Brevet FR2073494A1 — publié le 19711001

-1- 2073494 L'invention concerne un procédé permettant la fabrication d'un dispositif semiconducteur muni d'un transistor à effet de champ à électrode-porte isolée, des couches constituant la source, le drain et l'électrode-porte étant élaborées à une surface d'un corps ou 5 partie de corps semiconducteur de premier type de conduction, alors que la couche formant l'électrode-porte est séparée de la surface semiconduc-trice par du matériau isolant, et que les couches constituant la source et le drain comportent des parties de couche métallique continues qui s'étendent sur le matériau isolant sur la surface semiconductrice et qui, 10 à travers des ouvertures ménagées dans la couche de matériau isolant, contactent des régions de surface semiconductripes à des faces situées en regard l'une de l'autre de la région de surface sous la couche constituant l'électrode-porte, après quoi ladite surface est soumise à un bombardement effectué par des ions d'un élément de dopage instaurant le 15 "kyPe de conduction opposé. L'invention également concerne des dispositifs semiconducteurs obtenus par la mise en oeuvre de ce procédé. Selon l'invention, un tel transistor à effet de champ à électrode-porte isolée peut appartenir à un circuit semiconducteur intégré. Dans la technique des semiconducteurs, l'implantation 20 d'ions est utilisée entre autres lors de la fabrication de cellules solaires et de détecteurs de rayonnement. Généralement, l'implantation d'ions consiste en ce que du matériau semiconducteur est soumis au bombardement effectué par un faisceau d'ions de dopage énergétiques pour former ainsi des régions nanties de conductibilités différentes et/ou 25 de types de conduction différents dans le matériau semiconducteur. Ces derniers temps, l'implantation d'ions est également mise à profit lors de la fabrication de transistors à effet de champ à électrode-ports isolée. Dans le brevet français 11° 1.577669 (PHB.31.790) déposé au nom de la Demanderesse le 19 août 1968 intitulé "Procédé de fabrication pour 30 dispositif semiconducteur et dispositif ainsi obtenu", on décrit un procédé permettant la fabrication d'-gin transistor à effet de champ à élec-trode-porte-isolée, procédé suivant lequel, dans un corps semiconducteur' de premier type de conduction ou dans une partie de ce corps, on forme d'abord, par exemple par diffusion, deux régions distinctes de faible 35 résistivité et de l'autre type de conduction, régions qui dans ce corps ou partie de corps semiconducteur s'étendent à partir de ladite surface, alors que l'on élabore d'une part des parties de couche métallique constituant la source et le drain et qui, à travers ctes ouvertures ménagées dans une couche isolante, établissent à ladite surface le contact ohmi-40 que avec des parties superficielles des deux régions précitées de faible 70 46397 -2- 2073494 résistivité, et d'autre part une partie de couche métallique constituant 1 ' électrode-rporte sur une partie appartenant à ladite surface et située dans la région de celle-ci entre les deux régions de faible résistivité, ladite partie constituant l'électrode-porte étant séparée de ladite sur-5 face par une couche isolante, après quoi des ions d'un élément de dopage de l'autre type de conduction, définissant le premier type de conduction sont implantés à travers les parties de couche isolante d'une part sur ladite surface non masquée par les parties de couche métallique constituant la source, le drain et l'électrode-porte, et d'autre part dans 10 les parties du corps semiconducteur situées sous les parties de couche isolante, afin d'étendre ainsi l'une vers l'autre les deux régions de faible résistivité et de former des régions de source et de drain distinctes de type de conduction opposé et de faible résistivité, qui à la région affleurant ladite surface forment entre lesdites régions à faible 15 résistivité une région de canal sous courant, la longueur de celle-ci entre les régions de source et de drain ainsi formées corrs)ondant pratiquement à la longueur de la partie de couche métallique constituant 1'électrode-grille, Ce procédé permet de fabriquer un transistor à effet de 20 champ à électrode-porte isolée, dans lequel la partie de couche servant d'électrode-porte ne chevauche pratiquement pas les régions de source et de drain, de sorte qu'en particulier la capacité existant entre l'élec-trode-grille et le drain est très faible; cette capacité peut être réduite par exemple au vingtième de la capacité qui est obtenue dans un 25 dispositif obtenu par la mise en oeuvre d'une diffusion conventionnelle, On peut ainsi obtenir des dispositifs dont la fréquence de fonctionnement peut être élevée. Etant donné'que ce procédé fournit un transistor dans lequel la longueur de la région de canal sous courant correspond pratiquement à la longueur de la partie de couche métallique souB-.jacen-30 te constituant l'électrode-porte, ladite longueur du canal peut être réglée précisément et être rendue plus petite que cela est normalement possible suivant le procédé mettant exclusivement à profit des diffusions. De plus, on obtient un procédé relativement simple psr implantation d'ions dans lesdites parties du corps ou partie de corps semiecnduc-35 teur à travers des parties de couche isolante non masquées sur ladite surface, étant donné que les parties de couche isolante à travers lesquelles a lieu l'implantation d'ions^ peuvent appartenir à la couche i-solante portant la partie de couche métallique constituant l'électrode-porte; par conséquent, après l'implantation, il ne faut pas procéder 40 à d'autres'stades de fabrication pour enlever des parties éventuelles de BAD ORIGINAL COPY 70 46397 -3- 207349': cette couche isolante, étant donné que les parties de couche métallique constituant la source et le drain sont déjà en place. Un inconvénient de ce procédé est qu'il faut effectuer deux stades de fabrication pour former les régions de source et de drain, notamment une première opération -5 par exemple une diffusion - pour former les deux régions de faible résistivité contactées par les parties de couche métallique constituant la source et le drain, et une deuxième "opération, subséquente, pour étendre ces régions l'une vers l'autre. On a déjà préconisé également un autre procédé permet-10 tant la fabrication d'un transistor à effet de champ à