Brevet FR2077371A1 — publié le 19711022

La présente invention concerne la croissance épitaxiale de silicium polycristallin dans des dispositifs semiconducteurs et des dispositifs caractérisés par l'utilisation de silicium polycristallin. On sait dans l'art antérieur que des zones monocristallines et polycristalli-5 nés peuvent être obtenues par croissance simultanément lors de la formation des couches épitaxiales. Cela est décrit dans "IBM Technical Disclosure Bulletin, volume 10, N°2, Juillet 1967, page 164, et dans le brevet américain N° 3.189.373. Cependant, on ne décrit pas dans l'art antérieur les diverses applications qu'un tel schéma de croissance épitaxiale monocristallin-polycristallin peut avoir. •jq Par exemple, dans le "IBM Technical Disclosure Bulletin! cité ci-dessus, on dit seulement que les zones peuvent être obtenues par croissance, et que les diffusions se produisent beaucoup plus rapidement dans le silicium polycristallin En outre, dans le brevet américain N°3.188.973, la seule révélation en rapport est que le silicium polycristallin pBut être obtenu par croissance sur un 15 oxyde. Il n'y a aucune description des nouvelles masses polycristallines enfermées de la présente invention, ni de ses diverses possibilités. Dans le brevet américain N°3.475.661, on décrit la croissance de silicium polycristallin sur les lignes qui sont tracées sur un substrat. La croissance n'a pas lieu cependant, dans une structure enfermée comme dans la présente invention, 20 et il n'y est décrit aucune nouvelle utilisation de l'orientation du substrat. Si uns configuration d'oxyde est formée sur une partie du substrat semiconducteur et si l'on dépose ensuite une couche épitaxiale dessus, la couche épi- la taxiale obtenue par croissance sur/configuration d'oxyde aura une structure po~ lycristalline alors que les régions restantes sont monocristallines. Avec une 25 telle structure, on peut prendre avantage de la vitesse supérieure de diffusion des impuretés dans la zone polycristalline pour fabriquer des dispositifs avec des régions polycristallines enfermées latéralement, c'est à dire, des sous-collecteurs enterrés ou des connexions souterraines. Par un choix approprié de l'orientation cristalline du substrat, on peut aussi faire croître une région po-30 lycristalline initiale sur l'oxyde suivie par la croissance épitaxiale monocristalline ultérieure sur le matériau polycristallin. En outre, il est possible en une étape, de former une couche monocristalline contenant des régions polycristallines qui sont enfermées dans un matériau mcnocristallin. Un objet de la présente invention est de réaliser de nouveaux dispositifs 35 utilisant du silicium polycristallin, c'est à dire, des sous-collecteurs améliorés et des connexions souterraines. Un autre objet de la présente invention est de réaliser de nouveaux dispositifs avec des régions polycristallines complètement enfermées qui soient, en effet, solidaires avec le matériau monocristallin les environnant. 40 Un autre objet de la présente invention est de réaliser un nouveau procédé BAD ORIGINAL 71 ÔÛ861 2 2077371 pour la formation de connecteurs souterrains. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un nouveau procédé pour la fabrication des sous-collecteurs de circuits intégrés. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un nouveau procédé 5 pour la formation de.régions polycristallines enfermées.au moins latéralement, dans des régions monocristallines. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention res-sortiront mieux de l'exposé qui suit fait en référence.aux dessins annexés à ce texte et qui représentent des modes de réalisation préférés de celle-ci. 10 La figure 1 représente l'effet de l'orientation du substrat. Les figures 2 à 6 représentent.une première réalisation de la présente invention. Les figures 9à13 représentent une seconde réalisation de la présente invention. 15 Comme on l'a indiqué jusque là,la présente invention concerne à la fois des dispositifs de circuits intégrés et des procédés de fabrication ou du silicium polycristallin, et la capacité unique du silicium polycristallin de permettre une diffuion rapide due à la diffusion frontière de grain sont utilisées. L'un des aspects de la présente invention réside dans le fait que si une 20 configuration d'oxyde par exemple" de l'oxyde de silicium, est formée sur un substrat semiconducteur et si on fait croître ensuite un matériau épitaxial à partir de sa phase vapeur, par exemple, le silicium épitaxial, on peut former une région polycristalline qui soit enfermée complètement sur ses côtés par un matériau monocrystallin. En outre, selon un autre aspect unique de la présente 25 invention, par un choix approprié de l'orientation du substrat, on peut arrêter la croissance de la région polycristalline en des points prédéterminés et on peut poursuivre la croissance monocrystalline dessus sans altération extérieure des conditions de croissance. Dans cette réalisation, la région polycristalline est ainsi, si on le désire, complètement enfermée, par les régions monocrystal-3Q lines. . En outre, la vitesse de diffusion rapide des impuretés dans la zone polycristalline peut être utilisée pour fabriquer des régions actives ,dans le dispositif telles que des sous-collecteurs enterrés et des connecteurs souterrains ayant une résistance abaissée. 