Brevet FR2095259A1 — publié le 19720211

21k5t* i 2095259 Pour fabriquer un circuit intégré à soii-conduet«ur de type MOS, on place une matière qui n'est pas facilement oxydée, telle que du nitrure de silicium sur plusieurs parties d'un substrat semi-conducteur en silicium, et on chauffe le substrat en atmos-5 phère oxydante pendant 5 heures à une température d'environ 1 200°C pour former une couche épaisse d'oxyde de silicium en utilisant' les pellicules de nitrure de silicium comme masques. On forme des trous dans les couches de nitrure de silicium pour diffuser les sources et les drains. Ensuite, on retire par attaque les couches 10 de nitrure de silicium restantes et on forme des pellicules diélectriques portes ayant une épaisseur prédéterminée par oxydation sur les surfaces exposées du substrat de silicium. Finalement, on dispose des électrodes d'aluminium. La présente invention concerne des dispositifs semi-conducteurs, 15 et en particulier des circuits intégrés à semi-conducteur de type MOS. Dans un circuit intégré à semi-conducteur de type MOS comportant plusieurs éléments MOS FET formés dans un substrat semi-con-ducteur, des canaux parasites se forment dans la surface du subs-20 trat directement en-dessous d'une pellicule isolante sur laquelle sont réalisées les couches d'interconnexion. On utilise généralement une pellicule isolante épaisse pour empêcher la création des canaux parasites. Mais il se pose un problème de déconnexions dû aux différences de niveaux de surface. Egalement, dans le dis-25 positif précédemment décrit, comme les parties isolées formant portes ne sont pas formées selon des procédés d'auto-alignement la capacité réactionnelle est importante, si bien qu'on ne peut pas utiliser un tel dispositif pour un signal de fréquence élevée. L'invention vise à supprimer ces défauts. 30 Un des buts de l'invention est un nouveau procédé de formation de circuit intégré à semi-conducteur MOS selon lequel on peut empêcher la formation de canaux parasites entre chaque élément sans entraîner de différences de niveaux importantes à la surface. L'invention vise également des dispositifs semi-conducteurs 35 MOS dans lesquels on peut réduire la capacité réactionnelle en formant les parties portes selon un procédé d'auto-alignement. Le procédé de l'invention consiste à déposer une matière isolante qu'il n'est pas facile d'oxyder telle que du nitrure de silicium sur plusieurs parties d'un substrat semi-conducteur en si-40 licium, dans lesquelles on doit former les éléments de circuit 71 21454 2 2095259 semi-conducteur de type MOS, à chauffer le substrat en atmosphère oxydante pour former une couche superficielle oxydée, à savoir une couche d'oxyde de silicium sur le substrat sur lequel la matière isolante n'est pas disposée, à former sélectivement dans le 5 substrat des régions diffusées ayant un type de conductivité inverse de celui du substrat semi-conducteur, en utilisant comme masques la matière isolante et la couche d'oxyde de silicium, puis à former des pellicules portes isolantes sur le substrat semiconducteur dont la matière isolante restante est enlevée. 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti-ront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés. Sur ces dessins, les figures I(a) à I(e) sont des coupes d'un dispositif semi-15 conducteur à divers stades de sa fabrication. Selon la figure I (a), on prépare un substrat 1 de silicium monocristallin de type N et on fonse sur des parties prédéterminées du substrat des pellicules 2 en matière ayant une vitesse d'oxydation suffisamment faible par rapport au silicium. Dans le 20 présent mode de réalisation on utilise le nitrure de silicium pour réaliser les pellicules 2. On peut former de façon sélective les pellicules 2 de nitrure de silicium en utilisant un masque métallique, ou en déposant tout d'abord le nitrure de silicium sur la totalité de la surface du substrat puis en attaquant de façon sé-25 lective la partie non désirée. On doit former les régions actives des éléments MOS dans le substrat sous les pellicules d'oxyde de silicium 2. Une surface principale inverse du substrat 1 peut être complètement recouverte d'une pellicule de nitrure de silicium (non représenté dans la figure). 30 Selon la figure I (b), on chauffe le substrat de silicium 1 en atmosphère oxydante pendant environ 5 heures à une température d'environ 1 200*C, pour oxyder la surface du substrat non recouverte par les pellicules de nitrure de silicium 2, formant ainsi line pellicule 3 de silice, de façon sélective sur le substrat, 35 ayant une épaisseur d'environ 2 à 3 microns. Dans ce stade, on forme la pellicule 2 d'oxyde dë silicium pour qu'elle entoure les régions semi-conductrices situées sous les pellicules 2 de nitrure de silicium dans lesquelles les régions actives doivent être formées. La pellicule 3 d'oxyde de silicium doit avoir une épaisseur 40 suffisante. 