électrode-porte isolée,en effectuant une implantation d'ions'. Suivant ce procédé, le premier stade comporte la formation de parties de couche en siliciure de platine à la surface d'un corps de silicium de type de conduction n, ainsi que l'élaboration de couches métalliques constituant la source et le 15 drain, de sorté que celles-ci contactent une partie de la couche précitée et laissent dénudées des parties de cette couche à des faces situ- t ées en regard l'une de 1 autre de la structure de l'électrode-porte. Ensuite, on implante des ions de bore tout en utilisant comme masque la structure de l'électrode-porte, ladite implantation ayant lieu à travers 20 les parties découvertes des couches en siliciure de platine, alors que des zones de source et de drain de type de conduction p sont formées dans les parties de surface a des faces situées en regard l'une de l'autre de la partie de surface sous ladite structure, ces zones se trouvant sous des parties découvertes desdites couches en siliciure de platine 25 qui constituent une trajet de faible résistance entre ces régions implantées et ies couches métalliques servant de source et de drain. Les couches en siliciure de platine forment également des jonctions de Schott-ky avec les parties du corps semiconducteur, non implantées, de type de conduction n. Ce procédé fournit également une région de canal exacte-30 ment définie, mais a par contre 11 inconvénient que les régions de source et de drain nécessitent la mise en oeuvre de deux stades de fabrication, à savoir la formation et la définition de la couche en siliciure de platine, et ensuite l'implantation; en outre, il est difficile de réaliser un contact convenable entre le métal et les régions en siliciure de pla-35 tine sur une grande surface d'une plaque sur laquelle on forme un grand nombre de transistors à effet de champ a électrode-porte isolée. Un autre inconvénient est qu'il n'est pas bien possible de mettre le procédé à profit pour la formation d'un dispositif à canal de type de conduction n, à partir d'un corps ae silicium de type de conduction p, en raison de - 40 ce qu'il est difficile de former une jonction de Schottky avec du aili- COPV BAD ORIGINAL 70 46397 4 2073494 cium de typB de conduction p, et qu'il est impossible de faire cela avec du. siliciure de platine. Egalement dans le dispositif précité dans lequel on utilise du siliciure de platine, on est confronté avec le risque d'un court-circuit entre les jonctions p-n source/substrat et drain/substrat 5 par les couches de contact de source et de drain aux endroits où ces jonctions affleurent la surface. L'invention fournit un procédé permettant la fabrication d'un dispositif semiconducteur comportant un transistor à effet de champ à électrode-porte isolée, procédé suivant lequel, par le réglage adéquat du bombarde-10 ment d'ions et le choix judicieux des couches devant former les électrodes, il est possible de former par une seule implantation les zones de source et de drain dans le corps ou partie de corps semiconducteur. Conformément à l'invention, un procédé permettant la fabrication d'un dispositif semiconducteur du genre mentionné dans le préambule est remar— 15 quable en ce que les conditions dans lesquelles le bombardement d'ions a lieu, la structure de l'électrode-porte ainsi que les parties de couche métallique constituant la source et le drain sont choisies de façon que les ions ne pénètrent pas jusqu'à la partie de surface sous la couche .constituant l'électrode-porte, cette partie étant masquée par la4i"t« couche 20 et le matériau isolant sous-jacent, alors que l'implantation d'ions est effectuée dans les parties de surface voisines situées en regard l'une de l'autre, y comprises les parties de surface se trouvant sous les parties de couche métallique constituant la source et le drain dans les ouvertures, du fait que les ions traversent oes parties de couche métallique, de sorte 25 que les régions de surface de source et de drain de type de oonduction opposé sont déterminées entièrement par l'implantation et déterminent par ailleurs dans la région de surface sous la couche constituant l'électrode-porte une région de canal dont la longueur entre les régions de source et de drain correspond pratiquement à la longueur de la couche constituant 30 l'électrode—porte, tandis que lesdites régions de type de conduction opposé d'une part et le corps ou partie de corps de premier type de conduction d'autre part, ne coupent la surface semiconductrice qu'au dessous du matériau isolant. Avec ce procédé, suivant lequel le plan de l'implantation comporte 35 également les parties de surface situées sous les parties de couche métallique constituant la source et le drain dans les ouvertures du fait de la pénétration de ces couches métalliques par les ions, les régions de source et de drain implantées ainsi formées de type de conduction opposé sont déjà ®umes d'électrodes, à savoir les parties de couche métallique, qui con— BA.D ORIGINAL COPY 70 46397 -5- 2073494 stituent la source et de drain. Outre que ce procède fournit donc une région de canal exactement définie du fait que la structure de l'électrode-porte masque les ions, il fournit également, par une seule implantation, les régions de source et de drain dans le corps ou partie de corps" 5 semiconducteur; il n'est donc plus indispensable de former d'abord des parties de ces régions, étendues ensuite par l'implantation d'ions subséquente, comme c'était le cas lors de la mise en oeuvre du procédé connu décrit ci-dessus. En outre, le procédé conforme à l'invention, permet d'établir des contacts convenables peu ohmiques entre les régions implan-10 tées de source et de drain et les parties de couche métallique que traversent les ions. Un autre avantage d'un procédé conforme à l'invention est qu'il est possible de former un transistor ayant une surface relativement petite. Ceci est important surtout dans le cas où le transistor appartient à un circuit intégré. Le procédé peut être utilisé pour la 15 fabrication de dispositifs comportant des canaux de type de conduction p ou de type de conduction n. Les conditions dans lesquelles le bombardement d'ions a lieu, la structure de 1'électrode-porte, ainsi que les parties de couche métallique constituant la source et le drain peuvent être choisies de 20 plusieurs façons pour établir l'implantation sélective dans lesdites