35 Dans la discussion ci-dessous, une importance particulière est donnée aux réalisations suivantes oe l'invention: un schéma de formation de sous-collecteur enterré et un schéma de formation de conducteur souterrain. On remarquera que l'invention, naturellement, a une application beaucoup plus importante que ces deux cas spécifiques. 40 Dans la discussion qui suit,- le semiconducteur utilisé est naturellement • BAD ORIGINAL 71 0ÛÔ61 3 2077371 du silicium. L'oxyde obtenu dessus par croissance est du dioxyde de silicium. Un spécialiste de l'art appréciera que d'autres semiconducteurs élémentaires et composés peuvent être aussi bien utilisés, et, que l'on peut utiliser des oxydes complémentaires. En outre, comme cela sera évident, il n'est pas nécessaire que 5 les oxydes obtenus par croissance ou formés sur le substrat semiconducteur soient identiques au substrat, et peuvent être formés d'autres matériaux semiconducteurs compatibles. Naturellement, lorsque l'on utilise d'autres semiconducteurs, il est nécessaire que le semiconducteur ait la propriété de se déposer sous forme monocrystalline/polycrystalline comme dans le cas du silicium. 10 Avant de commencer la description de l'exemple 1, il est approprié de décrire en détails les effets mentionnés jusque là de l'orientation du substrat sur la région polycristalline. En référence à la figure 1 l'angle de l'interface région polycristalline/ ♦ région monocrystalline montré en "A" peut être commandé par l'orientation du 15 substrat. De façon inattendu, on a trouvé que l'angle a varie comme la variation de l'orientation du substrat 10. Dans la figure 1, on représente un substrat de silicium 10 avec un îlot de dioxyde de silicium circulaire 11. On fait croître dessus une couche épitaxiale de silicium à l'aide d'un procédé en phase vapeur et cette couche comprend au-dessus de l'îlot 11, des régions de polysil-20 licium 12, alors que sur tous ses côtés croissent des régions monocrystallines 13. Puisque un objet de la présente invention est de former une région polycristalline complètement enfermée, il est évident que les "parois", c'est à dire l'interface "A", doivent convergées. Si l'orientation du substrat de silicium est de C1,1,1,), l'angle a est de 54, 44°, si l'orientation est (2,1,1) a est 25 de 35,16° , et si l'orientation est (3,1,1), a égale 25,16°. Bien que l'on ne puisse obtenir la convergence lorsque a égale 90°, cela correspond à une orientation égale à (1,0,0). Ainsi, lorsque l'on désire former une région polycristalline qui converge dès que possible, on peut choisir un substrat de silicium (3,1,1), et si l'on désire 30 une convergence lente un substrat (1,1,1). Le premier exemple ci-dessous, utilise un substrat de silicium (1,1,1) pour former le sous-collecteur enfermé, et enterré décrit. Dans la discussion suivante, on utilisera de façon interchangeable les termes poly et polycristallins, ainsi que les termes mono et monocristallins en 35 décrivant les divers types de silicium. Exemple 1 Dans ce premier exemple, la diffusion a lieu à partir d'un canal vertical de matériau polycristallin vers des "tunnels" ou "doigts" latéraux polycristallins. Ces termes deviendront clairs à la lumière de la discussion suivante qui doit 40 être lue avec les figures 2 à 8 des dessins. 71 Ô0Ô61 4 2077371 □n utilise dans cette réalisation le fait que lorsque l'on fait croître épi-taxialement du silicium sur un substrat de silicium qui comprend de petits îlots de dioxyde de silicium, du silicium polycristallin se forme sur le dioxyde de silicium et du silicium monocristallin se forme sur la surface de silicium brut. 5 En outre, si la vitesse de croissance des couches épitaxiales est commandée avec soin en combinaison avec l'orientation du substrat, il est possible de créer une zone monocristalline sur le silicium polycristallin. Dans ce cas on a choisi le substrat avec une orientation (1,1,1). En utilisant les avantages des faits ci-dessus, une structure sous-collec-10 teur nouvelle pour un circuit intégré peut être formée sans les étapes de diffusion compliquées de l'art antérieur. Le procédé fondamental de cette réalisation est comme suit. En référence à la figure 2, on commence avec un substrat 14 de silicium P+ ayant une orientation (1,1,1), un diamètre de 31,75 mm et une épaisseur de 15 0,20 mm, les dimensions n'étant pas critiques. La résistance de feuille de la pastille substrat est de 0,4 ohm-cm. L'impureté est le bore. L'étape suivante du procédé est de faire croître une couche d'oxyde de silicium sur le substrat de silicium 14 par oxydation à la vapeur. On peut utiliser tout procédé de l'art. On décape la couche d'oxyde pour obtenir un îlot 15 sur 20 la surface du substrat de silicium 