un agent d'attaque pendant un temps suffisant pour que l'attaque pénètre à peu près une moitié de ltépaisseur de la couche d'oxyde, On forme d'abord la pellicule épaisse d'oxyde sur une tranche de silicium, par une oxydation thermique qui produit une pellicule d'oxyde stable de grande qualité, ayant des caractéristiques de bon accord thermique avec le substrat de silicium. Si l'oxyde est au début d'une épaisseur de 2 . 10 3 mm l'étape d'attaque initiale réduirait 1'épaisseur des parties exposées de oxyde à une épaisseur de 1 10 3 mm. Après cette étape initiale, la fabrication du dispositif, dans la suite, se conforme à la pratique normale déjà bien connue- dans la technique.Des étapes subséquentes, par exemple, comprennent ~ordinai- rement plusieurs# traitements d'attaque sélectifs pour enlever l'oxyde afin -de former des fenêtres pour permettre la diffusion dtimpuretés en vue d'altérer ou de transformer le type de conductivité de la matière semi-conductrice se trouvant sous la surface mise à nu.Ces enlèvements par attaques sélectives se produiront dans des parties dont l'épaisseur a été réduite déjà à la moitié de la valeur initiale de l'épaisseur de l'oxyde. Ainsi, il y a une suite d'étapes de traitement se traduisant chacune par l'enlèvement par attaque d'une moitié de l'épaisseur de l'oxyde épais, en un temps convenable pour une bonne résolution, et qui empêche lapénétration de trous d'épingle de surface de se faire sénsiblement au-delà de la moitié de l'épaisseur de la couche d'oxyde'épaisse, Ainsi, de façon très simple, en ajoutant fondamentalement#une#seule étape, on fabrique des transistors à effet de champ à grille isolée sous forme intégrée, avec des pellicules d'oxyde épaisses de bonne qualité, tout en assurant , comme il convient, une forte résolution du dessin d'attaque. Sur les dessins - les figures 1,2,3,4,5,6,7,8,9 illustrent par des coupes schématiques une série d'étapes de la fabrication d'un dispositif à semi-conducteur à couche d'oxyde épaisse, suivant l'invention. A la figure 1, on a désigné par 11 une tranche de matière semi-conductrice monocristalline convenablement préparée. La figure ? représente la partie de tranche 11 sur l'une des faces de laquelle on a formé une couche 12 d'oxyde de silicium qui, dans une forme de réalisation spécifique de l'invention, peut avoir une- épaisseur de 1,6 . 10 3 mm. Cet oxyde est formé en l'espèce par un procédé d'oxydation thermique bien connu comprenant un chauffage dans une atmosphère de vapeur à 110000 pendant une durée de 260 minutes. A la figure 3, on a montré un dessin P7 formé par une pellicule constituant photoréserve, cette pellicule étant formée sur la surface de la couche d'oxyde de silicium 12. le dessin de cette pellicule constituant photoréserve est un dessin qui se compose de tous les dessins de masquage que l'on utilisera dans la suite dans l'attaque sélective de la pellicule d'oxyde diélectrique placée sur la tranche. On attaque ensuite cet ensemble masqué par la photoréserve dans une solution d'acide fluorhydrique pour que celle-ci pénètre et enlève à peu près la moitié de la pellicule d'oxyde (environ 0,5.10 mm ou 0,8 .10 3mu) de la pellicule d'oxyde dans les parties non protégées de la couche d'oxyde En utilisant une solution d'attaque normale faite dtacide fluorhydrique tamponné, on remarquera qu'un traitement d'une durée de 8 minutes enlève environ 0,8 . 