parties de surfaces voisines. Par "structure de 1 ' électrode-porte1', il y a lieu d'entendre ici la structure de la couche constituant l'électrode-porte et la structure du matériau isolant sous-jacent. L'implantation sélective peut être établie avec des ior.a d'un élément adéquat, nantis 25 d'énergie suffisante pour traverser la partie de couche constituant la source et le drain et, dans certains cas, traverser la couche constituant l'électrode-porte. Lorsque par exemple cette couche est métallique et a la même structure que les parties de couche métallique constituant la source et le drain, le masquage de la surface semiconductrice sous la 30 couche constituant l'électrode-porte peut être déterminée par une structure d'électrode-porte dans laquelle le matériau isolant a une épaisseur suffisante pour arrêter les ions qui traversent la couche métallique sus-jacente constituant l'électrode-porte. Suivant un mode de réalisation préféré visant à établir 35 l'implantation sélective, on élabore une couche constituant l'électrode-porte qui affecte une structure qui diffère de celle des parties de couche métallique constituant la source et le drain. Cette différence structurelle peut être de natures différentes. Suivant un mode de réalisation déterminé, la couche constituant 1'électrode-porte est métalli-40 que' et a une composition autre que celles des parties de couche consti- COPY 70 46397 -6- 2073494 tuant la source et le drain. Pour fabriquer le transistor à effet de champ à électrode-porte isolée en silicium par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention décrit en dernier lieu, les parties de couche métallique constituant la source et le drain peuvent être en aluminium, 5 alors que la couche constituant l'électrode-porte est en molybdène ou en nickel, élaboré sur le matériau isolant. Il est facile d'élaborer des couches d'aluminium, constituant la source et 1s drain, qui présentent une épaisseur telle que les ions effectuant le bombardement puissent pénétrer jusqu'à la surface sous-jacente en silicium. Lors de la formation 10 du dispositif à canal de type de conduction p, ayant par exemple des régions de source et de drain de faible résistivité, soumises à une implantation d'ions de type de conduction p, il est possible d'utiliser des couches d'aluminium constituant la source et le drain, ces couches ayant par exemple une épaisseur comprise entre 0,1^u et 0,3 yUs choisie en 15 correspondance avec l'énergie des ions bombardants, par exemple des ions de bore, ladite énergie étant comprise par exemple entre 80 keY et 150 keV. De plus, lors de l'emploi d'ions de bore, ceux-ci ne savent pas pénétrer jusqu'à la surface s emi c onduc tri ce sous-jacente à travers une couche de molybdène ou de nickel, constituant l'électrode-porte et ayant 20 une épaisseur adéquate, comprise par exemple entre 0,2yu et 0,3 ja lorsque la couche est en molybdène, et comprise entre au moins 033yu et 0,4yU lorsque la couche est en nickel, ce qui dépend de l'énergie des ions de bore, -^a couche servant d'électrode-porte peut comporter en outre une couche en aluminium élaborée sur la couche de molybdène ou de nickel, 25 la couche d'aluminium étant formée simultanément avec les parties de couche servant de source et de drain. Suivant un autre mode de réalisation du procédé suivant lequel on élabore une couche constituant l'électrode-porte qui affecte une structure autre que celle des parties de couche métallique consti-30 tuant la source et le drain, ladite couche constituant l'électrode-porte est métallique tandis que lesdites parties de couche métallique sont formées par le même métal mais ont une épaisseur inférieure à celle de la couche constituant l'électrode-porte. Lors de la fabrication d'un transistor à effet de champ à électrode-porte isolée, en silicium, les 35 parties servant de source, de drain et d'électrode-porte peuvent être en aluminium, l'épaisseur de 15électrode-porte étant considérablement plus forte que celles des source et drain, en contact avec la surface semi-conductrice. Lorsqu'on utilise ce mode de réalisation du procédé visant à fabriquer un dispositif à canal de type de conduction p dans lequel 40 des régions de source et de drain de type de conduction p et de faible 1 BAD ORIGINAL 70 46397 -7- 2073494 résistivité sont formées par implantation d'ions de bore nantis d'énergies comprises entre 80 keV et 150 keV, une couche d'aluminium, servant d'électrode-porte et présentant une épaisseur minimale comprise entre 0,5 et 0,75 ya empêche, pour le domaine énergétique précité, que des ions 5 de bore pénètrent jusqu'à la surface semiconductrice sous-jacente, tandis que par contre, lesdits ions traversent convenablement les parties de couche servant de source et de drain, ayant une épaisseur maximale comprise entre 0,1 ja. et 0,3 yu pour ledit domaine énergétique. Le matériau isolant sur la surface semiconductrice peut 10 être élaboré de plusieurs façons. Suivant un mode de réalisation préféré, l'implantation sélective étant obtenue par l'élaboration d'une couche-électrode-porte affectant une structure autre que celle des parties de couche servant de source et de drain, le matériau isolant se trouvant sur la surface sous la couche constituant l'électrode-porte, ain» 15 si que le matériau isolant se trouvant sur la surface sous la.partie de couche constituant la source et le drain qui sont limitrophes des ouvertures, sont également le matériau qui constitue la couche isolante formée avant l'élaboration des couches devant servir de source, de drain et d'électrode-porte. Pour limiter la région d'implantation latérale qui se 20 forme du fait que les parties de couche métallique constituant la source et le drain et le matériau isolant sous-jacent en dehors des ouvertures pénètrent dans la couche isolante, celle-ci peut avoir une épaisseur plus forte à l'extérieur de ces ouvertures. Ceci peut être obtenu du fait qu'au préalable, on élabore une 25 couche isolante plus épaisse sur la surface semiconductrice, qu'on enlève une partie de cette couche isolante et qu'ensuite on élabore une seconde couche isolante moins épaisse sur la surface semiconductrice sur ladite partie dénudée, des ouvertures étant ainsi formées dans la couche isolante moins épaisse sur laquelle on élabore la couche constituant l'é-30 lectrode-porte ainsi que les parties de couche constituant la source et