14. L'îlot est dans cet exemple, de la forme d'un élément rectangulaire 15a xomprenant trois "doigts" ou "îlots" 15b qui en sortent. Comme on le voit dans la figure 2, l'îlot 15 a fondamentalement la forme de la lettre "E". La partie 15A ayant pour dimensions 0,025 x 0,025 mm et chaque doigt 15b ayant une longueur de 0,025 mm x 0,005 mm et sont écartés de 25 0,005 mm. Evidemment, si l'on désire former directement un îlot de dioxyde de silicium individuel ou des îlots sur le substrat de silicium, on supprimera l'étape de décapage. On peut utiliser tout étape classique des techniques de l'art pour former la couche de dioxyde de silicium qui est décapée pour obtenir les îlots 15. L'épaisseur de l'îlot 15 a approximativement 5.000 A. L'îlot ou bande 30 15 de dioxyde de silicium laissé sur la surface de silicium, formera, naturellement la base pour la croissance d'un tunnel polycristallin ou structure latérale 17. Una couche de silicium épitaxiale 1B ayant une profondeur de 5 microns (ré- sistivité = 5 ohm-cm) est obtenue par croissance sur l'îlot 15 et le substrat Le 35 14 à l'aide des procédés de dépôt au silane à 1200°C bien connu./substrat de silicium 14 donne un tunnel polycristallin 17 sur l'îlot de dioxyde 15 et donne une structure d'environnement monocrystalline 18 sur les parties brutes du substrat, c'est à dire, la partie de silicium qui n'est pas recouverte par l'îlot d'oxyde 15. On doit arrêter la croissance lorsque du matériau monocristallin 40 commence à se former sur le tunnel 17. A cette étape du procédé, on peut repré- 71 00861 5 2077371 senter en perspective le dispositif sous la forme de la figure 3. A ce point, la formation du sous-collecteur prend avantage du fait que le silicium polycristallin obtenu par croissance épitaxiale sur l'oxyde, peut être amené à converger, le degré de convergence dépendant de l'orientation cristal-5 line du substrat. Dans ce cas, puisque le substrat 14 est choisi comme ayant une orientation (1,1,13, le silicium polycristallin, comme on le montre dans la figure 4, converge avec un angle a , ou angle intérieur de convergence, de 54,44°. Avec les îlots de la taille concernée, la couche épitaxiale a une épaisseur de 5 microns lorsque, les cStés convergents dB la région polycristalline 10 se rencontrent, et à l'arrêt de la croissance polycristalline. A partir de là, naturellement, le dépôt en phase vapeur épitaxial ne donnera qu'un matériau monocristallin. Ainsi, comme cela deviendra clair à partir des explications suivantes, les "tunnels" latéraux 17 peuvent être complètement enfermés dans le silicium monocrystallin en une opération unique de traitement. La figure 4 re-15 présente une coupe selon l'axe 4 de la figure 3. Après convergence, on fait croître le silicium monocristallin sur le dépôt polycristallin, comme on l'a dit, la croissance polycristalline ne se développera pas au-dessus 'du point de convergence en x. Dès que le monocrystal commence à se former sur le tunnel, c'est à dire, lors-20 que le monocrystal a cru de deux microns supplémentaires-au-dessus du tunnel 17, bien que cette épaisseur ne soit pas critique, la nouvelle surface monocristal-line doit être oxydée pour donner une couche de dioxyde de silicium. On peut u-tiliser toute technique d'oxydation de l'art classique, par exemple, oxydation par vapeur à basse température. L'oxyde for:ss a une épaisseur de 5.000 A et est 25 décapé avec de l'acide fluorydrique sur la surface entière du dispositif sauf dans la région 19 qui est directement au-dessus du tunnel polycristallin 17 correspondant à la configuration 15a. On représente le dispositif à ce point dans la figure 5. Le nouvel îlot de dioxyde de silicium qui est formé sur la partie du tunnel polycristallin 17 formera la base d'un pilier ou canal poly-30 cristallin vertical 20 jusqu'à la surface 21 du dispositif de circuit intégré. Ce canal polycristallin 20 reliera le tunnel polycristallin 17 qui sera le sous--collecteur, à la surface du dispositif 21 pour permettre de réaliser tout contact nécessaire. Evidemment, avec la structure décrite, une couche de dioxyde de silicium qui 35 peut être décapée pour former l'îlot 19 n'est pas nécessaire, et l'îlot 19 peut être formé par tout procédé de l'art. En général, la "configuration" 19 de dioxyde de silicium aura une épaisseur de 5.00.0 A pour permettre une bonne croissance polycristalline, bien que cela ne soit pas critique. 500 A représentent un minimum pour de bons résultats. 40 On continue maintenant avec une description de cette réalisation de l'inven- UMM original 71 00861 6 2077371 tion, on se réfère à la figure 6. L'étape suivante est de faire croître la couche de silicium épitaxial 21. On obtient la croissance de cette couche jusqu'à .-ri une épaisseur de 2 microns et un pilier polycristallin 20 se forme au-dessus de l'îlot de dioxyde de silicium 17. 