71 21454 3 2095259 Dans 1# cas où il n'y a pas de pellicule de nitrure de silicium au revers du substrat de silicium 1, il s'y forme une couche d'oxyde de silicium (non représenté dans la figure). Ensuite, on retire sélectivement les pellicules de nitrure de 5 silicium sauf pour les parties portes selon une technique de photogravure. On diffuse une impureté de type P, par exemple du bore dans le substrat 1 de silicium à travers les surfaces exposées du substrat, formant ainsi des régions sources 4 et des régions drains 5 comme le montre la figure 1 (c). Une nouvelle pellicule d'oxyde 10 de silicium se forme à la surface exposée du substrat lors du stade de diffusion. Ensuite, comme le montre la figure 1 (d), on attaque et on enlève par l'acide phosphorique les pellicules 2 restantes de nitrure de silicium et on forme des pellicules 7 d'oxyde de silicium ser-15 vant de pellicules diélectriques portes sur les parties portes avec une épaisseur prédéterminée par traitement oxydant. H est nécessaire que la pellicule diélectrique porte 7 soit mince pour abaisser la tension de seuil. Ensuite, on creuse des trous dans la pellicule d'oxyde 6 dans 20 les régions sources et drains par photogravure, et on forme par évaporation d'aluminium les électrodes sources S et les électrodes drains D en contact électrique respectivement avec les régions sources et les régions drains et les électrodes portes G. Dans le circuit intégré formé selon le procédé décrit ci-dessus 25 comportant plusieurs éléments de type MOS, la formation de canaux parasites peut être pratiquement totalement évitée. Egalement, les parties diélectriques portes sont formées selon des procédés d'auto-coïncidence si bien que la capacité réactionnelle peut être réduite à'la moitié ou au tiers de celle des dispositifs classi-30 ques, ce qui permet d'élever la densité d'intégration. Bien que la description ci-dessus concerne de façon particulière des éléments de circuit MOS constitués de transistors MOS, il va de soi que l'invention s'applique également à un dispositif à circuit intégré comportant des éléments de circuit MOS autres, 35 tels que des diodes MOS ou des éléments passifs. 71 21454 4 2095259 REVENDICATIONS 1 - Circuit intégré semi-conducteur comportant un corps semiconducteur, une paire de régions semi-conductrices formées dans ledit corps semi-conducteur, lesdites régions semi-conductrices 5 ayant un type de conductivité inverse de celui de la matière semi-conductrice adjacente dudit corps semi-conducteur et constituant une paire de jonctions PN, une couche épaisse d*oxyde semi«conductrice qui pénètre dans ledit corps semi-conducteur et s'étend à la surface dudit corps semi-conducteur, une paire de pellicules iso-10 lantes dont chacune repose sur une desdites régions semi-conduc-trices et qui est contingue à ladite couche épaisse d'oxyde semi-conductrice, une pelliculé diélectrique porte formée à la surface dudit corps semi-conducteur entre lesdites régions semi-conduc-trices et est contigûe à ladite couche d'oxyde épaisse et auxdites 15 pellicules isolantes^ une électrode porte formée sur ladite pellicule diélectrique porte, et au moins une couche d'interconnexion prolongeant l'une desdites régions semi-conductrices sur ladite couche épaisse d'oxyde. 2 - Circuit intégré semi-conducteur selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que chacune des jonctions PN se termine à ladite couche épaisse d'oxyde à la surface dudit corps semi-conducteur. 3 - Circuit intégré semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche épaisse d'oxyde semi-conductri-ce est plus profonde que lesdites régions sesti-conductrices. 25 4 - Circuit intégré semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pellicule diélectrique porte est plus mince que lesdites pellicules isolantes sur lesdites régions semi-conductrices. 5 - Circuit intégré semi-conducteur selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que ledit semi-conducteur est du silicium, ladite couche d'oxyde épaisse semi-conductrice, lesdites pellicules isolantes et ladite pellicule diélectrique porte sont en oxyde de silicium. 6 - Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur 35 caractérisé en ce qu'il consiste - à former une pellicule de nitrure de silicium sur une partie d'une surface d'un substrat semi-conducteur en silicium, à oxyder sélectivement ledit substrat semi-conducteur en utilisant ladite pellicule de nitrure de silicium comme masque pour former 40 couche épaisse d'oxyde de silicium, à retirer sélectivement , s 2095259 71 21454 5 ladite pellicule de nitrure de silicium pour exposer une paire de parties en surface dudit substrat semi-conducteur, - à diffuser une impureté déterminant la conductivité daœ ledit substrat semi-conducteur à travers lesdites parties exposées de 5 sa surface pour former une paire de régions semi-conductrices ayant un type de conductivité inverse de celui du substrat semiconducteur, - à former une paire de pellicules isolantes sur lesdites surfaces exposées, 10 - à retirer la totalité de la pellicule de nitrure de silicium et à la remplacer par une pellicule diélectrique porte, à former une électrode porte sur ladite pellicule diélectrique porte, à former une paire de trous dans lesdites pellicules isolantes pour exposer chaque partie de la surface desdites régions semi-conductrices, 15 et à réaliser au moins une couche d'interconnexion raccordant 1'une desdites régions semi-conductrices à travers lesdits trous et s'étendant sur ladite couche épaisse d'oxyde de silicium. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite pellicule diélectrique porte et ladite pellicule isolante 20 sont en oxyde de silicium.