le drain. Les parties constituant la source, le drain et l'électrode-porte peuvent s'étendre plus loin sur la couche isolante de forte épaisseur, alors que les parties des couches constituant les électrodes sur la couche isolante plus épâsse ont une épaisseur suffisante pour empêcher 35 que les ions bombardants pénètrent dans la couche isolante sous-jacente plus épaisse et dans la surface semiconductrice. Les parties de couche constituant la source et le drain peuvent être élaborées de façon à ne pas occuper la surface totale des ouvertures ménagées dans le matériau isolant, alors que l'implantation 40 d'ions est de préférence effectuée dans les parties de surface qui sous 70 46397 -8- 2073494 les ouvertures ne sont pas recouvertes des couches métalliques. Suivant un procédé conforme à l'invention, les conditions dans lesquelles a lieu le bombardement d'ions peuvent être telles qu'au moins aux régions où les parties constituant la source et le drain cciv= 5 tactent une surface semiconductrice, des atomes des parties de couche métallique pénètrent dans les parties de surface semiconductrice sous-= jacente par transfert d'énergie des ions bombardants. Cette forme d'implantation est connue sous le nom "knock-on implantation", et est décria te dans notre demande de brevet No. 70/415°7 (PHB.32012) déposée en 10 France le 19/11/70 sous le titre "Procédés de fabrication d'un composant-électrique". # La description suivante, en regard des dessins annexes0 le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment 1'invention peut être réalisée. 15 Les figures 1 à 5 sont des coupes transversales verti cales schématiques d'une partie d'un dispositif semiconducteur dans férents stades de sa fabrication, obtenu par la mise en oeuvre d'un prs= mier procédé conforme à l'invention. Les figures 6 à 9 sont des coupes transversales verti» 20 cales schématiques d'une partie d'un autre dispositif semiconducteur dans différents stades de sa fabrication, obtenu par la mise en oeirreo d'un autre procédé conforme à l'invention. Les figures 10 et 11 sont des coupes transversales tieales schématiques d'une partie d'un dispositif semiconducteur da:: 25 deux stades différents de sa fabrication, obtenu par la mise en oeuvre d'un troisième procédé conforme à l'invention. En référence aux figures 1 à 5» on décrit ci-après us procédé permettant la fabrication d'un dispositif muni d'un transistos à effet- de champ à électrode-porte en silicium, à région de canal de 30 type de conduction p. On part d'une plaque de silicium de type de conduction n, ayant un diamètre d'environ 2,5 cm et une résistivité de 3 ohms.cm. Au cours des opérations, on élabore sur la plaque simultanément un certain nombre de transistors qui dans un stade ultérieur «2 la fabrication sont séparés du fait que la plaque est divisée en mcrcssaso 35 On décrit ci-après les opérations les plus importantes lors de la fabrication d'un tel transistor sur la plaque; on attire 1' ,-ttention sur la fait qu'avant la subdivision de la plaque, les différentes opérations sont effectuées simultanément sur un certain nombre d'endroits de celle-ci. 40 La plaque est orientée suivant son axe cristallographie -1 §ÂD ORIGINAL 70 46397 9 2073494 que (100). La fig. 1 montre une partie de plaque 1 à surface 2 qui d'une manière connue a été rendue optiquement plane par polissage et décapage. Hors d'un ailane, on précipite maintenant sur la surface entière 2 une couche d'oxyde de silicium 3 qui a une épaisseur d'environ 1000 nm. Par 5 l'un ou l'autre décapage photolithographique, on ménage dans cette couche 3 une ouverture oentrale rectangulaire mesurant 28 yu x 5® ^u, pour découvrir ainsi la surface de silicium sous-jacente 2. Ensuite, on procède à une oxydation afin de former thermiquement dans l'ouverture une couche d'oxyde de silicium plus mince, cette oxydation étant effectuée à une 10 température de 1100 °C dans un courant d'oxygène humide pendant 5 minutes; on obtient ici une couche d'oxyde 4 qui a une épaisseur d'environ 120 nm. Pendant cette opération, l'épaisseur du reste de la couche d'oxyde 3 augmente légèrement. La fig. 1 montre une partie du corps 1 avec ce qui reste de la couche d'oxyde plus épaisse et avec la couche d'oxyde moins 15 épaisse 4 dans l'ouverture précitée ménagée dans la couche 3« Par évaporation, on précipite ensuite sur la surface entière de la couche d'oxyde 3, 4» une couche de molybdène ayant une é— paisseur de 50® nm. Sur deux régions rectangulaires mesurant ohacune 13 jx x 20 60 yu, on enlève ensuite, par décapage photolithographique, sélectivement la couche de molybdène, de sorte que subsiste d'une part une partie centrale 5 mesurant 6 yu x 60 yu et se trouvant au centre sur la mince couche d'oxyde 4, et d'autre part une partie extérieure 6 située sur la couche d'oxyde plus épaisse 3 et reliée à la partie centrale précitée 5» Dans 25 la eouehe d'oxyde 4, de moins forte épaisseur, qui s'étend parallèlement à la partie 5 de la couche de molybdène et à des faces situées d'une en regard de l'autre de cette partie 5» un autre décapage photolithegraphi-que permet de ménager des ouvertures rectangulaires 7 et 8 mesurant 5 yu x 40 yu. Dans la coupe transversale formant la fig. 2, la distance 30 entre d'une part les bords les plus proches de la partie de couche de molybdène 5 et d'autre part les bords des ouvertures 7 et 8 est d'environ 3 yu. Après un léger décapage qui doit nettoyer la surface de silicium se trouvant dans les ouvertures 7 et 8, on élabore sur la surface entière une couche d'aluminium 9 ayant une épaisseur de 2Q0 nm, cette couche étant 35 formée également dans les ouvertures 6 et 7 et. sur les parties de couche 5 et 6, en molybdène. La fig. 3 montre le corps après la précipitation de la couche d'aluminium 9» Par un décapage photolithographique subséquent, on enlève sélectivement la couche d'aluminium, de sorte que subsiste une 40 partie 10 sur la partie en molybdène 5» ainsi que des parties 11 et 12 70 46397 -10- 2073494 qui contactent la surface de silicium dans les ouvertures 7 et 8. Plus loin, les parties 11 et 12 s'étendent sur la mince couche d'oxyde 4» la couche d'oxyde limitrophe 3 plus épaisse, et la partie 6 en molybdène. Toutes les parties de couche en aluminium 10, 11 et 12 deviennent une 5 seule couche d'aluminium sur la partie en molybdène 6 sur la couche d'oxyde plus épaisse 3 à l'extérieur du bord