5 A ce moment, on doit souligner que le silicium polycristallin croîtra aussi sur le côté des îlots de dioxyde de silicium 15. Cela est dû au fait que les côtés du dioxyde de silfcium fourniront des sites de croissance pour le silicium polycristallin. Ainsi, l'îlot sera encerclé par du silicium polycristallin qui croît latéralement, Caractéristiquement, cette croissance se fera selon les li-10 gnes de 0,013 mm. Cette croissance est significative car le dioxyde de silicium est un bon masque contre la diffusion d'impureté. Ainsi, on pense que la majorité de la diffusion d'impureté au-delà du masque de dioxyde de silicium se produira à travers cet "anneau" de silicium polycristallin qui a crût sur les côtés de l'îlot de dioxyde de silicium. De façon surprenante, aucun problème signi-15 ficatif n*est rencontré concernant la réduction des concentrations d'impureté dans ces zones polycristallines au-dessous des masques de dioxyde de silicium, et, il semble ainsi que l'anneau de silicium polycristallin fournisse un trajet rapide et important à la diffusion des impuretés. Les expériences récentes ont indiqué, en fait que la vitesse de diffusion à travers le silicium polycristal-20 lin peut être quelquefois de 20 fois supérieur à celle à travers le silium mono-cristallin. A ce point, il est approprié de décrire une réalisation qui supprime le bssoîn d'un second îlot de dioxyde de silicium; Dans cette réalisation, on utilise un concept relativement simple pour le choix d'îlots de dioxyde de silicium de sur-25 face différente. Evidemment, un îlot qui est plus large permettra la croissance d'uns partis polycristalline "plus haute" avant que se produise la convergence qu'un îlot de dioxyde de silicium relativement plus étroit. Cela est dû au fait que tant que l'angle de convergence a est égal, conditions satisfaites pour le même substrat, si les lignes convergentes ont un départ plus écarté, une distan-30 ce plus longue sera nécessaire avant l'arrêt de la croissance polycristalline. On peut tirer avantage de ce fait en formant le sous-collecteur représenté dans les dessins. Spécifiquement, si l'on choisit la partie 15a de telle sorte que ses côtés soient plus écartés que les parties 15b, alors le silicium polycristallin qui croît sur la partie 15a convergera plus tard que le silicium poly-35 cristallin qui croît sur les parties 15b. Ainsi, les "doigts" du sous-collecteur convergeront naturellement en un terrps plus court que le matériau polycristallin au-dessus de la partie 15a, et la partie au-dessus de 15a peut être poursuivie pour former par elle-même un tunnel vertiqal à diffusion rapide. Par exemple, un îlot de dioxyde de silicium de 0,025 mm x 0,025 mm 15a permet 40 la croissance de silicium polycristallin jusqu'à une profondeur de 5 microns, BAD ORIGINAL 7i 008&4 7 2077371 mais les doigts 15b da 0,025 mm x 0,005 mm (comme on l'a décrit jusque là, la dimension de 0,005 mm étant la longueur des doigts] ne sera recouvert de siliciun polycristallin que sur une profondeur de 2 microns. Ainsi, on peut obtenir la croissance de la couche épitaxiale avec une profondeur de 4 microns, obtenir des 5 doigts 15b complètement recouverts par 2 microns d'une couche épitaxiale monocristalline, et cependant obtenir un pilier vertical de silicium polycristallin qui provient de la couche de dioxyde de silicium première ou originale 15b et qui se développe complètement jusqu'à la surface du dispositif. Lorsque l'on utilise cette réalisation à un îlot ou couche épitaxiale unique, 10 il ne sera pas nécessaire de faire croître un second îlot de dioxyde de silcium. En conséquence, il n'y aura aucune barrière à la diffusion. Cependant, il apparaîtra que lorsqu'on utilise le procédé à une couche épitaxiale, il ne sera pas possible d'obtenir la croissance d'un pilier ayant la hauteur totale qui peut ê-tre utilisée avec le procédé à deux ou plusieurs couches épitaxiales. Ce pilier, 15 naturellement, se développe jusqu'à la surface des dispositifs intégrés dont on a précédemment parlé, avec une épaisseur équivalente à la couche épitaxiale 22. Après la croissance de la couche épitaxiale 21 et la formation- du pilier 20, on représente le dispositif dans la figure 6. Naturellement, la structure monocris-talline 22 comprend la couche épitaxiale 21 sur le reste du dispositif autre que 20 la région du pilier 20. Le pilier 20 a une surface égale.à l'îlot 19. Le pilier et le tunnel sous-collecteur 17 forment un trajet de diffusion vertical et latéral pour des impuretés du type P+, ou N+. Par exemple, en masquant la surface complète du dispositif à l'exception de l'ouverture du pilier 23 représenté dans la figure 6, par exemple avec un masque résistant au matériau P+ 25 ou n+ tel que SiO^ ayant une épaisseur de 5.000 h, on peut diffuser l'impureté P+ ou N+ dans le canal 20 et latéralement dans le tunnel 17 ce qui donne le sous-collecteur. Naturellement, une "peau" mince d'impureté se forme sur l'interface du tunnel policristallin 17, et du pilier 20, avec le reste de la masse de silicium monocristallin 22. 