103mm de l'oxyde de silicium. La forme obtenue est montrée à la figure 4 où l'on a enlevé la couche de photorés-erve 13. Il y a donc des parties d'oxyde épaisses 14 dans les régions protégées, et des parties minces 15 (d'épaisseur moitié )dans les régions attaquées. Dans le traitement subséquent représenté par les figures 5 à 9, la technique suit de façon générale les procédés connus antérieurement. En fait, à la figure 5, on a formé un dessin constitué par une photoréserve 16 sur la surface de la pellicule d'oxyde, dont on voit qu'elle protège la partie 15 de l'oxyde mince tout en laissant nues les parties minces 17 et 17A. Ensuite, comme montré à la figure 6, un traitement d'attaque d'environ 8 minutes entraîne la mise à nu des parties superficielles 18 et 18A de la tranche de silicium, ce qui peut avoir pour but de pratiquer une diffusion d'impuretés dans ces parties.Par exemple, les zones 27 et 28 où se fait cette diffusion, représentées en tirets, peuvent constituer la source et le drain d'un transistor à effet de champ à grille isolée. Pendant cette opération de diffusion, la pellicule d'oxyde est partiellement reformée, comme représenté à la figure 7, et il y a formation d'un troisième masque de photoréserve 19 qui protège les régions où se fait préalablement la diffusion. On met à nu la partie mince 15. Le traitement d'attaque enlève ensuite une partie de la portion 15 de l'oxyde de la région sans mettre à nu la surface 21 que l'on voit à la figure 8. Ensuite, bien que cela ne soit pas montré, on masque la construction montrée à la figure 8 pour permettre l'attaque de l'oxyde dans les régions des contacts 22, 23 et 24, comme montré à la figure 9. Ces dernieres phases sont généralement bien connues dans la technique, mais ce qui est important et particulier dans le procédé que l'on décrit ici est qu'il ne faut enlever l'oxyde de silicium que sur une épaisseur non supérieure à la demi-épaisseur de la couche, ou au maximum d'environ 0,8 . 10 3 mm dans l'une quelconque des étapes sub- séquentes de la fabrication. Ainsi, la résolution n'est pas dégradée par les effets de temps d'attaque plus longs nécessaires pour la pénétration de la pellicule épaisse d'oxyde et le procédé d'attaque ne permet pas, d'autre part, que la pénétration se fasse sur plus d'environ la moitié de l'épaisseur de la couche d'oxyde à la suite des défauts dits "trous d'épingle " dans la photoréserve. REVENDICAT IONS 1.- Procédé de fabrication de circuits intégrés à transistors à effet de champ à grille isolée, dans lequel on fait usage d'un masquage sélectif multiple de la couche d'oxyde diélectrique et dans lequel une couche d'oxyde diélectrique relativement épaisse couvre automatiquement des parties du circuit, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes consistant à former une couche épaisse(12) d'oxyde de silicium à la surface d'un corps semi-conducteur (11) , à former sur la surface de cette couche (12) un dessin (13) résistant aux attaques, conforme à une composition de tous les dessins de masquage d'oxyde utilisés dans le traitement ultérieur, et à soumettre cette surface masquée à un agent d'attaque pendant une durée suffisante pour qu'il pénètre la couche d'oxyde (12) sur à peu près la moitié de son épaisseur. 2,- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soumet la couche d'oxyde à des étapes successives de masquage et d'attaque. 3.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le semi-conducteur est dusili- cium et en ce qu'on forme l'oxyde de silicium par oxydation thermique. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on fait enlever l'oxyde de silicium par une solution d'acide fluorhydrique dans des conditions où celui-ci enlève une épaisseur d'environ 1 . 10 4 mm par minute. 5.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on exécute l'attaque d'une moitié de l'épaisseur de la couche dans la région des connexions de source, de drain et de grille, en ce qu'on attaque complètement la couche d'oxyde dans les régions de source et de drain, en ce qu'on introduit des impuretés dans ces régions de source et de drain, en ce qu'on attaque sélectivement la couche d'oxyde dans les réglons de grille, en ce qu'on attaque complètement tout oxyde restant des régions de source, de drain et de grille, et en ce qu'on forme des contacts (24,23,22) dans toutes lesdites régions,