de l'ouverture ménagée dans cette couche 3 et munie de la mince couche d'oxyde 4« Les parties métalliques 11 et 12 forment des parties de couche constituant la source et le drain, tandis que la partie en molybdène 5 et la partie sus-jacente 10 en aluminium 10 forment la couche constituant l'électrode-porte. Les parties en aluminium 11 et 12 n'occupent pas la région entière des ouvertures 7 et 8 aux faces situées l'une en regard de l'autre de la structure 10, 5 et 4 formant l'électrode-porte; des parties rectangulaires 14 et 15 de la surface de silicium, qui mesurent environ 2 yu x 40 ja , 15 restent dénudées. La fig. 4 montre le corps après le masquage et le décapage de la couche d'aluminium, et on voit que subsistent les parties 10, 11 et 12 ainsi que les parties de surface dénudées 14 et 15 dans les ouvertures 7 et 8. Ensuite, le corps est placé dans la chambre d'impact 20 d'un appareil de bombardement d'ions équipé d'une source fournissant les ions de bore, cette source étant du trichlorure de bore. La surface est ensuite bombardée, le plan de la surface 2 étant pratiquement perpendiculaire à la direction du faisceau d'ions. L'énergie de faisceau est égale à 100 keV, et la dose d'ions égale à 1 x 10^ ions de bore/cm2. 25 Dans ces conditions de bombardement, la couché 10 constituant l'électrode-porte sert de masque, étant donné que des ions de bore nantis de ladite énergie ne sont pratiquement pas à même de traverser la couche en molybdène 5, bien qu'ils soient capables de traverser la Gauche en aluminium .10. De la même façon, des ions qui pénètrent dans les parties des 30 couches d'aluminium 11 et 12, situées sur la couche de molybdène 6 autour du bord, ne sont pas à même de pénétrer jusqu'à la partie de couche sousjacente 6 en molybdène. Dans lesdites conditions de bombardement et pour ladite épaisseur des parties de couche en aluminiuia, à savoir 200 nm, les ions traversent par contre les parties de couche d'aluminium 35 11 et 12 situées dans les ouvertures ménagées dans la couche isolant® 4. Des ions traversent également les parties de couche d'oxyde plus mince non recouvertes situées à des faces situées l'une en regard de l'autre de la structure d* électrode-porte 10, 5» 4 et directement voisines de celle-ci. En outre, un certain nômbre d'ions qui traversent les par-40 ties de couche d'aluminium 11 et 12 situées sur la mince couche d'oxyde 4 1 BAD ORIGINAL 70 46397 -11- 2073494 traversent également les parties sous-jacentes de cette couche 4* Toutefois, des ions qui traversent les très petites parties des couches d'aluminium 11 et 12, qui se trouvent sur le bord intérieur de la couche d'oxyde plus épaisse 3 sont arrêtées dans la couche d'oxyde sous-jacente 5 plus épaisse et n'atteignent pratiquement pas la surface semiconductrice sous-jacente. Il s'établit ainsi une implantation sélective d'ions de bore dans les parties de surface à des faces situées l'une en regard de l'autre de la partie de surface sous la structure 10, 5 et 4 formant l'électrode-porte, une telle implantation ayant lieu également dans les 10 parties de surface sous les parties de couche d'aluminium 11 et 12 dans les ouvertures 7 et 8. On obtient ainsi des régions 17 et 18 dans lesquelles on a instauré par implantation le type de conduction p, ces régions ayant une faible résistivité et formant des régions de source et de drain qui occupent la surface entière et les ouvertures 7 et 8, alors 15 que par suite de l'effet de masquage de la structure 10, 5 et 4t on détermine une région de canal sous courant dans la région de surface de type de conduction n sous la couche 10, 5» constituant 1*électrode-por-te; dans la direction entre les régions de source et de drain 17 et 18, la longueur de ladite région de canal correspond pratiquement à la lon-20 gueur de ladite couche 10, 5 dans la même direction, cette épaisseur étant notamment de 6 jx dans la coupe transversale formant la fig. 5« T.* Par la présence des parties dénudées 14 et 15 des ou vertures initiales 7» 8 dans la mince couche d'oxyde 4» l'implantation s'établit principalement sous ces parties 14 et 15» Dans les parties des 25 régions de source et de drain implantées 17 et 18, situées immédiatement sous les parties de couche métallique 11 et 12, quelques atomes d'aluminium ont été implantés dans les parties de surface de silicium par le transfert d'énergie des ions de bore qui en bombardant effectuent ce que l'on appelle une "knock-on implantation". Ceci fournit un contact oonve-30 nable de faible résistance entre les parties de couche d'aluminium 11 et 12 et les régions de source et de drain implantées 17 et 18. Le corps ayant été sortie de l'appareillage de bombardement d'ions, on effectue pendant 30 minutes un recuit à une température de 500 °C. La fig. 5 montre la structure qui est obtenue après cette im-35 plantation et ce recuit. A partir de la surface 2, la profondeur maximale des jonctions situées entre les zones de source et de drain implantées de type de conduction p et le corps de type de conduction n'atteint environ 0,7 yU.» Finalement,.on effectue un décapage photolithographique, 40 qui, dans la partie extérieure des couches communes en aluminium et en 70 46397 12 2073494 molybdène à partir desquelles s'étendent les parties de couche d'aluminium 10, 11 et 12, doit résulter en ce que sur la couche d'oxyde plus épaisse 3 soient formées des parties de couche extérieures distinctes constituant la souroe, le drain et l'électrode-porte, chacune de ces par-5 ties étant formée par une partie de couche sous-jacente en molybdène et une partie de couche sus-jacente en aluminium, et comportant une partie permettant de la contacter. Il y a lieu de remarquer que pendant l'implantation, toutes les parties de couche d'aluminium 10, 11 et 12 situées sur les 10 parties de couche de molybdène 6, 5 sont interconnectées à travers des parties de couche communes extérieures en aluminium et en molybdène. Ces parties communes sont raccordées à un point de masse de l'accélérateur d'ions pour empêcher ainsi la charge de la couche et le claquage éventuel qui peut en résulter pour la partie de couche isolante située sous la 15 couche 10, 5 constituant 1'électrode-porte. L'emploi d'une couche de molybdène dans l'électrode— porte fournit dans le dispositif une tension de seuil, par exemple 2.0 volts, inférieure à celle susceptible d'être obtenue normalement avec l'emploi d'une seule couche d'aluminium pour former l'électrode-porte* 20 En outre, l'emploi d'aluminium pour les parties de couche métallique formant la Bource et le drain permet d'établir des contacts convenables de faible résistance avec les régions de source et de drain implantées, tandis que les ions de bore effectuant le bombardement peuvent toujours traverser ces couches. 