30 Pour développer encore ce qui précède, puisque des impuretés P ou N diffuseront trois fois plus rapidement, ou même encore plus rapidement, à travers le silicium polycristallin qu'à travers le silicium monocristallin, (même sans masquage de surface) la diffusion se produira très rapidement dans le pilier 20 et latéralement jusqu'aux extrémités du tunnel ou "doigts" 17. Une certaine rétro-35 diffusion latérale dans les zones monicristallines 22 se produira. Cela est important dans les zones entre les "doigts" voisins car le nouveau sous-collecteur de la présente invention est constitué effectivement de l'élément 15a et des doigts 15b et de la zone entre eux. Cependant, lors de la diffusion les impuretés diffusent à partir des doigts 15b dans le matériau monocristallin 18 40 et 22 comme on le montre dans la figure 7, qui est une représentation schémati- 71 00861 8 2077371 que des doigts 15b après diffusion. La densité d'impureté est approximativement proportionnelle aux teintes foncées. Les zones d'impureté autour de chaque "doigt" 17 ne doivent pas se recouvrir, et auront caractéristiquement une concen- 21 3 tration égale à celle de l'émetteur qui est d'environ 10 atomes par cm . 5 Effectivement, le niveau d'impureté entourant chaque "doigt'* 17 est maximal dans une "peau" mince autour du"doigt" 17, et diminue ensuite radialement vers l'extérieur du "doigt" 17 jusqu'à ce que la zone d'impureté provenant du "doigt" 17 suivant soit rencontrée. Du moment qu'un contact électrique adéquat est réa- 20 21 3 lise entre les doigts 17, disons de l'ordre de 10 - 10 atomes par cm , et 10 que l'on puisse réaliser la fonction sous-collecteur, il n'est pas nécessaire d'observer d'autres paramètres spéciaux. Dans cet exemple particulier, on effectue la diffusion avec du phosphore 20 qui est N+. La concentration finale dans le pilier 20 est de 10 atomes par 3 20 3 cm et dans les "doigts" 17 de 10 atomes /cm . La diffusion est effectuée à 15 1000°C durant une heure en utilisant une atmosphère contenant du PoC1^ à température élevée. On a expliqué ci-dessus l'effet de l'orientation cristalline sur la croissance des régions polycristallines. La discussion suivante montre comment, par exemple, on peut utiliser l'angle de convergence intérieur de 54° du silicium 20 polycristallin sur un substrat (1,1,1) dans l'intégration d'un transistor PNP. On ne considère pas nécessaire l'explication très détaillée des transistors PNP des circuits intégrés qui sont bien connus dans l'art. La discussion suivante a lieu en référence à la figure 8. On commence avec un substrat N 24, sur lequel des îlots de dioxyde de sill-25 cium peuvent rester. Comme on l'a dit, le silicium a une orientation de (1,1,1). Cela entraîne un angle de convergences intérieures ou angle a de 54i44°. Il n'est pas nécessaire de dire que l'on pourrait tout aussi bien utiliser une orientation de (1,1,1,) ou (3,1,1). Les îlots 25 et 26 formeront les parois d'isolement après la croissance du matériau polycristallin, et l'îlot 27 formera le 30 tunnel sous-collecteur. L'étage suivant est la croissance de la couche de silicium épitaxiale . Cette couche épitaxiale comprendra les régions polycristallines 30,31 et 33 sur les îlots de dioxyde de silicium 25, 27 et 26 respectivement, et les parties monocristallines 28 sur le substrat "non oxydé". Dans cette épaisseur, les régions polycristallines vont converger, et aucune croissance po-35 lycristalline supplémentaire ne se produira à moins qu'un nouvel îlot de Si02 ne soit réalisé. Ces îlots sont réalisés exactement comme dans l'exemple précédent, c'est à dire, en formant une couche mince épitaxiale, en oxydant la couche épitaxiale en SiO^ et en décapant le SiO^ pour exposer le monocristal soujacent à l'exception des régions 34,34 et 35,35. Ces régions sont directement au-dessus 40 des régions polycristallines ayant "convergé" déjà obtenues 30,33 et 31,32, res 71 00861 9 2077371 pectivement, et ces nouveaux îlots de Si02 formeront les centres de croissance pour les piliers polycristallins verticaux. Le matériau polycristallin sous les îlots, naturellement, formera le bas des parois d'isolement (30,33), et les piliers d'atteinte de collecteur (31,32). 5 Dès que les îlots de dioxyde de silicium ont été obtenus par croissance, on fait croître une couche épitaxiale 36 à l'aide de la technique connue de dépôt par le silane jusqu'à une épaisseur insuffisante pour la convergence des régions polycristallines dans le dispositif entier. Les masses polycristallines 37,37 et 38,36 croîtront sur les îlots 34,34 et 35,35 respectivement. Naturellement, 10 dans les régions identifiées par le numéro 36, la structure du réseau monocristallin de la couche épitaxiale monocristalline 28 sera prolongée. L'étape suivante consiste à ouvrir les trous sur les piliers d'isolement 37 et 37, et d'ouvrir un trou sur la région base 39. Du fait que le rapport de vitesse de diffusion est approximativement égale à 3 entre la zone de formation 15 (base monocristal) et les piliers d'isolement (polycristaux), on peut utiliser une étape de diffusion simultanée pour former à la fois les parois d'isolement 40 et la région base 39. Dans ce cas, pour identifier les strates du transistor PNP de la figure 8 (on devrait le comparer au transistor NPN de la figure 6), les couches 28 et 36 sont des couches épitaxiales de type P-j des piliers poly-20 cristallins 30 et 37 ont une diffusion N+j naturellement les diffusions latérales 31 et 41 dans le matériau monocristallin 36 sont de type P+; la base 39 est obtenue par une diffusion N+, et l'émetteur 3iJE est constitué d'une diffusion P+. L'impureté de type P utilisée est le bore, et l'impureté de type N utilisée est le phosphore. Toutes les concentrations appartiennent aux valeurs classiques 25 de l'art, en d'autres termes , un spécialiste de l'art peut utiliser des concentrations d'impuretés émetteur et base, etc... appartenant au domaine de l'art et il n'a pas à s'écarter des cycles thermiques utilisés jusque là. Naturellement, la diffusion sous collecteur 42 aura lieu simultanément avec la diffusion émetteur P+ 39E. Les concentrations de ces deux diffusions seront 30 identiques. La diffusion sous-collecteur 42 est obtenue en éliminant le masque sur la région 39-E et sur les piliers polycristallins 38,38. Le taux de vitesse de diffusion trois fois plus rapide au travers du silicium polycristallin permet la formation simultanée du sous-collecteur enterré 42 avec l'émetteur relativement 35 plus petit P+39E à l'intérieur de la base N+33. Naturellement, la diffusion sous-collecteur donnera des parois de pilier 41,41 qui sont prolongées latéralement. Dans ce cas, une petite couche verticale P+ 43 de quelques microns proviendra de la diffusion vers le haut à partir du sous-collecteur enterré. Dûes à la vitesse de diffusion rapide à travers le silicium polycristallin les impure» 40 tés P seront entraînées vers le bas du pilier à travers le sous-collecteur et BAD ORIGINAL 71 00861 10 2077371 commenceront à rëtrodiffuser légèrement dans la couche épitaxiale 36 avant la fin de la diffusion émetteur. On doit remarquer spécialement que en utilisant ce procédé seules deux étapes de diffusion sont nécessaires pour former un circuit intégré. 5 La discussion ci-dessus décrit une réalisation préférée utilisant les capaci tés de diffusion rapide du silicium polycristallin épitaxial pour la formation d'un sous-collecteur enterré. Exemple 2 Dans la réalisation suivante, on réalise un conducteur sousterrain polycris-10 tallin utilisant des concepts jusque là décrits. On doit se référer aux figuras 9 à 13 des dessins pour une compréhension de ce fait de l'invention. Un souterrain est, naturellement, un dispositif utilisé dans les circuits intégrés lorsque deux lignes d'interconnexion doivent se croiser sans court-circuit. Le procédé présent permet de réaliser un souterrain polycristallin avec 15 une résistance très faible. Par exemple, des résistances de l'ordre de 10 ohms par unité de surface peuvent être facilementcbtenues-en suivant le schéma de traitement de la présente invention pour obtenir le nouveau souterrain de la présente invention. On peut commencer, avec, par exemple, comme on le montre dans la vue en pers- 20 pective 9, un substrat de silicium P 44 ayant pour orientation (1,1,1) et une 15 16 3 concentration de bore de 10 - 10 atomes/cm et l'on fait croître une couche d'oxyde dessus. Evidemment, en inversant toutes les impuretés, on peut aussi u-tiliser un substrat N. Cet exemple, naturellement, concerne un transistor NPN. Comme on l'a indiqué, n'importe lequel des autres semiconducteurs cités jusque 25 là peut être utilisé. La tranche de silcium 44 décrite a pour dimension 31,75 mm x 31,75 mm et a une épaisseur de 0,203 mm. La résistivité du substrat est de 0,4 ohm cm. On fait croître la couche d'oxyde à l'aide de la technique d'oxydation en phase vapeur à température faible, connue dans l'art. L'épaisseur de la couche de dioxyde de silicium est de 5.000 A. On décape ensuite la couche de 30 dioxyde de silicium pour obtenir la zone de SiO^ 45 avec une configuration en "H", comme on le montre dans la figure 9, qui est une vue en perspective de dessus de la formation du sous-terrain après le décapage du dioxyde de silicium. Les dimensions de la configuration en forme de H sont 0,025 rrm x 0,025 mm pour les deux parties extrêmes 45 Ë et 0,005 mm x 0,005 mm pour la partie centra-35 le 45c. Ensuite» on fait croître une couche de silicium épitaxial N 46 de résistivité égale à 5 ohm-cm (phosphore), sur le dispositif complet en utilisant la technique bien connue du silane à 1200°C. Les zones de silicium polycristallin 47E et 47C croissent sur la configuration de dioxyde de silicium aux endroits 45E 40 et 45C respectivement,, qui restent après décapage, et du silicium monocristallin bao ORIGINAL 71 00861 11 2077371 48 croît sur le reste de la surface où il n'y a plus de dioxyde de silicium, c'est à dire, le substrat 44 de silicium de "base' . L'épaisseur totale de la couche épitaxiale qui est obtenue est de 5 microns. En se référant à la figure 10, on montre la formation du souterrain immédia-5 tement après la croissance de la couche épitaxiale qui comprend les parties polycristallines 47 et les parties