25 La plaque sur laquelle se trouve un certain nombre de structures de transistor et dont une partie distincte est illustrée sur la fig. 5» est ensuite divisée le long d'entailles de rupture, alors que de manière connue, chaque morceau ainsi obtenu est monté et placé dans une enveloppe. La résistance série d'un tel transistor à canal de type 30 de conduction p est égale à 100 ohms, tandis que dans l'état conducteur, la résistance du transistor atteint 4 k.ohms. La résistance série constitue une fraction très petite de la résistance du transistor conducteur. —14 La capacité formée entre la source et le drain atteint 10 pF. La tension de claquage drain-substrat est d'environ 35 volts, alors que l'in— 35 tensité du courant de fuite drain-substrat atteint environ 15 picoampères pour une tension Vq * 10 volts. Suivant une variante du procédé décrit ci-dessus, le transistor appartenant à un circuit semiconducteur intégré, le décapage photolithegraphique devant définir des parties de couche distinctes 40 constituant la source, le drain et l'électrode—porte, peut être effectué BAD ORIGINAL 70 46397 13 2073494 avant l'implantation lorsque ces parties sont définies simultanément avec la couche d'aluminium 9» c'est-à-dire par l'emploi d'un seul masque, pour former ainsi leB parties de couche 10, 11 et 12. Dans un circuit intégré, l'empêchement de la charge de la couche d'oxyde d'électrode—porte ne 5 constitue aucun problème, étant donné que dans la configuration définie de connexions directes formées dans ce stade de fabrication, l'électro— de-porte est raccordée ç une autre partie du corps semiconducteur, par exemple la face de la zone de drain à former, appartenant à un autre transistor similaire. 10 En référence aux figures 6 à 9j on décrit ci-après un autre procédé permettant la fabrication d'un dispositif muni d'un transistor à effet de champ à électrode-porte isolée en silicium, à canal de type de conduction p. On part d'une plaque de silicium de type de conduction n, ayant un diamètre d'environ 2,5 cm et une résistivité de 3 15 ohms.cm. Le traitement préparatoire de la surface et la formation de couches d'oxyde sont pratiquement les mêmes que dans l'exemple précédent. Pour indiquer les mêmes parties et les oouches d'oxyde d'épaisseurs différentes, on utilise les mêmes repères que sur les figures 1 à 5? Ce procédé diffère en ce qui concerne les stades de fabrication effectués 20 après la formation de la couohe d'oxyde. En effet, au li«u d'une couche de molybdène sur la surface entière, on y précipite une couohe d'aluminium 6 relativement forte, l'épaisseur étant d'environ 600 nm. Par un décapage photolithographique, on ménage des ouvertures 7 et 8 dans cette couche d'aluminium 6 ainsi que dans la couche d'oxyde sous-jacente plus 25 mince 4» les dimensions et la position de ces ouvertures correspondant exactement à celles des ouvertures indiquées par les mêmes repères et se rapportant à la fig. 2 concernant le premier exemple de réalisation. Par un autre décapage photolithographique, on enlève sélectivement la couche d'aluminium 6 sur deux faces rectangulaires me-30 surant 5 yu x 60 yu, les côtés de ces faces étant parallèles au bord extérieur des ouvertures 7 et 8, de sorte que subsiste ainsi une partie in«* térieure 20 mesurant 12 ja x 60 yu sur la mince couche d'oxyde 4 entre les ouvertures 7 et 8, ainsi qu'une partie extérieure 19 sur la couche d'oxyde 3, de plus forte épaisseur. La fig. 7 montre le corps après la défi-35 nition de cette couche d'aluminium. Ensuite, une plus mince couche d'aluminium 21, l'épaisseur étant de 200 nm, est précipitée sur la surface entière, une telle couohe 21 étant formée également sur les parties de couohe subsistantes 19 et 21 et dans les ouvertures 7 et 8. La couche d'aluminium composée 40 21, 20 sur la partie médiane de la mince oouohe d'oxyde 4 a maintenant BND ORïGINAl 70 46397 14 2073494 une épaisseur de 800 nm, cette dimension étant également vraie pour la couohe composée 21, 19 sur la couche d'oxyde plus épaisse 3. La fig. 8 montre le corps après la précipitation de l'aluminium. Par un décapage photolithographique subséquent, on en-5 lève sélectivement la couche d'aluminium 21 ainsi que la partie de couche d'aluminium sous-jacente 20, de sorte que subsistent d'une part les parties de couche d'aluminium 24 et 25 dont la surface et la position correspondent exactement à celles des parties de couche d'aluminium 11 et 12 illustrées sur la fig. 4 se rapportant au premier exemple de réalisa-10 tion, ces parties 24 et 25 s'étendant plus loin d'abord sur la couohe d'oxyde plus épaisse 3 et ensuite sur la partie de oouehe d'aluminium 19 de forte épaisseur, et d'autre part une couche d'aluminium composée 26, 20, formée par une partie 20 appartenant à la couche élaborée en premier lieu et présentant une épaisseur de 600nm, et par une partie 15 sus—jacente 26 de la couohe élaborée ultérieurement et présentant une épaisseur de 200 nm. La superficie et la position de la couche composée 26, 20 correspondent exactement à celles de la couche composée 10, 5* constituant 1'électrode-porte, illustrés sur la fig. 4 se rapportant au premier exemple de réalisation. Les parties de couche d'aluminium 24 et 20 25 sont les parties de couche constituant la source et le drain, tandis que la couche d'aluminium composée 26, 20 est la couohe constituant l'é— lectrode-porte. Lorsque pendant le décapage photolithographique, on définit simultanément d'une part lafcouohe composée constituant l'électro-de-porte et d'autre part les parties de couohe d'aluminium constituant 25 la source et le drain, on établit une faible distance entre d1une part la partie de couche constituant l'électrode-porte et d'autre part les parties de couche d'aluminium constituant la source et le drain, cette distance étant d*ns ce cas égale à 5 yu de chaque coté, ce qui fournit une faible résistance série dans le dispositif finalement obtenu. 