monocristallincs 48. De nouveau, dans cette réalisation particulière, les capacités de convergence du silicium polycristallin sur un substrat cristallin [1,1,1) ont été utilisées. Comme on l'a déjà explique, avec le même angle de convergence, une hauteur 10 supérieure sera nécessaire pour la convergence de deux lignes initialement plus écartées. Ainsi, le silicium polycristallin qui recouvre les parties 45E aura besoin de plus de temps pour converger que le silicium polycristallin qui recouvre la partie 45C. En fait, comme la figure 10 le montre, la partie de silicium polycristallin 47C convergera à une hauteur d'approximativement 2 microns alors, 15 que si on les laisse croître, les parties de silicium polycristallin 47E ne convergeront pas avant environ 5 microns. Puisque la profondeur totale de la couche épitaxiale 46 est de 4 microns, la partie enterrée du sousterrain 47C a convergé, et le silicium monocrystallin de recouvrement l'isolera, alors que les ex- n'a trémités où la partie terminale du silicium polycristallin 47E/pas encore con-20 vergé et forment un trajet de diffusion naturel. En référence à la figure 10, on peut voir que si les parties 47E, des piliers molycristallins croisent d'un autre micron, jusqu'à une épaisseur totale de 5 microns, ils convergeront. Cependant, les parties 49,49 exposées à la surface de la couche épitaxiale 46 forment naturellement une entrée pratique à la partis souterraine à prolongement 25 latérale 45C du matériau polycristallin. L'étape suivante consiste à diffuser une impureté de type P+ ou N+ dans la structure de silicium polycristalline 47 à travers la partie supérieure 49. On réalise cela après avoir masqué toute la zone supérieure à l'exception de la partie 49. Dans cette réalisation, on effectue la diffusion à 1000°C avec le phos- 30 phore pour obtenir une concentration dans le matériau monocristallin 48, qui en- 21 3 toure la structure polycristalline 47 d'approximativement 10 atomes par cm 21 et une concentration d'impureté dans la partie polycristalline de 10 atomes 3 par cm (la même que l'émetteur). De nouveau, comme précédemment, la capacité de diffusion rapide de la région de silicium polycristallin 47 permet la diffusion 35 d'impuretés Sait P+ soit N+ pour former une résistance faible, c'est à dire, des trajets d'impureté élevés dans un canal polycristallin alors qu'en même temps, se produit une diffusion faible dans le silicium monocristallin l'envirronnant. Dans les conditions ci-dessus, la diffusion dans le matériau monocristallin se produit avec une profondeur latérale de 1 micron dans le monocristal 48. Dans 40 la figure 11, cette diffusion latérale est représentée par la référence 50 . La 71 00861 12 2077371 diffusion dansrat de silicium P+44 ne se produit pas en soi avec une valeur importante du fait de la configuration du dioxyde de silicium 45, mais certaines poches de diffusion se produisent adjacentes à l'intersection des côtés de la configuration 45 et du substrat 44. L'étape suivante de cette réalisation est 5 de faire croître une couche d'oxyde sur le dispositif, et d'ouvrir des trous pour la réalisation de la métallurgie de contact classique connu dans l'art, □ans ce cas, on utilise des contacts d'aluminium. Le dispositif, terminé, est représenté partiellement, par une vue de dessus dans la figure 11. La coupe selon l'axe 12-12 est représentée dans la figure 12 10 et la coup.e selon l'axe 13-13 est représentée dans la figure 13. Bien que les figures 11o13 ne représentent qu'un schéma de souterrain unique, il est évident que plusieurs souterrains peuvent être combinés pour donner une géométrie de dispositif plus compliquée. La résistance est extrêmement faible dans un tel dispositif. 15 On se réfère à la figure 11, le numéro de référence 49 indique le sommet de la masse polycristalline en forme de H représentée en 47 dans la figure 10. Tous les numéros utilisés dans les figures 9-10 ont la même signification dans la figure 11. Entourant cette masse polycristalline en tout point, et représentée par le numéro de référence 50, se trouve, naturellement, la diffusion faible à la-20 quelle on s'est déjà référée qui se produit latéralement à partir de la masse polycristalline dans le matériau monocristallin. On remarquera que entourant le schéma terminé de la figure 11 se trouve du matériau monocrystallin, et cette diffusion, qui est soit de type P+ ou N+, est effectivement dans le matériau monocristallin. Le numéro de référence 51 représente la ligne électrique, et les 25 numéros de référence 52,52 représentent les deux autres lignes qui sont interconnectées au-dessous de la ligne 51 par l'assemblage souterrain lui-même qui comprend les matériaux polycristallins très dopés 47. A partir de la discussion ci-dessus, il apparaîtra clairement qu'un matériau polycristallin dopé est nécessaire afin d'obtenir une conductivité adéquate au- 30 dessous de la connexion 51. Naturellement, cela pour des résultats optimum, et pour les meilleurs résultats on a trouvé acceptable une concentration de dopage 21 3 comprise dans le domaine général de 10 par cm . Evidemment, cela sera décidé par les caractéristiques du dispositif et par l'impureté utilisée etc... Carac-téristiquement, un niveau de dopage émetteur est utilisé. 