30 Dans les conditions régissant également le premier exem ple de réalisation, on effeotue ensuite un bombardement d'iona et un recuit} le meme mécanisme que dans l'exemple précité, permet la formation des zones de source et de drain implantées et 28, da typa de conduction p et de faible résistivité. (fig. 9)» La différence réside en ce 35 que dans cet exemple, le masquage de l'électrode-porte est établit par la couche d'aluminium composée 26, 20 de forte épaisseur, à savoir égale à 800 nm, qui est suffisante pour empêcher la pénétration d'ions de bore nantis d'une énergie de 100 keV, étant donné que la profondeur de pénétration de tels ions dans l'aluminium atteint environ 500 nm. Le traite— 40 ment subséquent du dispositif correspond pratiquement à celui décrit BAD ORIGINAL 70 46397 -15- 2073494 dans l'exemple précédent, à savoir la définition de la couche de bord en aluminium, étroite et épaisse, pour former ainsi les couches distinctes constituant la sdurce, le drain et l'électrode-porte, ensuite l'élaboration des entailles de rupture, et enfin la rupture du disque en mor-5 ceaux, chaque morceau étant ensuite monté et placé dans une enveloppe adéquate. En référence aux figures 10 et 11, on décrit ci-après un troisième mode de réalisation d'un procédé permettant la fabrication d'un transistor à effet de champ à électrode-porte isolée en silicium, à 10 canal de type de conduction p. Ce mode est une variante de celui décrit dans le deuxième exemple se rapportant aux figures 6 à 9 Sur la surface entière, on précipite ensuite une mince couche d'aluminium, l'épaisseur étant de 200 nm, une telle couche étant formée également sur la bande d'aluminium 31» la partie de couche d'a-30 luminium plus épaisse située au bord (non représentée), ainsi que dans les ouvertures 32 et 33 de la couche d'oxyde 4« On effectue un décapage photolithographique pour enlever sélectivement la mince couche d'aluminium, de sorte que sur la couche d'aluminium épaisse 31 subsiste une partie 35» et sur les faces situées 35 l'une en regard de l'autre de la couche composée 35» 31» les parties 36 et 37 qui plus loin s'étendent sur la mince couche d'oxyde 4, ainsi que sur la couche d'oxyde épaisse 3 et ensuite sur la couche d'aluminium épaisse située au bord (non représentée). Les parties d'aluminium 36 et 37 forment les couches constituant la source et le drain, et occupent 40 l'entière surface des ouvertures 32, 33 et s'étendent sur les. parties de 70 46397 —16— 2073494 la mince couche d'isolation 4 entre les ouvertures 32, 33 e,t la couche d'-aluminium composée 35, 3*1» La différence, entre cet exemple de réalisation et ceux décrits précédemment est que dans les ouvertures de la mince couche d'oxyde, on ne dénude pas des parties de surface semiconductri-5 ces, lesdites ouvertures étant dans cet exemple occupées entièrement par les parties de couche métallique constituant la source et le drain. Une distance de 5 yu. existe entre les parties 36 et 37 et les bords avoi-sinants de la couche composée 35» 31* Dans les mêmes conditions que celles régissant le 10 deuxième exemple de réalisation, on effectue ensuite une implantation fournissant les zones de source et de drain implantées 38, 39 de type de conduction p et de faible résistivité. On conçoit facilement que par la présence des parties de couche 36 et 37 dans la face entière des ouvertures ménagées dans la mince couche isolante, l'implantation établie 15 dans les parties de surface situées sous ces ouvertures est effectuée entièrement par des ions de bore qui traversent les couches d'aluminium dans ces ouvertures, ce qui donne lieu également à une "knock-on implantation" d'atomes d'aluminium, ce qui fournit un contact convenable de faible résistivité avec les zones implantées. L'extension latérale des 20 zones de source et de drain implantées obtenues dans ce dispositif est toutefois plus grande par suite de la différence des dimensions de masque devant être utilisées pour définir la structure de l'électrode-porte affectant cette forme spéciale. Ceci peut donner lieu à une plus forte résistance série. 25 Bien que l'invention soit décrite à l'aide de formes de réalisation et d'application déterminées, le technicien pourra en réaliser de nombreuses variantes sans sortir du cadre de l'invention. Dans le premier exemple, en référence aux figures 1 à 5» °n peut en variante utiliser du nickel au lieu de molybdène pour former la partie de couche 50 constituant l'électrode-porte sur la mince couche isolante 4« En outre, la couche de molybdène, ou au besoin la couche de nickel,"peut être é-laborée après la formation des parties de couche d'aluminium 11 et 12 si une couche de matériau photoréservateur est élaborée sur la surface ainsi que #ur les parties de couche 11 et 12 formées en premier lieu, 35 cette couche de matériau photoréservateur n'étant éloignée que sur la face devant être occupée par la couche de molybdène ou de nickel de l'électrode-porte, alors que le molybdène ou le nickel est précipité sur la surface entière, et qu'ensuite sousjacenf ledit matériau photoréservateur est dissous pour enlever le molybdène ou le nickel des faces ne 40 devant pas en être munies. De cette façon, on obtient une couche-électroBAD ORIGNAL 70 46397 -17- 2073494 de constituée uniquement d'un seul métal, à savoir le molybdène ou le nickel. D'autres métaux peuvent être utilisés, combinés ou non avec l'oxyde de silicium. Au moins sous la couche constituant l'électrode-porte par exemple, le matériau isolant peut être formé par une première couche en oxyde de silicium, élaborée sur la surface semiconductrice^ et par une deuxième couche formée sur la première et constituée de nitrure de silicium. Dans certains cas, la couche constituant l'électrode-porte peut être formée par un matériau semiconducteur qui ensuite est rendu suffisamment conducteur par le bombardement d'ions mais assure néanmoins encore l'effet de masquage désiré. Le procédé peut être mis en oeuvre pour la fabrication d'un circuit semiconducteur intégré comportant au moins un transistor à effet de champ à électrode-porte isolée, et le bombardement d'ions peut être effectué pour former également des zones comportant d'autres composants dans le corps semiconducteur. L'invention peut être utilisée également pour la fabrication de transistors à effet de champ à électrode-porte en silicium, à canal de type de conduction n, le bombardement étant effectué par des ions de phosphore ou d'azote. bad original 70 46397 -18- 2073494 Revendications : 1. Procédé permettant la fabrication d'un dispositif semiconducteur muni d'un transistor à effet de champ à électrode-porte isolée, des couches constituant la source, le drain et l'électrode-porte étant élaborées à une surface d'un corps ou partie de corps semiconducteur de premier type de conduction, alors que la couche formant l'électrode-porte est séparée de la surface semiconductrice par du matériau isolant, et que les couches constituant la source et le drain comportent des parties de couche métallique continues qui s'étendent sur le matériau isolant sur la surface semiconductrice et qui, à travers des ouvertures ménagées dans la couche de matériau isolant, contactent des régions de surface semiconductrices à des faces situées en regard l'une de l'autre de la région de surface sous la couche constituant l'électrode-porte, après quoi ladite surface est soumise à un bombardement effectué par des ions d'un élément de dopage instaurant le type de conduction opposé, caractérisé en ce que les conditions dans lesquelles le bombardement d'ions a lieu, la structure de l'électrode-porte ainsi que les parties de couche métallique constituant la source et le drain sont choisies de façon que les ions ne pénètrent pas jusqu'à la partie de surface sous la couche constituant l'électrode-porte, cette partie étant masquée par ladite couche et le matériau isolant sous-jacent, alors que l'implantation d'ions est effectuée dans les parties de surface voisines situées en regard l'une de l'autre, y comprises les parties de surface se trouvant sous les parties de couche métallique constituant la source et le drain dans les ouvertures, du fait que les ions traversent ces parties de couche métallique, de sorte que les régions de surface de source et de drain de type de conduction opposé sônt déterminées entièrement par l'implantation et déterminent par ailleurs dans la région de surface sous la couche 'constituant 1'élëctrode-porte une région de canal dont la longueur entre les régions de source et de drain correspond pratiquement à la longueur de la couche constituant l'électrode-porte, tandis que lesdites régions de type de conduction opposé d'une part et le corps ou partie de corps de premier type de conduction d'autre part, ne coupent la surface semiconductrice qu'au-dessous du matériau isolant. 2. Procédé-selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on élabore une couche métallique constituant l'électrode-porte, dent lâ structure diffère de-'Celle;ides parties de ocuehe métallique . stituant les électrodes de source et de drain. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on élabore une couche métallique constituant l'électrode-porte, le BAD OfttôlNÂl 70 46397 -19- 2073494 métal de cette couche ayant une composition autre que celle du métal constituant les électrodes de source et de drain. 4» Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parties de couche constituant les électrodes de source et de drain sont en aluminium et que la couche constituant l'électrode-porte est en molybdène et est élaborée sur le matériau isolant. 5» Procédé selon la revendication 3» caractérisé en ce que les parties de couche constituant les électrodes de source et de drain sont en aluminium et que la couche constituant l'électrode-porte est en nickel et est élaborée sur le matériau isolant. 6. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on élabore une électrode-porte comportant également une couche d'aluminium élaborée sur la couche de molybdène ou de nickel, J la couche d'aluminium étant formée simultanément avec les parties de couche constituant les électrodes de source et de drain. 7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' on élabore une électrode-porte métallique et que les parties de couche constituant les électrodes de source et de drain sont formées par le même métal mais ont toutefois une épaisseur inférieure à celle de la couche constituant l'électrode-porte. 8. Procédé selon l'uhe des revendications 2-à 7» caractérisé en ce que sur la surface sous la couche constituant l'électrode-porte ainsi que sur la surface sous les parties de couche métallique constituant les électrodes de source et de drain et voisines desdites ouvertures, on élabore le même matériau isolant formé avant l'élaboration des couches constituant les électrodes de source et de drain et 1'électrode-porte. 9. Procédé selon la revendication 8, catactérisé en ce qu* une première couche isolante épaisse est élaborée sur la surface semi-conductrice, qu Une partie de cette couche isolante est enlevée, et qu' ensuite une deuxième couche isolante plus mince est formée sur la surface semiconductrice dans la région ainsi dénudée, des ouvertures étant formées dans la mince couche isolante sur laquelle sont formées la couche constituant l'électrode-porte et les parties de couche métallique constituant les électrodes de source et ,de drain. 10. Procédé selon la revendication 9» caractérisé en ce que les parties de couche constituant les électrodes de source et de drain et l'électrode-porte sont élaborées en partie sur la couche isolante é-paisse, l'épaisseur des parties de couches-électrodes se trouvant sur cette couche épaisse étant telle que les ions bombardants ne puissent BAD ORIGINAL 70 46397 -20- 2073494 pas pénétrer dans cette couche isolante épaisse sous-jacente et la surface semiconductrice. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les parties de couche métallique constituant les électrodes de source et de drain sont élaborées de façon à ne pas occuper l'entière région des ouvertures ménagées dans le matériau isolant, de sorte que l'implantation d'ions a lieu principalement dans les parties de surface situées sous les ouvertures et non recouvertes desdites couches métalliques. 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les conditions dans lesquelles a lieu le bombardement d'ions sont telles qu'au moins à l'endroit des régions où la surface semiconductrice est contactée par les parties de couche, métallique servant d'électrodes de source et de drain, des atomes des couches métalliques pénètrent dans les parties de surface sous-jacentes par transfert de l'énergie dont sont nantis les ions bombardants. 13. Dispositif semiconducteur, obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 12. bad original