35 On se réfère maintenant à la figure 12, qui montre, en partie, une coupe selon l'axe 12-12 de la figure 11. On utilise les mêmes numéros de référence que dans la figure 11, mais dans ce dessin le matériau monocristallin 48 qui entoure la masse polycristalline 47 est représentée de façon plus adéquate. En outre, on représente les contacts, constitués d'aluminium, par les numéros de référen-40 ce 52,52. On doit remarquer que à ce moment les "poches de diffusion", auxquel 71 00861 13 2077371 les on s'est déjà référé, sur les côtés de la configuration 45 et des substrats 44 sont représentées clairement et ont pour référence. Ces poches ne se prolongent que d'environ 1 micron dans le substrat 44. Finalement, la figure 13 représente une coupe partielle selon l'axe 13-13 5 de la figure 11. Elle montre principalement la relation dans la partie étroite du souterrain qui passe immédiatement au-dessous de la connexion électrique 51. En référence à la figure 13, on utilise les mêmes numéros de référence que ceux des figures 10 à 12, et l'on pense que sa signification est clairs. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins 10 les caractéristiques principales de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 71 00861 14 2077371 REVENDICATIONS 1.- Dispositif semiconducteur caractérisé en ce qu'il comporte: un substrat recouvert au moins partiellement avec du dioxyde de silicium le-5 dit dioxyde de silicium ne se prolongeant pas jusqu'à la périphérie dudit substrat dans une direction horizontale, un matériau polycristallin recouvrant immédiatement le dioxyde de silicium» et un matériau monocristallin sur les dites parties horizontales périphériques., 10 ledit matériau monocristallin enfermant ledit matériau polycristallin dans une direction latérale. 2.- Dispositif semiconducteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit matériau polycristallin et ledit matériau monocristallin sont du silicium. 15 3.- Dispositif semiconducteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dits matériaux monocristallins et polycristallins forment une couche épitaxiale, ladite couche épitaxiale ayant une surface opposée audit substrat, et ledit matériau polycristallin atteignant la surface de ladite couche épitaxiale 20 sur une partie inférieure à la zone complète de la surface de ladite couche épitaxiale. 4.- Dispositif semiconducteur selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit matériau polycristallin, ledit matériau monocristallin et ladite couche 25 épitaxiale sont du silicium. 5.- Dispositif semiconducteur selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit matériau polycristallin comprend au moins une première partie polycristalline dont la longueur la plus grande est substantiellement parallèle audit subs- 30 trat et est enfermé par ledit matériau monocristallin et le substrat, et une seconde partie polycristalline se prolongeant à partir de ladite première partie jusqu'à la surface de la couche épitaxiale opposée audit substrat. S.- Dispositif semiconducteur caractérisé en ce qu'il comprend une première 35 masse polycristalline contenant une impureté et se prolongeant dans une direction et une seconde masse polycristalline contenant une impureté se prolongeant avec un angle différent par rapport au plan de la dite première masse polycristalline, ladite seconde masse polycristalline étant utilisée comme chemin de diffusion préférentielle dans ladite première masse polycristalline. Si bien que 40 on introduit des impuretés dans ladite première masse polycristalline réalisent 71 00861 15 2077371 ainsi un sous-collecteur enterré. 7.- Dispositif semiconducteur selon la revendication 6 caractérisé en C8 que ladite première masse polycristalline contenant une impureté et la seconde mas- 5 se polycristalline contenant une impureté sont substantiellement perpendiculaires l'une à l'autre. 8.- Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comprend en outee un substrat substantiellement parallèle à ladite première masse polycris- 10 talline contenant une impureté. 9.- Dispositif semiconducteur selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comprend en outre un matériau moncristallin sur ledit substrat, ledit matériau monocristallin, en combinaison avec ledit substrat, entourant ladite pre-15 mière masse polycristalline contenant l'impureté et ladite seconde masse polycristalline contenant l'impureté à l'exception de la zone où les impuretés sont introduites dans la dite première masse polycristalline. 10.- Dispositif semiconducteur selon la revendication 9 caractérisé en ce 20 que ledit matériau monocristallin comprend une couche-épitaxiale qui contient les dites masses polycristallines, ladite seconde masse polycristalline atteignant la surface de ladite couche épitaxiale à l'opposé dudit substrat.